JP3505628B2 - レシプロ式容積型機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レシプロ式容積型機械
に係り、特に冷凍機や空気調和機の冷凍サイクル用等と
して用いるのに好適なレシプロ式容積型機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレシプロ式容積型機械であるレシ
プロ式圧縮機においては、例えば、文献「密閉型圧縮
機」(川平睦義 著、日本冷凍協会 発行)の２７頁及び図
10.1、図10.2及び図10.3に記載されているように、クラ
ンクシャフトにより円筒形状のスライダ（旋回ピスト
ン）を公転駆動し、スライダが相対的に往復運動可能に
挿入されるスライダガイド部を有する１個のピストンに
相対的な往復運動方向と直角方向の往復運動を行なわ
せ、ピストンが往復運動可能に挿入される固定シリンダ
のピストンボア部の反ピストン側開口部を、固定シリン
ダに固定されたシリンダヘッドにより閉塞し、シリンダ
ヘッドに吸入バルブと吐出バルブとを装着し、それらの
圧縮機構部全体を駆動用モータ部とともにバネ等を介し
て密閉容器内に浮かせた構造であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のレシプロ式容積
型機械であるレシプロ式圧縮機にあっては、１個のピス
トンにより交互に吸入と圧縮、吐出の作用を繰り返すた
め、駆動トルク変動が大きく、これが圧縮機の加振力を
大きくする原因となっていた。そして、大きな加振力に
よる振動増大を防止するため、圧縮機構部と駆動用モー
タ部とを密閉容器内にバネで浮かせた構造とする必要が
あり、これが圧縮機の大型化とコスト増加の原因となっ
ていた。また、１個のピストンで所要の動力を消費する
ため、駆動用モータ回転中心から圧縮機構部の最外周部
までの偏位が大きくなり、これが圧縮機の大型化の原因
となっていた。さらに、ピストン頭部のガス圧力による
圧縮荷重は、スライダとクランクシャフトとの摺動部に
作用する前にスライダとピストンとの摺動部にも作用
し、摩擦損失を増大させ圧縮機の効率を低下させる原因
となっていた。そして、ピストン頭部のガス圧力により
軸受に作用する圧縮荷重は、有効な圧縮仕事をほとんど
行なわないピストン上死点位置近傍でも大きく、摩擦損
失の割合を増大させて圧縮機の効率を低下させる原因と
なっていた。また、往復運動を行なうピストンとシリン
ダボア間のシール部には、圧縮機吸入圧力と圧縮機吐出
圧力との差に達する大きな差圧が作用し、作動ガスの内
部漏洩を増大させて圧縮機の効率を低下させる原因とな
っていた。

【０００４】また、ピストンの上死点位置でピストン頭
部に残った残留ガスが再膨張することにより作動ガスの
吸気効率を低下させ、圧縮機の能力を低下させる原因と
なっていた。能力低下は、圧縮機の吸入圧力に対する吐
出圧力の圧力比が高い時に特に大きかった。

【０００５】さらに、シリンダヘッドに吸入バルブが装
着されていることに伴ってピストンの上死点位置におけ
る残留ガス容積が増大し、残留ガスの再膨張による圧縮
機の能力低下を増大させる原因となっていた。そして、
吸入バルブを介して作動ガスを作動室に吸入するため通
路抵抗が大きく、吸入ガスの比重量低下による圧縮機の
能力低下と、吸入仕事の増大による圧縮機の効率低下の
原因となっていた。

【０００６】また、一定速のモータで駆動した場合には
圧縮機の能力もほぼ一定となり、例えばその圧縮機を用
いたシステムの要求する能力が変化して圧縮機の能力よ
り小さくなった場合には圧縮機の断続運転が必要にな
り、圧縮機の起動、停止に伴うエネルギ損失によって、
圧縮機を用いたシステム全体の効率低下の原因となって
いた。

【０００７】本発明の目的は、高効率で高能力、小型か
つ低振動のレシプロ式容積型機械を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係るレシプロ式容積型機械は、旋回ピスト
ンを駆動機構により公転運動し、該旋回ピストンを長軸
方向及び該長軸方向の直交方向に往復運動させ、該往復
運動により形成される作動室の容積を増減させて流体を
移送又は圧縮させるレシプロ式容積型機械において、前
記旋回ピストンの前記長軸方向の一方の端面に第１の作
動室を形成するとともに、前記旋回ピストンの外周と接
して前記直交方向に第２の作動室を形成し、前記第１の
作動室又は前記第２の作動室に、容積が増大する間のみ
前記第１の作動室又は前記第２の作動室に連通する第１
の吸入ポート又は第２の吸入ポートを付設した構成とす
る。

【０００９】そして公転運動を行なう旋回ピストンと、
該旋回ピストンに公転運動を与える駆動機構と、該駆動
機構を支持する固定フレーム部材と、前記旋回ピストン
を往復運動可能に挿入する旋回ピストンボア部及び該旋
回ピストンボア部に直交して突出する少なくとも一つの
固定ピストンボア部を有する可動シリンダと、それぞれ
の固定ピストンボア部に往復運動可能に挿入され前記固
定フレーム部材に固定される少なくとも一つの固定ピス
トンと、前記旋回ピストンボア部の少なくともいずれか
一方の端面を閉塞し前記固定フレーム部材に固定される
少なくとも一つのシリンダヘッドとを備え、前記旋回ピ
ストンのそれぞれの端面と前記旋回ピストンボア部とそ
れぞれのシリンダヘッドとにより少なくとも一つの第１
の作動室を形成し、それぞれの固定ピストンボア部とそ
れぞれの固定ピストンと前記旋回ピストンの外周とによ
り少なくとも一つの第２の作動室を形成し、前記旋回ピ
ストンの公転運動に伴いそれぞれの第１の作動室及びそ
れぞれの第２の作動室の容積を増減させて移送又は圧縮
させる流体の流体出入流通機構を具備した構成でもよ
い。

【００１０】また二つの固定ピストンボア部と二つの固
定ピストンと二つのシリンダヘッドとを設け、二つの第
１の作動室と二つの第２の作動室を形成した構成でもよ
い。

【００１１】さらに流体出入流通機構は、それぞれのシ
リンダヘッドに設けられ、旋回ピストンの公転運動に伴
いそれぞれの第１の作動室の容積が増大する間のみそれ
ぞれの第１の作動室と連通する少なくとも一つの第１の
吸入ポートと、前記旋回ピストンに設けられそれぞれの
第２の作動室の容積が増大する間のみそれぞれの第２の
作動室と連通する少なくとも一つの第２の吸入ポートと
よりなる構成でもよい。

【００１２】さらにそれぞれの吐出ポートは、流体の前
後の差圧により開閉する吐出バルブを装着している構成
でもよい。

【００１３】そして可動シリンダは、旋回ピストンボア
部のそれぞれの端面とシリンダヘッドとの隙間をシール
するシール部材を有している構成でもよい。

【００１４】またそれぞれの固定ピストンボア部は、そ
れぞれの中心軸が互いに所定量の偏心されかつ平行な位
置関係にある構成でもよい。

【００１５】さらにそれぞれの固定ピストンボア部は、
旋回ピストンボア部に連通する部分の開口面積を、それ
ぞれの固定ピストンの断面積よりも小さく形成した構成
でもよい。

【００１６】そして旋回ピストンは、断面積がそれぞれ
の固定ピストンの断面積より大きく形成されるととも
に、流体をそれぞれの第１の作動室で第１段目の圧縮し
た後にそれぞれの第２の作動室に導き、それぞれの固定
ピストンは、それぞれの第２の作動室で前記流体の第２
段目の圧縮を行うものである構成でもよい。

【００１７】またそれぞれの第１の作動室で、第１段目
の圧縮を行なった流体を一旦冷却した後に、それぞれの
第２の作動室に導いて第２段目の圧縮を行なう複数の配
管を付設している構成でもよい。

【００１８】さらに流入した流体をそれぞれの第１の作
動室とそれぞれの第２の作動室とに、ほぼ同一の吸入圧
力で吸入して前記流体の移送又は圧縮を行なうものであ
る構成でもよい。

【００１９】そして旋回ピストンの断面積を、それぞれ
の固定ピストンの断面積よりも大きく形成し、流入した
流体を、それぞれの第１の作動室へ導く第１の経路とそ
れぞれの第２の作動室へ導く第２の経路とをそれぞれ配
設するとともに該第２の経路に開閉手段を設け、それぞ
れの第１の作動室で圧縮された流体を外部へ導く第３の
経路とそれぞれの第２の作動室へ導く第４の経路とをそ
れぞれ配設するとともに、前記第３の経路と前記第４の
経路とに開閉手段を設け、それぞれの第２の作動室で圧
縮された流体を外部へ導く第５の経路を形成し、前記第
４の経路が閉の際に前記第２の経路と前記第３の経路と
が開である１段圧縮の状態と、前記第４の経路が開の際
に前記第２の経路と前記第３の経路とが閉である２段圧
縮の状態とを切り換える手段を具備した構成でもよい。

【００２０】また第２の経路の開閉手段、第３の経路の
開閉手段及び第４の経路のそれぞれの開閉手段のうち、
前記第４の経路の開閉手段は、外部より制御可能な能動
的開閉手段であり、前記第２の経路の開閉手段と前記第
３の経路の開閉手段の少なくともいずれか一方の開閉手
段は、前記第４の経路の開閉状態応じて開閉状態が決ま
る受動的開閉手段である構成でもよい。

【００２１】さらに公転運動を行なう旋回ピストンと、
該旋回ピストンに公転運動を与える駆動機構と、該駆動
機構を支持する固定フレーム部材と、前記旋回ピストン
を往復運動可能に挿入する旋回ピストンボア部及び該旋
回ピストンボア部に直交して突出する少なくとも一つの
円筒部を有する可動シリンダと、それぞれの円筒部を往
復運動可能に挿入し前記固定フレーム部材に固定される
少なくとも一つの固定シリンダと、前記旋回ピストンボ
ア部の少なくともいずれか一方側の端面を閉塞し前記固
定フレーム部材に固定される少なくとも一つのシリンダ
ヘッドとを備え、前記旋回ピストンのそれぞれの端面と
前記旋回ピストンボア部とそれぞれのシリンダヘッドと
により少なくとも一つの第１の作動室を形成し、前記旋
回ピストンの公転運動に伴いそれぞれの第１の作動室の
容積を増減させて移送又は圧縮させる流体の流体出入流
通機構を具備した構成でもよい。

【００２２】そして二つの円筒部と二つの固定シリンダ
と二つのシリンダヘッドとを設け、二つ第１の作動室を
形成した構成でもよい。

【００２３】また流体出入機構は、それぞれのシリンダ
ヘッドに設けられ、それぞれの第１の作動室の容積が増
大する間のみそれぞれの第１の作動室と連通する少なく
とも一つの吸入ポートと、それぞれの第１の作動室の容
積が減少する間のみそれぞれの第１の作動室と連通する
少なくとも一つの吐出ポートとよりなる構成でもよい。

【００２４】さらにそれぞれの円筒部は、それぞれの中
心軸が互いに所定量だけ偏心されかつ平行な位置関係に
ある構成でもよい。

【００２５】そして可動シリンダは、旋回ピストンボア
部の少なくともいずれか一方の端面とシリンダヘッドと
の隙間をシールするシール部材を有している構成でもよ
い。

【００２６】また公転運動を行なう旋回ピストンと、該
旋回ピストンに公転運動を与える駆動機構と、該駆動機
構を支持する固定フレーム部材と、前記旋回ピストンを
往復運動可能に挿入する旋回ピストンボア部及び該旋回
ピストンボア部に直交して突出する少なくとも一つの固
定ピストンボア部を有する可動シリンダと、それぞれの
固定ピストンボア部に往復運動可能に挿入され前記固定
フレーム部材に固定される少なくとも一つの固定ピスト
ンとを備え、それぞれの固定ピストンとそれぞれの固定
ピストンボア部と前記旋回ピストンの外周とにより少な
くとも一つの第２の作動室を形成し、前記旋回ピストン
の公転運動に伴いそれぞれの第２の作動室の容積を増減
させて移送又は圧縮させる流体の流体出入流通機構を具
備した構成でもよい。

【００２７】さらに二つの固定ピストンボア部と二つの
固定ピストンとを設け、二つの第２の作動室を形成した
ことを特徴とするレシプロ式容積型機械。

【００２８】また流体出入流通機構は、旋回ピストンに
設けられそれぞれの第２の作動室の容積が増大する間の
みそれぞれの第２の作動室と連通する少なくとも一つの
第２の吸入ポートとを具備している構成でもよい。

【００２９】さらにそれぞれの固定ピストンボア部は、
それぞれの中心軸が互いに所定量だけ偏心されかつ平行
な位置関係にある構成でもよい。

【００３０】

【作用】本発明によれば、可動シリンダの旋回ピストン
ボアの内部と固定ピストンボアの内部とに、それぞれ１
つずつ以上で合計２つ以上として４つの第１及び第２の
作動室が形成され、しかも、それらが旋回ピストンの公
転運動に伴い９０度ずつ位相のずれた容積変化を繰り返
すため、全体の仕事量を４つに分散させて各作動室で行
なわすことができ、各作動室の駆動トルク変動が低減さ
れることに加えて位相のずれた駆動トルク変動が重ね合
わされて全体のトルク変動が均一化され、圧縮機の加振
力が大幅に低減する。また、圧縮機の加振力が大幅に低
減されることにより、その圧縮機構部と駆動用モータ部
とを密閉容器内にバネで浮かせて防振する構造が不要と
なり、防振構造の採用に伴う圧縮機の大型化とコスト増
加が防止される。また、各作動室はそれぞれ部分的な仕
事量を消化すればよいため、各作動室が小型化され、か
つ駆動用モータの回転軸周りに放射状に配置されるた
め、圧縮機全体が小径化される。

【００３１】また、各作動室の圧力は直接旋回ピストン
の頭部や側面に作用し、旋回ピストンは直接その公転駆
動機構部品であるクランクシャフト等で支持されるた
め、大きな摩擦損失の発生する摺動部が少なくなる。ま
た、各作動室が容積の変化を行なう際に、可動シリンダ
はシリンダヘッドに対して往復運動を行ない、旋回ピス
トンは可動シリンダに対して往復運動を行なうため、各
作動室を形成する壁面の中で、可動シリンダの旋回ピス
トンボア内の第１の作動室を形成するシリンダヘッド
と、固定ピストンボア内の第２の作動室を形成する旋回
ピストン側面には、それぞれの作動室の容積が増大する
間だけ作動室に露出する吸入ポートを開口することが可
能であり、通路抵抗増大の原因であった吸入バルブが不
要となる。

【００３２】また、従来の吸入バルブを使った構造で
は、吸入バルブのリフト規制部やシリンダヘッド表面の
吸入バルブ装着部以外の部分に、残留ガス空間ができる
のに対して、吸入バルブのない構造とすることによって
残留ガス容積が減少する。

【００３３】また、２種類のボア断面積を設けており、
ボア断面積の大きい第１の作動室で第一段目の圧縮を終
了した流体をボア断面積の小さい第２の作動室に導いて
第２段目の圧縮を行なう構造にできるため、旋回ピスト
ンボアの断面積が比較的大きくても、そこの第１の作動
室を第１段目の圧縮に用いることにより、その最高作用
圧力はまだ中間圧力であり、固定ピストンボアでの最高
作用圧力は第２段目の圧縮により吐出圧力に達するがそ
の断面積は小さい。すなわち、旋回ピストン頭部や側面
に作用する圧縮荷重はいずれも従来に比べて小さくな
る。

【００３４】また、２段圧縮を行なう構造では、圧縮機
の密閉容器内の圧力を第１段目の吐出圧力である中間圧
力とすることにより、第１段目の第１の圧縮室でシール
すべき差圧は吸入圧力と中間圧力との差圧、第２段目の
第２の圧縮室でシールすべき差圧は中間圧力と吐出圧と
の差圧となり、いずれも従来の吸入圧力と吐出圧力との
差圧より小さくなって内部漏洩が減少する。また、２段
圧縮を行なう構造では、１段圧縮の場合の圧力比に比べ
て各段の圧力比がいずれも小さくなるため、各作動室の
残留ガスの再膨張の影響が小さくなり、圧縮機の能力が
向上される。また、２段圧縮を行なえる構造となってい
ると、各作動室への吸入経路と各作動室からの吐出経路
の開閉手段を付加することにより、２段圧縮運転状態と
１段圧縮運転状態とを切り換え、その圧縮機が使われて
いるシステムの要求能力や圧力条件に適した運転をする
ことにより、システム全体の効率が向上される。

【００３５】さらに、圧縮機の部品構成と各部品の形状
や機能は、従来のレシプロ式圧縮機の構成部品のそれと
大差がなく、従来の設備、加工方法を用いることができ
るので低コストでの生産が可能となる。

【００３６】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１〜図４を参照し
ながら説明する。図１及び図２に示すように、公転運動
を行なう旋回ピストン１と、旋回ピストン１に公転運動
を与えるクランクシャフト２及び駆動モータ８等よりな
る駆動機構と、駆動機構を支持する固定フレーム部材３
と、旋回ピストン１を往復運動可能に挿入する旋回ピス
トンボア部４ａ及び旋回ピストンボア部４ａに直交して
突出する少なくとも一つの固定ピストンボア部４ｃを有
する可動シリンダ４と、それぞれの固定ピストンボア部
４ｃに往復運動可能に挿入され固定フレーム部材３に固
定される少なくとも一つの固定ピストン５と、旋回ピス
トンボア部４ａの少なくともいずれか一方の端面を閉塞
し固定フレーム部材３に固定される少なくとも一つのシ
リンダヘッド６とを備え、旋回ピストン１のそれぞれの
端面１ｃと旋回ピストンボア部４ａとそれぞれのシリン
ダヘッド６とにより少なくとも一つの第１の作動室１２
を形成し、それぞれの旋回ピストン１の外周円筒面部１
ａとそれぞれの固定ピストンボア部４ｃとそれぞれの固
定ピストン５とにより少なくとも一つの第２の作動室１
３を形成し、旋回ピストン１の公転運動に伴いそれぞれ
の第１の作動室１２及びそれぞれの第２の作動室１３の
容積を増減させて移送又は圧縮させる流体の吸入ポート
及び吐出ポート等よりなる流体出入流通機構を具備した
構成とする。

【００３７】以下、２つの固定ピストンボア部と２つの
固定ピストンとを設け、２つの第１の作動室及び２つの
第２の作動室を形成した構成について詳細に説明する。
なお１つの固定ピストンボア部と１つの固定ピストンと
を設け、１つの第１の作動室及び１つの第２の作動室を
形成した例についてはそれぞれの部材の個数を読み代え
ることにより構成される。旋回ピストン１は、外周円筒
面部１ａと外周円筒面部１ａに直交する中央の円筒穴部
１ｂとを有している。クランクシャフト２のクランクピ
ン部２ａは円筒穴部１ｂに回転可能に挿入され、旋回ピ
ストン１に公転運動を与える。クランクシャフト２は固
定フレーム３の軸受部３ａにより回転支持されている。
旋回ピストン１の外周円筒面部１ａは可動シリンダ４に
形成された旋回ピストンボア部４ａの中に、往復運動が
可能な状態で挿入されている。なお、クランクピン部２
ａは可動シリンダ４に形成された長穴部４ｂを通過して
旋回ピストン１の円筒穴部１ｂに挿入されている。可動
シリンダ４には、また、旋回ピストンボア部４ａの両側
に、内径のより小さい固定ピストンボア部４ｃが形成さ
れており、それぞれ旋回ピストンボア部４ａに直交して
連通している。２つの固定ピストンボア部４ｃには、２
つの固定ピストン５のそれぞれの外周円筒面部５ａが両
側から相対的な往復運動が可能な状態で挿入されてお
り、それぞれの固定ピストン５は固定フレーム３に固定
されている。固定フレーム３には、また、２つのシリン
ダヘッド６が、それぞれ可動シリンダ４の旋回ピストン
ボア部４ａの両端開口部を閉塞するように固定されてい
る。その際、シリンダヘッド６と旋回ピストンボア部４
ａの端部とは互いに固定されておらず、両者間に相対運
動可能なように微小な隙間を持たせてある。シリンダヘ
ッド６の平面部６ａの方向は、旋回ピストンボア部４ａ
の中心軸に対して直角方向であり、固定ピストンボア部
４ｃの中心軸に対して平行である。したがって、可動シ
リンダ４が固定ピストン５に案内されて固定ピストンボ
ア部４ｃの中心軸の軸方向に移動しても、シリンダヘッ
ド６と旋回ピストンボア部４ａの端面との間の微小隙間
は一定に保たれるが、本実施例ではシール部材７がその
微小隙間の気密のために組み込まれている。クランクシ
ャフト２には駆動モータ８のロータ部８ａが取り付けら
れており、駆動モータ８のステータ部８ｂは固定フレー
ム３とともにメインチャンバ９に固定されている。メイ
ンチャンバ９の両端開口部は上チャンバ１０と下チャン
バ１１とにより閉塞され、密閉容器を形成している。

【００３８】以上の構成にすることにより、クランクシ
ャフト２が駆動モータ８により回転駆動されると、旋回
ピストン１はクランクピン部２ａの偏心運動により公転
運動を行なう。旋回ピストン１の旋回ピストンボア部４
ａ方向の運動は、両者がその方向には互いに摺動可能で
あるため可動シリンダ４に伝達されず、可動シリンダ４
には固定ピストン５により案内された固定ピストンボア
部４ｃ方向の往復運動のみが伝達される。その際、旋回
ピストン１は旋回ピストンボア部４ａ内で往復運動を行
ない、固定ピストン５は固定ピストンボア部４ｃ内で往
復運動を行なう。すなわち、旋回ピストンの頭部（端
面）１ｃと旋回ピストンボア部４ａとシリンダヘッドの
平面部６ａ及びシール部材７により形成され比較的大き
な最大容積を持つ２つの第１段目の作動室（第１の作動
室）１２と、旋回ピストン１の外周円筒面部１ａと固定
ピストンボア部４ｃと固定ピストンの頭部５ｂとにより
形成され各々比較的小さな最大容積を持つ２つの第２段
目の作動室（第２の作動室）１３の、合計４つの作動室
は、それぞれ、クランクシャフト２の回転に伴いその容
積の増減を繰り返す。

【００３９】吸入圧力の作動ガス（流体）は、２本に分
岐した後の吸入配管１４がメインチャンバ９に接続する
２ヵ所の吸入口１５から圧縮機内に流入し、それぞれ、
シリンダヘッド６に形成された第１段目の吸入ポート
（第１の吸入ポート）６ｂを通過して、第１段目の作動
室１２に吸入される。可動シリンダ４が固定ピストン５
により案内されて固定ピストンボア部４ｃ方向に往復運
動するため、シリンダヘッド６の平面部６ａには第１段
目の作動室１２の容積が増大する吸入行程の時のみ第１
段目の作動室１２に露出する部分が存在する。吸入ポー
ト６ｂはシリンダヘッド６の平面部６ａのそのような部
分に形成されているため、吸入バルブを装着しなくて
も、一旦吸入された作動ガスが作動室１２の容積が減少
する圧縮行程の間に吸入ポート６ｂより逆流することは
ない。

【００４０】第１段目の作動室１２内で中間圧力まで圧
縮された作動ガスは、シリンダヘッド６に形成された第
１段目の吐出ポート６ｃとシリンダヘッド６に装着され
た吐出バルブ１６、予圧バネ１７及びバルブ支持部材１
８を通過して、メインチャンバ９と上チャンバ１０と下
チャンバ１１とにより形成される密閉容器内の空間１９
に吐出される。

【００４１】ところで、旋回ピストン１が可動シリンダ
４の旋回ピストンボア部４ａ方向に往復運動するため、
旋回ピストンの外周円筒面部１ａの表面にも、第２段目
の作動室１３の容積が増大する吸入行程の時のみ作動室
１３に露出する部分がある。旋回ピストンの外周円筒面
部１ａにはそのような部分に第２段目の吸入ポート（第
２の吸入ポート）１ｄが形成されている。吸入ポート１
ｄの具体的形状は、可動シリンダ４の旋回ピストンボア
部４ａに開口している長穴部４ｂまで達するように、旋
回ピストン１の外周円筒面部１ａに形成された溝形状の
通路であり、作動室１３が吸入行程の時のみ閉容器内の
空間１９と作動室１３とを連通する。したがって、吸入
バルブを装着しなくても、一旦吸入された作動ガスが圧
縮行程の間に密閉容器内の空間１９に逆流することはな
い。

【００４２】空間１９内の中間圧力の作動ガスは、密閉
容器内の空間１９から吸入ポート１ｄを通過し、それぞ
れの作動室１３に吸入された後にさらに圧縮され、固定
ピストン５の頭部に形成された第２段目の吐出ポート５
ｃとその内部に組み込まれた吐出バルブ２０及び予圧バ
ネ２１、バルブ支持部材２２を通過し、さらに、固定ピ
ストン５の内部を通って、最終的には一本に合流する吐
出配管２３の２ヵ所の吐出口２４から吐出圧力で圧縮機
外に流出する。

【００４３】以上のように、ピストン頭部とその往復運
動の案内をするシリンダのボア部との関係を逆転させ、
ピストンには円筒内周面を形成して可動シリンダとし、
シリンダには円筒外周面を形成して固定ピストンとす
る。可動シリンダの円筒内周面は、従来のスライダ（旋
回ピストン）が挿入されて往復運動をするボア部に開口
させ、かつ、これの両側の直角方向に突出させて２ヵ所
設ける。その各々に固定ピストンを挿入させて可動シリ
ンダの往復運動の案内とする。可動シリンダにおいて従
来のスライダが挿入されて往復運動をするボアの両端の
開口部を微小な隙間を維持しながら閉塞するように、２
つのシリンダヘッドを固定フレーム部材に固定する。そ
して、スライダを公転運動させるクランクシャフト等の
駆動機構を固定フレーム部材で支持する基本構造とす
る。そして、可動シリンダとシリンダヘッドとの間に、
両者間の微小な隙間をシールする為のシール部材を組み
込む。

【００４４】また、シリンダヘッドには、可動シリンダ
においてスライダが挿入されて往復運動をするボア内部
に露出する部分の適当な位置を選び、吸入バルブを装着
せずに吸入ポートを開口し、スライダの外周面には、可
動シリンダの固定ピストンが挿入されるボアの内部に露
出する部分の適当な位置を選び、吸入バルブを装着せず
に吸入ポートを開口する。さらに、可動シリンダにおい
て、スライダが挿入されるボアの断面積に対して固定ピ
ストンが挿入されるボアの断面積を小さくした構造とす
る。

【００４５】第１の実施例によれば、合計４つの作動室
が形成できるので１つの作動室当たりの圧縮仕事が減
り、しかも、それらの位相が互いにずれていることによ
り全体の駆動トルク変動がならされ、圧縮機の加振力を
大幅に低減できるという効果がある。また、それに伴い
圧縮機構部や駆動用モータ部を密閉容器内にバネで浮か
せる等の防振構造が不要となる効果がある。

【００４６】そして、１つの作動室当たりの圧縮仕事が
小さいため、第１の実施例の各作動室は例えば単気筒の
レシプロ式圧縮機に比べて小型化でき、圧縮機全体が小
径化できるという効果がある。

【００４７】また、各作動室の圧力は、クランクピン部
２ａに支持された旋回ピストン１の頭部１ｃと外周円筒
面部１ａとに直接作用するため、それらの圧力による荷
重が作用して摩擦損失の発生する摺動部が少なくなり、
圧縮機の効率が向上するという効果がある。

【００４８】さらに、第１の実施例では、吸入バルブが
不要な構造であるため、吸入経路の通路抵抗と作動室の
残留ガス空間が低減でき、圧縮機の効率と能力が向上す
るという効果がある。

【００４９】そして、第１の実施例の第１段目の作動室
１２では、旋回ピストンボア径が比較的大きいにも拘ら
ず、最高到達圧力が中間圧力であるため旋回ピストンの
頭部１ｃに作用する圧縮荷重が小さい。また、第２段目
の作動室１３では、最高到達圧力が吐出圧力に達するに
も拘らず、固定ピストンボア径が比較的小さいので旋回
ピストン外周円筒面部１ａに作用する圧縮荷重が小さ
い。すなわち、第１の実施例では、２段圧縮方式とした
ことにより、旋回ピストンの円筒穴部１ｂとクランクピ
ン部２ａとの摺動部に作用する荷重の最大値が低下して
摺動条件が緩和され、信頼性が向上するという効果があ
る。

【００５０】また、第１の実施例では、２段圧縮方式と
したことにより各段の圧縮比が大幅に低下し、各作動室
の残留ガスの影響が小さくなって圧縮機の能力が向上す
るという効果がある。

【００５１】さらに、第１の実施例では、密閉容器内の
空間１９が中間圧力となっており、第１段目の作動室１
２の気密を維持するためには、たかだか中間圧力と吸入
圧力との差圧だけをシールすればよく、第２段目の作動
室１３の気密を維持するためには、たかだか吐出圧力と
中間圧力との差圧だけをシールすればよい。すなわち、
従来の吐出圧力と吸入圧力との差圧に比べてシールすべ
き差圧が小さく、これによる内部漏洩の低減で圧縮機の
効率と能力が向上するという効果がある。

【００５２】そして、第１の実施例では２段圧縮方式と
なっているため、これを発展させて後で詳細に説明する
図６の第３の実施例のように第１段目の作動室１２で中
間圧まで圧縮した作動ガスを一度圧縮機外に導く等し
て、中間冷却を行なう構造にすることが可能であり、中
間圧力から吐出圧力までの理論圧縮仕事の低減や、密閉
容器内の空間１９の雰囲気温度の低下によるモータ効率
上昇、及び各作動室内の作動ガス加熱低減等により、圧
縮機の効率を向上させることが容易であるという特長が
ある。

【００５３】図５〜図７に本発明の第２の実施例を示
す。基本構造は図１〜図４に示す第１の実施例と同様な
部分が多いため、以下、第２の実施例特有の部分を中心
に説明する。図５〜図７に示すように、可動シリンダ２
５の固定ピストンボア部２５ｃに挿入される固定ピスト
ン２６の外径が、旋回ピストンボア部２５ａに挿入され
る旋回ピストン１の外径と同一になっている。その代わ
りに、固定ピストンボア部２５ｃが中央部寄りの内径を
小さくした段付き形状となっており、固定ピストンボア
部２５ｃの旋回ピストンボア部２５ａに対向する開口径
又は開口面積が旋回ピストン１の外径又はその断面積よ
り小さくなるようにしている。したがって、固定ピスト
ンボア部２５ｃの旋回ピストンボア部２５ａに対向する
開口部は、旋回ピストン１の外周円筒面部１ａにより閉
塞することが可能となり、旋回ピストンの頭部１ｃと旋
回ピストンボア部２５ａとシリンダヘッド２７とシール
部材２８とにより形成される２つの作動室（第１の作動
室）２９の他に、旋回ピストン１の外周円筒面部１ａと
固定ピストンボア部２５ｃと固定ピストンの頭部（端
面）２６ｂとにより形成される２つの作動室（第２の作
動室）３０も形成できる。すなわち、各作動室における
ピストンストロークがクランクシャフトのクランクピン
２ａの偏心量の２倍でどれも等しい上に、第２の実施例
においてはピストン径も等しいため、最大容積の等しい
４つの作動室を形成することができる。

【００５４】密閉容器内の空間は、固定ピストン２６、
シリンダヘッド２７、及び、固定フレーム３１とにより
一周が形成されるリングの内周部である低圧空間３２
と、前記リングの外周部である高圧空間３３とに分けら
れている。固定フレーム３１の端部の開口部は、図１に
示す固定フレーム３の上端部に対応する位置に取付けた
隔離板（図示せず）により閉塞されており、低圧空間３
２と高圧空間３３との気密が維持されている。モータ室
（図示せず）は低圧空間３２に連通されている。

【００５５】シリンダヘッド２７には、作動室２９の容
積が増大する吸入行程の時のみ、密閉容器内の低圧空間
３２と作動室２９とを連通する吸入ポート２７ｂが形成
してあり、旋回ピストン１の外周円筒面部１ａには、作
動室３０の容積が増大する吸入行程の時のみ、低圧空間
３２と作動室３０とを連通する吸入ポート１ｄが形成さ
れている。

【００５６】吸入圧力の作動ガスは、２本に分岐した後
の吸入配管３４がメインチャンバ３５に接続する部分で
ある２ヵ所の吸入口３６から圧縮機内の低圧空間３２に
流入し、一部は吸入ポート２７ｂを通過して作動室２９
に吸入されて圧縮され、シリンダヘッド２７に形成され
た吐出ポート２７ｃとシリンダヘッド２７に装着された
吐出バルブ１６、予圧バネ１７及びバルブ支持部材１８
を通過して、高圧空間３３に吐出される。一方、低圧空
間３２の作動ガスの残りの一部は吸入ポート１ｄを通過
して作動室３０に吸入されて圧縮され、固定ピストン２
６の頭部２６ｂに形成された吐出ポート２６ｃと内部に
装着された吐出バルブ１６、予圧バネ１７及びバルブ支
持部材３７を通過して、高圧空間３３に吐出される。高
圧空間３３に吐出された作動ガスは、最終的には一本に
合流する２本の吐出配管３８の２ヵ所の吐出口３９から
吐出圧力で圧縮機外に吐出する。

【００５７】なお、第２の実施例では固定ピストン２６
の頭部に段がついて一部が突出しており、作動室３０が
最小容積となった時にこれが可動シリンダ２５の固定ピ
ストンボア部２５ｃの密閉容器中心寄りの小径部の空間
を埋めて、残留ガス容積の増大により圧縮機の能力の低
下が大きくなるのを防止している。

【００５８】本発明の第２の実施例によれば、まず、４
つの作動室のそれぞれで圧縮機への吸入圧力にある作動
ガスを吸入するため、第１の実施例に比べ圧縮機の外観
寸法がほぼ同じ場合には、より大きな理論行程容積を持
つことになって能力が増大し、逆に、第１の実施例に比
べ圧縮機の能力がほぼ同じ場合には、圧縮機をより小型
化できるという効果がある。

【００５９】そして、４つの作動室の中の２つの作動室
の行程容積を第１の実施例のように小さくする必要がな
く、全て同程度の行程容積の一段圧縮をさせることがで
きるので、吸入圧力と吐出圧力とがどのような条件であ
っても、各作動室の駆動トルク変動が等しくなり、それ
らが位相を変えて重ねられているため、全体の駆動トル
クの変動幅を小さくして圧縮機の加振力を大幅に低減で
きるという効果がある。また、それに伴い圧縮機構部や
駆動用モータ部を密閉容器内にバネで浮かせる等の防振
構造が不要となる効果がある。

【００６０】図８及び図９に本発明の第３の実施例を示
す。基本構造は図１〜図４の第１の実施例と共通な部分
が多いため、以下、本第３の実施例特有の部分を中心に
説明する。吸入配管４０に、第１段目の作動室１２に作
動ガスを導く２ヵ所の吸入口４１への吸入経路（第１の
経路）４０ａの他に、密閉容器内の空間４２に直接作動
ガスを導く吸入口４３への吸入経路（第２の経路）４０
ｂが形成されている。そして、吸入経路４０ｂに作動ガ
スの吸入口４３へ向かう流れのみを許容する逆流防止弁
（受動的開閉手段）４４が組み込まれている。なお、吸
入経路４０ｂはメインチャンバ４５を通過して固定フレ
ーム４６に固定されている。

【００６１】一方、第１段目の作動室１２で圧縮された
作動ガスは、メインチャンバ４５とシリンダヘッド４７
との間に形成された中間吐出室４８に一旦吐出され、そ
の後圧縮機外に流出するが、その際のガス経路である中
間配管４９には、作動ガスを中間吸入口５０を介して密
閉容器内の空間４２に導いて圧縮機に戻す中間経路（第
４の経路）４９ａと、圧縮機に戻さずに吐出配管５１と
の合流点に導く中間経路（第３の経路）４９ｂとが形成
されている。そして、中間経路４９ａには外部からの信
号によりその作動ガス経路を能動的に開閉できる電磁弁
（能動的開閉手段）５２が組み込まれており、中間経路
４９ｂには作動ガスの吐出配管５１へ向かう流れのみを
許容する逆流防止弁５３が組み込まれている。なお中間
配管４９の一部には、表面にフィン部４９ｃを形成して
放熱性を向上させてあり、内部を流れる作動ガスが冷却
され易くなっている。

【００６２】吐出配管５１には、第２段目の作動室１３
で圧縮され２ヵ所の吐出口５４から作動ガスが各々圧縮
機外に流出する吐出経路５１ａの部分と、それらが合流
して一本になった後の吐出経路（第５の経路）５１ｂと
があり、さらに、吐出経路５１ｂに中間経路４９ｂが合
流している。なお前記のように固定フレームの上端部に
図示しない隔離板を取付けることにより空間４２と中間
吐出室４８との気密が維持される。

【００６３】図８は電磁弁５２を「開」の状態に制御し
た場合であり、逆流防止弁４４，５３はその前後の圧力
差により、ともに「閉」の状態になっている。この状態
では、作動室１２で１段目の圧縮を終了した作動ガス
は、密閉容器内の空間４８を経由して空間４２に導か
れ、次に、作動室１３に吸入されて２段目の圧縮を終了
することになり、実質的に図１〜図４に示す第１の実施
例と同じ作動ガス経路構成となる。すなわち、図８は２
段圧縮運転の状態を示し、圧縮機全体の理論行程容積
（１回転当りの押しのけ量）は、２つの第１段目の作動
室１２の理論行程容積の和となる。

【００６４】図９は電磁弁５２を「閉」の状態に制御し
た場合であり、逆流防止弁４４，５３はその前後の圧力
勾配の関係で、ともに「開」の状態になっている。この
状態では、２つの作動室１２ばかりでなく２つの作動室
１３でも圧縮機への吸入圧力で作動ガスを吸入すること
になり、実質的に図５〜図７に示す第２の実施例と同じ
作動ガス経路構成となる。すなわち、図９は１段圧縮運
転の状態を示し、圧縮機全体の理論行程容積は、４つの
作動室の理論行程容積の総和となる。

【００６５】したがって、第３の実施例によれば、駆動
モータが一定速度で回転する場合でも圧縮機の理論行程
容積を切り換えて能力を調整できるので、その圧縮機が
使用されているシステムの要求に近い能力で運転するこ
とにより圧縮機の断続頻度を低減することができ、シス
テムの静粛性や効率が改善されるという効果がある。

【００６６】あるいは、システムに対する負荷変動で吸
入圧力に対する吐出圧力の圧力比が変化しても、それに
応じて２段圧縮運転状態と１段圧縮運転状態との中から
適した運転状態を選択することができるので、システム
の効率が改善されるという効果がある。

【００６７】さらに第３の実施例では、２段圧縮運転状
態の時に、１段目の圧縮を終了して温度の上昇した作動
ガスを一度圧縮機外に導いて中間冷却を行なって圧縮機
に戻す構造になっており、雰囲気温度の低下によるモー
タ効率改善、及び各作動室内の作動ガスの加熱低減等に
より、圧縮機の効率が向上するという効果がある。な
お、第３の実施例では、３ヶ所の作動ガス経路開閉部の
中の１ヶ所を外部からの信号により能動的に作動させる
電磁弁により開閉し、他の２ヶ所を電磁弁の作動に伴っ
て変化する圧力勾配により受動的に作動する逆流防止弁
により開閉する構成であるため、理論行程容積の切り換
えのための制御機器が簡素化でき、コストを低減できる
という効果もある。もちろん、３ヶ所の作動ガス経路開
閉部の全てを電磁弁等により能動的に開閉させる構成と
しても、前記の理論行程容積及び圧縮の段数の切り換え
が可能になることによる効果は、同様に得られる。

【００６８】図１０〜図１２に本発明の第４の実施例で
あるポンプ（レシプロ式容積型機械）を示す。基本構造
は図１〜図４に示す第１の実施例と共通な部分が多いの
で、以下、第４の実施例特有の部分を中心に説明する。
可動シリンダ５５には第１の実施例と同様に旋回ピスト
ンボア部５５ａが形成してあるが、第１の実施例の固定
ピストンボア部４ｃの代わりに固定フレーム５６に対す
る往復運動の案内をするスライド腕部（円筒部）５５ｃ
が形成してある。したがって、第４の実施例における作
動室は、旋回ピストン５７の頭部（端面）５７ｃと旋回
ピストンボア部５５ａとシリンダヘッド５８及びシール
部材５９により形成される作動室（第１の作動室）６０
のみである。スライド腕部５５ｃは可動シリンダの旋回
ピストンボア部５５ａの両側に直角方向に形成された２
つの外周円筒面部であるが、それらは互いに平行である
ものの旋回ピストンボア部５５ａの軸方向に偏位し、そ
れぞれ固定フレーム５６に固定されたスライドガイド６
１の穴部６１ａにより、滑動可能に支持されている。シ
リンダヘッド５８の平面部５８ａには、第１の実施例と
同様に作動室６０の容積が増大する吸入行程の時のみ作
動室６０に露出する部分に吸入ポート５８ｂが形成され
ているが、本実施例ではさらに、作動室６０の容積が減
少する吐出行程の時のみ作動室６０に露出する部分に吐
出ポート５８ｃが形成されている。また、第４の実施例
での作動流体は非圧縮性の液体であり、そのポンプ部と
駆動用モータ（図示せず）とを図１に示すような密閉容
器の中に組み込む必要はない。

【００６９】作動液体は、分岐した後の２本の吸入配管
６２がシリンダヘッド５８に接続する部分よりポンプ内
に流入し、それぞれ、シリンダヘッド５８の一部に形成
された吸入通路５８ｄを通過し、吸入行程の時のみ開口
する吸入ポート５８ｂから、作動室６０に吸入される。
次に吐出行程の時のみ開口する吐出ポート５８ｃから吐
出され、シリンダヘッド５８の一部に形成された吐出通
路５８ｅを通過し、合流する前の２本の吐出配管６３か
らポンプ外に流出する。

【００７０】第４の実施例によれば、まず、吸入バルブ
と吐出バルブのいずれも用いずに、作動流体の作動室か
ら吸入側への逆流と吐出側から作動室への逆流とを防止
できるので安価で信頼性の高いポンプ構成にできるとい
う効果がある。

【００７１】また、ガスに比べ密度の高い液体の移送用
に用いられるため、バルブをなくしたことにより、通路
抵抗による損失が大幅に低減され、効率が向上するとい
う効果がある。さらに、第４の実施例によれば、２つの
スライド腕部５５ｃの円筒面中心軸が互いに平行に偏心
しているため、可動シリンダ５５はそれらの軸を回転軸
として回転できない。第１〜第３の実施例では、２つの
固定ピストンボア部円筒面の中心軸が一致しているの
で、その軸を回転軸として可動シリンダが回転しようと
するのを、旋回ピストンにより規制しており、旋回ピス
トンとクランクシャフトのクランクピン部との回転摺動
部にモーメント荷重が作用する恐れがある。これに対し
て、第４の実施例では可動シリンダ５５の回転を旋回ピ
ストン５７により規制する必要がなく、旋回ピストンの
円筒穴部５７ｂとクランクシャフト６４のクランクピン
部６４ａとの回転摺動部に無理な力が作用することがな
いので信頼性が向上するという効果がある。なお第１〜
第３の実施例でも、第４の実施例と同様に２つの固定ピ
ストンボア部の中心軸を互いに偏心させる構成とするこ
とが可能である。

【００７２】図１３に本発明の第５の実施例を示す。基
本構造は図１〜図４に示す第１の実施例と共通な部分が
多いので、以下、第５の実施例特有の部分を中心に説明
する。第５の実施例では、可動シリンダ６５の旋回ピス
トンボア部６５ａの両端部が開口されたままで、これを
閉塞するシリンダヘッド、シール部材等の部品は組み込
まれていない。したがって、第５の実施例における作動
室は、旋回ピストン１の外周円筒面部１ａと固定ピスト
ンボア部６５ｃと固定ピストン５の頭部（端面）５ｂに
より形成される作動室（第２の作動室）１３のみであ
る。第４の実施例のように旋回ピストンボア部の内部の
作動室のみを形成した場合では、図１０におけるスライ
ド腕部５５ｃやスライドガイド６１のような可動シリン
ダ５５の往復運動の案内を設けなければならない上に、
旋回ピストンボア部５５ａの両端開口部を閉塞するシリ
ンダヘッド５８及びシール部材５９等も必要であったの
に対し、第５の実施例では、固定ピストンボア部６５ｃ
の内部の第２の作動室のみを形成することにより、シリ
ンダヘッドとシール部材とを省略することができる。

【００７３】吸入圧力の作動ガスは、吸入配管６６がメ
インチャンバ６７に接続する部分である吸入口６８から
密閉容器内に流入し、さらに固定フレーム６９の内部の
空間７０に流入し、旋回ピストンの外周円筒面部１ａに
形成された吸入ポート１ｄから作動室１３に吸入された
後に圧縮され、固定ピストン５の頭部５ｂに形成された
吐出ポート５ｃとその内部に組み込まれた吐出バルブ２
０とを通過し、さらに固定ピストン５の内部を通って、
吐出配管２３がメインチャンバ６７と固定ピストン５と
に接続する部分である２ヵ所の吐出口７１から、吐出圧
力で機外に流出する。

【００７４】第５の実施例によれば、まず、吸入バルブ
の不要なレシプロ式圧縮機（レシプロ式容積型機械）を
簡素な部品構成で安価に実現できるという効果がある。
さらに、その作動室を形成する各部品間のシール部を全
て円筒面で形成することが可能であるため、高精度な加
工が容易となり効率と信頼性が確保しやすいという効果
がある。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、第１の作動室と第２の
作動室とを設け、吸入ポートを付設したため、振動が低
減して吸入弁及び防振構造が不要となり、小型、高能
力、高効率及び高信頼性の容積型機械を提供することが
できる。また、圧縮機やポンプ等に用いて各種機器の静
粛性とコンパクト性と省エネルギー性及び信頼性を向上
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるレシプロ式２段圧
縮機を示す側断面図である。

【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図である。

【図３】図２の構成を９０°ずつ回転した場合の各部品
の動きを示す図である。

【図４】図２の構成を９０°ずつ回転した場合の各部品
の動きを示す図である。

【図５】本発明の第２の実施例であるレシプロ式１段圧
縮機を示す横断面図である。

【図６】図５の構成を９０°ずつ回転した場合の各部品
の動きを示す図である。

【図７】図５の構成を９０°ずつ回転した場合の各部品
の動きを示す図である。

【図８】本発明の第３の実施例の小容量２段圧縮運転状
態を示す横断面図である。

【図９】図８の大容量１段圧縮運転状態を示す横断面図
である。

【図１０】本発明の第４の実施例であるレシプロ式ポン
プを示す横断面図である。

【図１１】図１０の構成を９０°ずつ回転した場合の各
部品の動きを示す図である。

【図１２】図１０の構成を９０°ずつ回転した場合の各
部品の動きを示す図である。

【図１３】本発明の第５の実施例であるレシプロ式１段
圧縮機を示す横断面図である。

【符号の説明】

１ 旋回ピストン １ａ 外周円筒面部 １ｂ 円筒穴部 １ｃ 頭部 １ｄ 吸入ポート ２ クランクシャフト ２ａ クランクピン部 ３ 固定フレーム ３ａ 軸受部 ４ 可動シリンダ ４ａ 旋回ピストンボア部 ４ｂ 長穴部 ４ｃ 固定ピストンボア部 ５ 固定ピストン ５ａ 外周円筒面部 ５ｂ 頭部 ５ｃ 吐出ポート ６ シリンダヘッド ６ａ 平面部 ６ｂ 吸入ポート ６ｃ 吐出ポート ７ シール部材 ８ 駆動モータ ８ａ ロータ部 ８ｂ ステータ部 ９ メインチャンバ １０ 上チャンバ １１ 下チャンバ １２ 作動室 １３ 作動室 １４ 吸入配管 １５ 吸入口 １６ 吐出バルブ １７ 予圧バネ １８ バルブ支持部材 １９ 空間 ２０ 吐出バルブ ２１ 予圧バネ ２２ バルブ支持部材 ２３ 吐出配管 ２４ 吐出口 ２５ 可動シリンダ ２５ａ 旋回ピストンボア部 ２５ｂ 長穴部 ２５ｃ 固定ピストンボア部 ２６ 固定ピストン ２６ａ 外周円筒面部 ２６ｂ 頭部 ２６ｃ 吐出ポート ２７ シリンダヘッド ２７ａ 平面部 ２７ｂ 吸入ポート ２７ｃ 吐出ポート ２８ シール部材 ２９ 作動室 ３０ 作動室 ３１ 固定フレーム ３２ 低圧空間 ３３ 高圧空間 ３４ 吸入配管 ３５ メインチャンバ ３６ 吸入口 ３７ バルブ支持部材 ３８ 吐出配管 ３９ 吐出口 ４０ 吸入配管 ４０ａ 吸入経路 ４０ｂ 吸入経路 ４１ 吸入口 ４２ 空間 ４３ 吸入口 ４４ 逆流防止弁 ４５ メインチャンバ ４６ 固定フレーム ４７ シリンダヘッド ４８ 中間吐出室 ４９ 中間配管 ４９ａ 中間経路 ４９ｂ 中間経路 ４９ｃ フィン部 ５０ 中間吸入口 ５１ 吐出配管 ５１ａ 吐出経路 ５１ｂ 吐出経路 ５２ 電磁弁 ５３ 逆流防止弁 ５４ 吐出口 ５５ 可動シリンダ ５５ａ 旋回ピストンボア部 ５５ｂ 長穴部 ５５ｃ スライド腕部 ５６ 固定フレーム ５７ 旋回ピストン ５７ａ 外周円筒面部 ５７ｂ 円筒穴部 ５７ｃ 頭部 ５８ シリンダヘッド ５８ａ 平面部 ５８ｂ 吸入ポート ５８ｃ 吐出ポート ５８ｄ 吸入通路 ５８ｅ 吐出通路 ５９ シール部材 ６０ 作動室 ６１ スライドガイド ６１ａ 穴部 ６２ 吸入配管 ６３ 吐出配管 ６４ クランクシャフト ６４ａ クランクピン部 ６５ 可動シリンダ ６５ａ 旋回ピストンボア部 ６５ｂ 長穴部 ６５ｃ 固定ピストンボア部 ６６ 吸入配管 ６７ メインチャンバ ６８ 吸入口 ６９ 固定フレーム ７０ 空間 ７１ 吐出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲場 恒一 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社 日立製作所 冷熱事業部内 (72)発明者 関上 和夫 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社 日立製作所 冷熱事業部内 (56)参考文献 特開 昭53−78407（ＪＰ，Ａ) 特公 昭43−11852（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭31−2945（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 1/00 - 39/16

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 公転運動を行なう旋回ピストンと、該旋
   回ピストンに公転運動を与える駆動機構と、該駆動機構
   を支持する固定フレーム部材と、前記旋回ピストンを往
   復運動可能に挿入する旋回ピストンボア部及び該旋回ピ
   ストンボア部に直交して突出する少なくとも一つの固定
   ピストンボア部を有する可動シリンダと、それぞれの固
   定ピストンボア部に往復運動可能に挿入され前記固定フ
   レーム部材に固定される少なくとも一つの固定ピストン
   と、前記旋回ピストンボア部の少なくともいずれか一方
   の端面を閉塞し前記固定フレーム部材に固定される少な
   くとも一つのシリンダヘッドとを備え、前記旋回ピスト
   ンのそれぞれの端面と前記旋回ピストンボア部とそれぞ
   れのシリンダヘッドとにより少なくとも一つの第１の作
   動室を形成し、それぞれの固定ピストンボア部とそれぞ
   れの固定ピストンと前記旋回ピストンの外周とにより少
   なくとも一つの第２の作動室を形成し、前記旋回ピスト
   ンの公転運動に伴いそれぞれの第１の作動室及びそれぞ
   れの第２の作動室の容積を増減させて移送又は圧縮させ
   る流体の流体出入流通機構を具備したことを特徴とする
   レシプロ式容積型機械。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレシプロ式容積型機械に
   おいて、二つの固定ピストンボア部と二つの固定ピスト
   ンと二つのシリンダヘッドとを設け、二つの第１の作動
   室と二つの第２の作動室を形成したことを特徴とするレ
   シプロ式容積型機械。
3. 【請求項３】 請求項１記載のレシプロ式容積型機械に
   おいて、流体出入流通機構は、それぞれのシリンダヘッ
   ドに設けられ、旋回ピストンの公転運動に伴いそれぞれ
   の第１の作動室の容積が増大する間のみそれぞれの第１
   の作動室と連通する少なくとも一つの第１の吸入ポート
   と、前記旋回ピストンに設けられそれぞれの第２の作動
   室の容積が増大する間のみそれぞれの第２の作動室と連
   通する少なくとも一つの第２の吸入ポートとよりなるこ
   とを特徴とするレシプロ式容積型機械。
4. 【請求項４】 請求項３記載のレシプロ式容積型機械に
   おいて、それぞれの吐出ポートは、流体の前後の差圧に
   より開閉する吐出バルブを装着していることを特徴とす
   るレシプロ式容積型機械。
5. 【請求項５】 請求項１記載のレシプロ式容積型機械に
   おいて、可動シリンダは、旋回ピストンボア部のそれぞ
   れの端面とシリンダヘッドとの隙間をシールするシール
   部材を有していることを特徴とするレシプロ式容積型機
   械。
6. 【請求項６】 請求項１記載のレシプロ式容積型機械に
   おいて、それぞれの固定ピストンボア部は、それぞれの
   中心軸が互いに所定量の偏心されかつ平行な位置関係に
   あることを特徴とするレシプロ式容積型機械。
7. 【請求項７】 請求項１記載のレシプロ式容積型機械に
   おいて、それぞれの固定ピストンボア部は、旋回ピスト
   ンボア部に連通する部分の開口面積を、それぞれの固定
   ピストンの断面積よりも小さく形成したことを特徴とす
   るレシプロ式容積型機械。
8. 【請求項８】 請求項１記載のレシプロ式容積型機械に
   おいて、旋回ピストンは、断面積がそれぞれの固定ピス
   トンの断面積より大きく形成されるとともに、流体をそ
   れぞれの第１の作動室で第１段目の圧縮した後にそれぞ
   れの第２の作動室に導き、それぞれの固定ピストンは、
   それぞれの第２の作動室で前記流体の第２段目の圧縮を
   行うものであることを特徴とするレシプロ式容積型機
   械。
9. 【請求項９】 請求項１記載のレシプロ式容積型機械に
   おいて、それぞれの第１の作動室は、第１段目の圧縮を
   行なった流体を一旦冷却した後に、それぞれの第２の作
   動室に導いて第２段目の圧縮を行なう複数の配管を付設
   していることを特徴とするレシプロ式容積型機械。
10. 【請求項１０】 請求項１記載のレシプロ式容積型機械
    において、流入した流体をそれぞれの第１の作動室とそ
    れぞれの第２の作動室とに、ほぼ同一の吸入圧力で吸入
    して前記流体の移送又は圧縮を行なうものであることを
    特徴とするレシプロ式容積型機械。
11. 【請求項１１】 請求項９又は１０項記載のレシプロ式
    容積型機械において、旋回ピストンの断面積は、それぞ
    れの固定ピストンの断面積よりも大きく、流入した流体
    を、それぞれの第１の作動室へ導く第１の経路とそれぞ
    れの第２の作動室へ導く第２の経路とをそれぞれ設ける
    とともに該第２の経路に開閉手段を設け、それぞれの第
    １の作動室で圧縮された流体を外部へ導く第３の経路と
    それぞれの第２の作動室へ導く第４の経路とをそれぞれ
    設けるとともに、前記第３の経路と前記第４の経路との
    間に開閉手段を設け、それぞれの第２の作動室で圧縮さ
    れた流体を外部へ導く第５の経路を形成し、前記第４の
    経路が閉の際に前記第２の経路と前記第３の経路とが開
    である１段目の圧縮の状態と、前記第４の経路が開の際
    に前記第２の経路と前記第３の経路とが閉である２段目
    の圧縮の状態とを切り換える手段を具備したことを特徴
    とするレシプロ式容量型機械。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載のレシプロ式容量型機
    械において、前記第２の経路の開閉手段、第３の経路の
    開閉手段及び第４の経路のそれぞれの開閉手段のうち、
    前記第４の経路の開閉手段は、外部より制御可能な能動
    的開閉手段であり、前記第２の経路の開閉手段と前記第
    ３の経路の開閉手段の少なくともいずれか一方の開閉手
    段は、前記第４の経路の開閉状態に応じて開閉状態が決
    まる受動的開閉手段であることを特徴とするレシプロ式
    容量制御型圧縮機。
13. 【請求項１３】 公転運動を行なう旋回ピストンと、該
    旋回ピストンに公転運動を与える駆動機構と、該駆動機
    構を支持する固定フレーム部材と、前記旋回ピストンを
    往復運動可能に挿入する旋回ピストンボア部及び該旋回
    ピストンボア部に直交して突出する少なくとも一つの固
    定ピストンボア部を有する可動シリンダと、それぞれの
    固定ピストンボア部に往復運動可能に挿入され前記固定
    フレーム部材に固定される少なくとも一つの固定ピスト
    ンとを備え、それぞれの固定ピストンとそれぞれの固定
    ピストンボア部と前記旋回ピストンの外周とにより少な
    くとも一つの第２の作動室を形成し、前記旋回ピストン
    の公転運動に伴いそれぞれの第２の作動室の容積を増減
    させて移送又は圧縮させる流体の流体出入流通機構を具
    備したことを特徴とするレシプロ式容積型機械。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載のレシプロ式容積型機
    械において、二つの固定ピストンボア部と二つの固定ピ
    ストンとを設け、二つの第２の作動室を形成したことを
    特徴とするレシプロ式容積型機械。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載のレシプロ式容積型機
    械において、流体出入流通機構は、旋回ピストンに設け
    られそれぞれの第２の作動室の容積が増大する間のみそ
    れぞれの第２の作動室と連通する少なくとも一つの第２
    の吸入ポートとを具備していることを特徴とするレシプ
    ロ式容積型機械。
16. 【請求項１６】 請求項１３記載のレシプロ式容積型機
    械において、それぞれの固定ピストンボア部は、それぞ
    れの中心軸が互いに所定量だけ偏心されかつ平行な位置
    関係にあることを特徴とするレシプロ式容積型機械。