JP5514319B2 - 変化作業条件対応の球型膨張圧縮機 - Google Patents
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Description
本発明は球型膨張圧縮機に関し、特に変化作業条件対応の球型膨張圧縮機に関する。
特許文献１の特許名称「複数段圧縮可能な球型圧縮機」、特許文献２の特許名称「二酸化炭素球型圧縮機」、及び特許文献３の特許名称「組み合わせた二酸化炭素球型圧縮機」には、新型の球型膨張圧縮機が開示され、ほかの既知の膨張圧縮機に比べて幾つかの長所があり、例えばコンパクト、部品数削減、密閉性高い、「液体ヒット」防止強い、振動弱い、効率高いなどであり、冷凍空調及びほかの関連分野で広く用いられる。
しかし、以上はすべて一定容積比の圧縮機であり、作業条件が大きく変化した場合に対応できない。さらに研究した結果、上記の球型膨張圧縮機についてより最適化設計を行って、総合的な機能を向上させると共に、変化作業条件での圧縮機に対する要求を満たさせる。
本発明は、中国特許第ＺＬ２００６１０１０４５６９．８号明細書、中国特許第ＺＬ２００６２００７９７９９．９号明細書及び中国特許第ＺＬ２００８２００２８５９２．８号明細書の技術を基にし、革新的設計を行って、球型膨張圧縮機の総合的機能を向上させると共に、それが変化作業条件での要求を満たすことを目的とする。
本発明はボールキャビティを有する球型膨張圧縮機であって、
排気孔に排気弁が設けられ、吸気孔に圧力制御吸気弁が装着された、第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、
該ボールキャビティに設けられた、少なくとも第２段圧縮となる圧縮動作室と、
該ボールキャビティに設けられた、少なくとも第１段膨張となる膨張動作室と、
吸気端がローリングピストン型圧縮機の排気弁と連通され、排気端が球型膨張圧縮機の第２段圧縮の吸気端と連通され、球型膨張圧縮機の第２段圧縮吸気に一定圧力のガスを提供するガスタンクと、
前記ガスタンクと圧力制御吸気弁との間に設けられ、ガスタンクの圧力によって圧力制御吸気弁の開閉を制御する圧力制御回路と、を備え、
ガスタンクの圧力が設定値を超えた時、圧力制御回路により圧力制御吸気弁を閉じ、ガスタンクの圧力が設定値に回復した時、圧力制御吸気弁が開き、ローリングピストン型圧縮機が正常に動作し、第１段圧縮後の作業媒体がガスタンクに進入し、圧力制御回路の制御によりガスタンクの圧力をほぼ一定とし、該圧力一定の作業媒体が第２段圧縮に移行した後、膨張段の膨張で変化作業条件対応の球型膨張圧縮機を形成させることを特徴とする変化作業条件対応の球型膨張圧縮機である。
排気孔に排気弁が設けられ、吸気孔に圧力制御吸気弁が装着された、第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、
該ボールキャビティに設けられた、少なくとも第２段圧縮となる圧縮動作室と、
該ボールキャビティに設けられた、少なくとも第１段膨張となる膨張動作室と、
吸気端がローリングピストン型圧縮機の排気弁と連通され、排気端が球型膨張圧縮機の第２段圧縮の吸気端と連通され、球型膨張圧縮機の第２段圧縮吸気に一定圧力のガスを提供するガスタンクと、
前記ガスタンクと圧力制御吸気弁との間に設けられ、ガスタンクの圧力によって圧力制御吸気弁の開閉を制御する圧力制御回路と、を備え、
ガスタンクの圧力が設定値を超えた時、圧力制御回路により圧力制御吸気弁を閉じ、ガスタンクの圧力が設定値に回復した時、圧力制御吸気弁が開き、ローリングピストン型圧縮機が正常に動作し、第１段圧縮後の作業媒体がガスタンクに進入し、圧力制御回路の制御によりガスタンクの圧力をほぼ一定とし、該圧力一定の作業媒体が第２段圧縮に移行した後、膨張段の膨張で変化作業条件対応の球型膨張圧縮機を形成させることを特徴とする変化作業条件対応の球型膨張圧縮機である。
本発明の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機は、
スピンドル孔が設置されたシリンダボディと、
シリンダボディと一体に接続されて前記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、ピストンはピストンシャフトの回りでシリンダカバーの軸孔を自由に回動でき、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、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、該半円柱孔の内周で半円柱孔の軸線方向に凹んだ扇形キャビティが設けられ、該扇形キャビティが半円柱孔の軸方向に貫通し、半円柱孔の軸線に垂直な断面に扇形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心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、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、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扇形突出が設けられ、該扇形突出は円環体の軸方向に貫通し、円環状面に扇形形状を呈し、前記ピストンピン受けの扇形キャビティと合せて、かつ扇形の円心を共通するように構成されるダイヤルと、
シリンダボディ内に位置する一端が偏心軸孔を有し、該偏心軸孔とダイヤルシャフトとが嵌合して柱面滑り軸受嵌合を構成し、他端が動力機構と接続され、圧縮機の容量変更に動力を提供するスピンドルと、
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し、ピストンヒンジ受けの平坦な端面の中心部に位置する盲孔であるピン孔が設けられるピストンヒンジ受けと、
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ピストンヒンジ受けのピン孔及び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、
スピンドルにローターとしての偏心機構が設けられ、ベーン及びベーンスプリングを備えるローターシリンダボディが前記シリンダボディとスピンドルホルダとの間に位置し、吸気口を有し、排気口がスピンドルホルダ上に設けられ、排気弁を備え、吸気孔に圧力制御吸気弁が設けられた、球型圧縮機の第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、
吸気端がローリングピストン型圧縮機の排気弁と連通され、排気端が球型膨張圧縮機の第２段圧縮の吸気端と連通され、球型膨張圧縮機の第２段圧縮吸気に一定圧力のガスを提供するガスタンクと、
一端が圧力制御吸気弁に連通され、他端がガスタンクに連通され、ガスタンクの圧力が設定値を超えた時に、圧力制御吸気弁を閉じ、ガスタンクの圧力が設定値に回復した時に、圧力制御吸気弁を開き、ローリングピストン型圧縮機が正常に動作させ、変化作業条件を対応できる圧力制御回路と、を備え、
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の間に同一の角度αが形成され、αの最適範囲は５°−１５°であり、
ピストンがピストン軸線の回りに回転する慣性モーメントとダイヤルがダイヤル軸線の回りに回転する慣性モーメントとは近い又は同じであり、
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、ピストンの下端面、及び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、容積を交互に変更する動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８が構成され、同時に、ダイヤルピン受けの円環体の扇形突出はピストンピン受けの半円柱孔の扇形キャビティを揺動すると、扇形突出の側面及び前記扇形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Ｖ５及び動作室Ｖ６が構成され、
動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６がそれぞれのエアチャネル及び吸気・排気通路に対応し、エアチャンネルがピストンに設けられ、吸気・排気通路がシリンダカバーのボールキャビティ内面に設けられ、ピストン軸線と垂直する環状スペース内に配置されてシリンダ外まで連通され、ピストンの回転により吸気・排気を制御し、各動作室に排気又は吸気を必要とすると、前記動作室のエアチャネルは相応する吸気・排気通路に連通し、
スピンドルの回転方向は、シリンダカバーからスピンドルへ見ると、スピンドルが時計回りに回転する。
スピンドル孔が設置されたシリンダボディと、
シリンダボディと一体に接続されて前記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、ピストンはピストンシャフトの回りでシリンダカバーの軸孔を自由に回動でき、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、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、該半円柱孔の内周で半円柱孔の軸線方向に凹んだ扇形キャビティが設けられ、該扇形キャビティが半円柱孔の軸方向に貫通し、半円柱孔の軸線に垂直な断面に扇形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心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、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、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扇形突出が設けられ、該扇形突出は円環体の軸方向に貫通し、円環状面に扇形形状を呈し、前記ピストンピン受けの扇形キャビティと合せて、かつ扇形の円心を共通するように構成されるダイヤルと、
シリンダボディ内に位置する一端が偏心軸孔を有し、該偏心軸孔とダイヤルシャフトとが嵌合して柱面滑り軸受嵌合を構成し、他端が動力機構と接続され、圧縮機の容量変更に動力を提供するスピンドルと、
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し、ピストンヒンジ受けの平坦な端面の中心部に位置する盲孔であるピン孔が設けられるピストンヒンジ受けと、
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ピストンヒンジ受けのピン孔及び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、
スピンドルにローターとしての偏心機構が設けられ、ベーン及びベーンスプリングを備えるローターシリンダボディが前記シリンダボディとスピンドルホルダとの間に位置し、吸気口を有し、排気口がスピンドルホルダ上に設けられ、排気弁を備え、吸気孔に圧力制御吸気弁が設けられた、球型圧縮機の第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、
吸気端がローリングピストン型圧縮機の排気弁と連通され、排気端が球型膨張圧縮機の第２段圧縮の吸気端と連通され、球型膨張圧縮機の第２段圧縮吸気に一定圧力のガスを提供するガスタンクと、
一端が圧力制御吸気弁に連通され、他端がガスタンクに連通され、ガスタンクの圧力が設定値を超えた時に、圧力制御吸気弁を閉じ、ガスタンクの圧力が設定値に回復した時に、圧力制御吸気弁を開き、ローリングピストン型圧縮機が正常に動作させ、変化作業条件を対応できる圧力制御回路と、を備え、
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の間に同一の角度αが形成され、αの最適範囲は５°−１５°であり、
ピストンがピストン軸線の回りに回転する慣性モーメントとダイヤルがダイヤル軸線の回りに回転する慣性モーメントとは近い又は同じであり、
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、ピストンの下端面、及び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、容積を交互に変更する動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８が構成され、同時に、ダイヤルピン受けの円環体の扇形突出はピストンピン受けの半円柱孔の扇形キャビティを揺動すると、扇形突出の側面及び前記扇形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Ｖ５及び動作室Ｖ６が構成され、
動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６がそれぞれのエアチャネル及び吸気・排気通路に対応し、エアチャンネルがピストンに設けられ、吸気・排気通路がシリンダカバーのボールキャビティ内面に設けられ、ピストン軸線と垂直する環状スペース内に配置されてシリンダ外まで連通され、ピストンの回転により吸気・排気を制御し、各動作室に排気又は吸気を必要とすると、前記動作室のエアチャネルは相応する吸気・排気通路に連通し、
スピンドルの回転方向は、シリンダカバーからスピンドルへ見ると、スピンドルが時計回りに回転する。
適用状況の相違により、本発明は下記の２つの構成形態を有する。
第１の構成形態：スライダーをさらに備え、前記ダイヤルピン受けの円環体の下部に扇形状摺動通路が設けられ、該扇形状摺動通路は前記円環体の軸方向に開設され、該扇形状摺動通路の軸線が前記円環体の軸線に平行し、前記スライダーは前記扇形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、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ボルトで固定接続され、前記ピストンと前記ダイヤルとは相対的に揺動すると、前記スライダーの側面と前記扇形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、動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４がそれぞれのエアチャネル及び吸気・排気通路に対応し、エアチャンネルがピストンヒンジ受けに設けられ、吸気・排気通路がシリンダボディのボールキャビティ内面に設けられ、ピストン軸線と垂直する環状スペース内に配置されてシリンダ外まで連通され、ピストンの回転により吸気・排気を制御し、各動作室に排気又は吸気を必要とすると、前記動作室のエアチャネルは相応する吸気・排気通路に連通し、
前記ダイヤル上にスルーホールが設けられて、動作室Ｖ７と動作室Ｖ８とを連通して、それらが圧縮機能を具備させなく、無圧縮容積を形成させ、シリンダカバー排出孔を前記シリンダカバー上に設けて、シリンダカバー排出孔が無圧縮容積の蓄積可能な潤滑油等の物質を排出し、
第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、第２段圧縮となる動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４と、膨張段となる動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６とから、変化作業条件対応の二段圧縮一段膨張圧縮機が構成される。
第１の構成形態：スライダーをさらに備え、前記ダイヤルピン受けの円環体の下部に扇形状摺動通路が設けられ、該扇形状摺動通路は前記円環体の軸方向に開設され、該扇形状摺動通路の軸線が前記円環体の軸線に平行し、前記スライダーは前記扇形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、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ボルトで固定接続され、前記ピストンと前記ダイヤルとは相対的に揺動すると、前記スライダーの側面と前記扇形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、動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４がそれぞれのエアチャネル及び吸気・排気通路に対応し、エアチャンネルがピストンヒンジ受けに設けられ、吸気・排気通路がシリンダボディのボールキャビティ内面に設けられ、ピストン軸線と垂直する環状スペース内に配置されてシリンダ外まで連通され、ピストンの回転により吸気・排気を制御し、各動作室に排気又は吸気を必要とすると、前記動作室のエアチャネルは相応する吸気・排気通路に連通し、
前記ダイヤル上にスルーホールが設けられて、動作室Ｖ７と動作室Ｖ８とを連通して、それらが圧縮機能を具備させなく、無圧縮容積を形成させ、シリンダカバー排出孔を前記シリンダカバー上に設けて、シリンダカバー排出孔が無圧縮容積の蓄積可能な潤滑油等の物質を排出し、
第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、第２段圧縮となる動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４と、膨張段となる動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６とから、変化作業条件対応の二段圧縮一段膨張圧縮機が構成される。
第２の構成形態：支持スリーブをさらに備え、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、円柱状の支持スリーブは前記円弧状開口を移動可能に形成され、その上にボルト孔が設けられ、支持スリーブの円柱の両端面がピストンヒンジ受けの平坦な端面に密着してボルトで固定接続され、前記ダイヤルにダイヤル排出孔が設けられ、円弧状開口の下部とダイヤル球状面下端根部とを連通し、円弧状開口キャビティ内の蓄積可能な液体を排出して、液体ヒットを防止し、
動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８がそれぞれのエアチャネル及び吸気・排気通路に対応し、動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８のエアチャンネルがピストン内に設けられ、エアチャンネルの一端がピストンの球状表面に設けられ、他端がピストンの下端面に設けられ且つ該下端面に設けられた、球状表面から近いガイド溝に連通され、動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８の吸気・排気通路がシリンダカバーのボールキャビティの内面に設けられて、ピストン軸線と垂直する環状スペース内に配置されてシリンダ外まで連通され、ピストンの回転により吸気・排気を制御し、各動作室に排気又は吸気を必要とすると、前記動作室のエアチャネルは相応する吸気・排気通路に連通し、
第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、第２段圧縮となる動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８と、膨張段となる動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６とから、変化作業条件対応の二段圧縮一段膨張圧縮機が構成される。
動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８がそれぞれのエアチャネル及び吸気・排気通路に対応し、動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８のエアチャンネルがピストン内に設けられ、エアチャンネルの一端がピストンの球状表面に設けられ、他端がピストンの下端面に設けられ且つ該下端面に設けられた、球状表面から近いガイド溝に連通され、動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８の吸気・排気通路がシリンダカバーのボールキャビティの内面に設けられて、ピストン軸線と垂直する環状スペース内に配置されてシリンダ外まで連通され、ピストンの回転により吸気・排気を制御し、各動作室に排気又は吸気を必要とすると、前記動作室のエアチャネルは相応する吸気・排気通路に連通し、
第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、第２段圧縮となる動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８と、膨張段となる動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６とから、変化作業条件対応の二段圧縮一段膨張圧縮機が構成される。
１対の容積を圧縮するかそれとも膨張するかの選択は変更可能なことであり、対応するエアポートに合わせて設計すれば実現できる。
本発明によれば、下記のメリットがある。
（１）密閉性向上：密閉面幅を増加し、漏れが低減すると共に、ピストンコンポーネントの位置決めねじの代わりにボルトを採用して、スライダーの変形も低減し、コンポーネントの剛性度を増加し、密閉能力を向上する。
（２）変化作業条件に対応できる：ローリングピストン型圧縮機の圧力一定の特徴を基に、制御システムを加えて、装置全体を変化作業条件に対応させる。
（３）構造を最適化する：最適なα角の値採取範囲を提供し、ピストン及びダイヤルの構造を慣性モーメントが等しく又は近く採取して、構造の最適化に役立つ。
（４）コスト低減：ボール面軸受を除去して、動作に影響を与えずに構造を簡略化し、コストを低減する。
（１）密閉性向上：密閉面幅を増加し、漏れが低減すると共に、ピストンコンポーネントの位置決めねじの代わりにボルトを採用して、スライダーの変形も低減し、コンポーネントの剛性度を増加し、密閉能力を向上する。
（２）変化作業条件に対応できる：ローリングピストン型圧縮機の圧力一定の特徴を基に、制御システムを加えて、装置全体を変化作業条件に対応させる。
（３）構造を最適化する：最適なα角の値採取範囲を提供し、ピストン及びダイヤルの構造を慣性モーメントが等しく又は近く採取して、構造の最適化に役立つ。
（４）コスト低減：ボール面軸受を除去して、動作に影響を与えずに構造を簡略化し、コストを低減する。
本発明は、中国特許第ＺＬ２００６１０１０４５６９．８号明細書、中国特許第ＺＬ２００６２００７９７９９．９号明細書及び中国特許第ＺＬ２００８２００２８５９２．８号明細書の技術を基にし、革新的設計を行って、球型膨張圧縮機の総合的機能を向上させると共に、それが変化作業条件での要求を満たす。故に、本文は前記出願の完全内容を含む。
本発明は、ボールキャビティを有する球型膨張圧縮機であって、
排気孔に排気弁が設けられ、吸気孔に圧力制御吸気弁が装着された、第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、
該ボールキャビティに設けられた、少なくとも第２段圧縮となる圧縮動作室と、
該ボールキャビティに設けられた、少なくとも第１段膨張となる膨張動作室と、
吸気端がローリングピストン型圧縮機の排気弁と連通され、排気端が球型膨張圧縮機の第２段圧縮の吸気端と連通され、球型膨張圧縮機の第２段圧縮吸気に一定圧力のガスを提供するガスタンクと、
前記ガスタンクと圧力制御吸気弁との間に設けられ、ガスタンクの圧力によって圧力制御吸気弁の開閉を制御する圧力制御回路と、を備え、
ガスタンクの圧力が設定値を超えた時、圧力制御回路により圧力制御吸気弁を閉じ、ガスタンクの圧力が設定値に回復した時、圧力制御吸気弁が開き、ローリングピストン型圧縮機が正常に動作し、第１段圧縮後の作業媒体がガスタンクに進入し、圧力制御回路の制御によりガスタンクの圧力をほぼ一定とし、該圧力一定の作業媒体が第２段圧縮に移行した後、膨張段の膨張で変化作業条件対応の球型膨張圧縮機を形成させることを特徴とする変化作業条件対応の球型膨張圧縮機である。
排気孔に排気弁が設けられ、吸気孔に圧力制御吸気弁が装着された、第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、
該ボールキャビティに設けられた、少なくとも第２段圧縮となる圧縮動作室と、
該ボールキャビティに設けられた、少なくとも第１段膨張となる膨張動作室と、
吸気端がローリングピストン型圧縮機の排気弁と連通され、排気端が球型膨張圧縮機の第２段圧縮の吸気端と連通され、球型膨張圧縮機の第２段圧縮吸気に一定圧力のガスを提供するガスタンクと、
前記ガスタンクと圧力制御吸気弁との間に設けられ、ガスタンクの圧力によって圧力制御吸気弁の開閉を制御する圧力制御回路と、を備え、
ガスタンクの圧力が設定値を超えた時、圧力制御回路により圧力制御吸気弁を閉じ、ガスタンクの圧力が設定値に回復した時、圧力制御吸気弁が開き、ローリングピストン型圧縮機が正常に動作し、第１段圧縮後の作業媒体がガスタンクに進入し、圧力制御回路の制御によりガスタンクの圧力をほぼ一定とし、該圧力一定の作業媒体が第２段圧縮に移行した後、膨張段の膨張で変化作業条件対応の球型膨張圧縮機を形成させることを特徴とする変化作業条件対応の球型膨張圧縮機である。
本発明の好ましい実施例について、各図面を参照して説明する。図において同じ番号は同一又は機能類似の素子を指す。また、明細書に言及された「１つの具体的な実施例」又は「１つ具体的な実施例」とは、前記具体的な実施例に関わって記載された１つの特徴、構成又は特性が本発明の少なくとも１つの具体的な実施例に含まれるという意味である。明細書の異なる箇所に記載の「１つの具体的な実施例」又は「１つ具体的な実施例」という言葉は、同一の具体的な実施例の意味であることはない。
尚、明細書において、用語の選択は閲読及び説明の便利さを原則として行うもので、本発明の対象を制限又は限定するためではない。従って、本発明の掲示は説明するためだけで、クレームに記載の特許請求範囲を限定するものではない。
第１の実施例は本発明の第一の構成形態を適用したものである。図１は本発明に係る第１の実施例の主要構成断面図で、図２は変化作業条件調整構成ブロック図である。図１に示すように、該圧縮機はシリンダカバー２、シリンダボディ１、ピストン３、ダイヤル５、センタピン４、スピンドル８、スピンドルホルダ７などの部材を備え、シリンダボディ１とシリンダカバー２は接続ねじ９で接続されボールキャビティを構成し、ピストン３は球状頂面と、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３の下部にあるピストンピン受けとを有し、シリンダカバー２にピストンシャフトと対応する軸孔が設けられ、ピストン３はピストンシャフトの軸孔に回動自在に装着され、ピストン３の球状頂面と前記ボールキャビティとは密着してあり、ダイヤル５の上部にピストンピン受けに対応するダイヤルピン受けが設けられ、ダイヤル５の下端面の中央部から下方へ一つのダイヤルシャフトが延出され、ダイヤル５の球状面と前記ボールキャビティとは密着してあり、ピストンヒンジ受け１０及びピストンピン受けは位置決めボルト６とナット２１でピストンピン受けと一体に接続され（図１４）、ダイヤルピン受けと結合して柱面状ヒンジ対に形成され、センタピン４はピン孔に挿入され円柱ヒンジを構成する。
図１、図２、図３、図１９、図２０、図２１に示すように、ローリングピストン型圧縮機のローターシリンダボディ１３はシリンダボディ１とスピンドルホルダ７との間に設けられ、接続ねじ９によりスピンドルホルダ７とローターシリンダボディ１３とをシリンダボディ１の下端に接続し、ローターシリンダボディ１３に吸気孔１００及び排気孔１０１が設けられ、かつベーン１４及びベーンスプリング１５が装着され、吸気孔１００は円環壁に直接に開通し、排気孔１０１はスピンドルホルダに開通して設けられ、排気孔１０１に排気弁１６及び弁止めブロック１７が装着され、排気弁１６及び弁止めブロック１７は弁ねじ１８でスピンドルホルダ７の下部に固定される。排気孔１０１をスピンドルホルダ７上に設けて、動作中にシリンダボディ１の変形を発生させにくく、密封性を向上させる。スピンドルホルダ７、シリンダボディ１上のスピンドル孔及びローターシリンダボディ１３がスピンドル８の回転のために使用される。ハウジング１９は円筒状であり、構成形状がローターシリンダボディ１３、シリンダボディ１のフランジ、スピンドルホルダ７の外形と合わせる。スピンドル８のシリンダボディ１のスピンドル孔と嵌合する位置での円中心線はスピンドルの中心線と重合し、スピンドル８のローターシリンダボディ１３に対応する部分の軸線はローターシリンダボディ１３の円環中心線と重合せず、スピンドル８に偏心円柱が形成され、偏心円柱の中心線がスピンドル８の中心線と平行し、偏心円柱がローターシリンダボディ１３の内円環に相接し、ベーン１４はベーンスプリング１５によりスピンドルの偏心円柱の外周に常に貼り合い、偏心円柱付きのスピンドル８はローリングピストン型圧縮機のローターとして、スピンドルホルダ７とシリンダボディ１との間にローリングピストン型圧縮機を構成させ、スピンドル８が回転したときに、ローターシリンダボディ１３とスピンドル８との間にローリングピストン型圧縮機の吸気室Ｖ１ ２０１及び排気室Ｖ２ ２０２が形成される。
スピンドル８のシリンダボディ１内に位置する一端はダイヤルシャフトと嵌合することにより柱面滑り軸受嵌合を形成する偏心軸孔を有し、他端が動力機構に接続して膨張圧縮機に容量変更用の動力を提供する。ピストン３の下端とダイヤル５の上端との形状が合せ、ピストンピン受けとダイヤルピン受けとを合せ、スピンドル８が回動すると、ピストン３はダイヤル５に対して揺動し、ピストンヒンジ受け球面とダイヤルの球面とピストンの球状頂面はそれぞれボールキャビティに密閉状態で動き嵌めして、ピストン３とダイヤル５とは柱面状ヒンジにより密閉状態で動き嵌めするように接続される。
ピストン３とダイヤル５とはセンタピン４の回りで相対的に揺動すると、ダイヤル５の上端面とピストン３の下端面とピストンヒンジ受け１０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Ｖ７ ２０７と動作室Ｖ８ ２０８が構成され、一方、ダイヤルに動作室Ｖ７と動作室Ｖ８を連通するスルーホール１１が設けられ、動作室Ｖ７と動作室Ｖ８が圧縮機能を具備させず、無圧縮容積を形成させる。スライダー１２の側面と扇形の摺動通路の側面とピストンヒンジ受け１０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 ２０３と動作室Ｖ４ ２０４が構成される。ダイヤルピン受けの円環体の扇形突出はピストンピン受けの半円柱孔の扇形キャビティで揺動し、扇形突出の側面と扇形キャビティの側面とピストンヒンジ受け１０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 ２０５と動作室Ｖ６ ２０６が構成される。
図３に示すように、シリンダボディ１とシリンダカバー２からなるボールキャビティには、各動作室に吸気・排気通路が設けられ、吸気・排気通路はシリンダボディ１とシリンダカバー２からなる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、図４−図６はそれぞれ図２のＥ−Ｅ、Ｇ−Ｇ、Ｆ−Ｆ断面図であり、Ｆ−Ｆ断面は無圧縮の動作室Ｖ７ ２０７、無圧縮の動作室Ｖ８ ２０８の排出孔２０の構成の概略図であり、本実施例において、動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８が無圧縮容積なので、吸気・排気通路がなく、対応する位置にシリンダカバー排出孔２０が設けられるだけで、無圧縮容積の蓄積可能な潤滑油などの物質を排出するためであり、Ｅ−Ｅ断面は動作室Ｖ５ ２０５、動作室Ｖ６ ２０６の吸気・排気通路１０３の構成の概略図であり、Ｇ−Ｇ断面は動作室Ｖ３ ２０３、動作室Ｖ４ ２０４の吸気・排気通路１０２の構成の概略図である。
ピストン３は球状頂面と、該球状頂面の中央部から突出したピストンシャフトと、ピストン３の下部にあるピストンピン受けとを有し、ピストンピン受けはピストンの下端面に形成された下方へ開口する半円柱孔であり、半円柱孔の内周の頂部であって半円柱孔の軸線方向に凹んだ扇形キャビティが設けられ、該扇形キャビティが半円柱孔の軸方向に貫通し、半円柱孔の軸線に垂直な断面に扇形形状を呈するように構成され、半円環体の軸線はピストンシャフトに垂直してボールキャビティの中心を通し、半円環体の両端面は互いに平行する平面に形成され、ピストンの下端面は平面に形成され、図７と図８に示すように、図７はピストンの正面図で、図８は図７に示すピストンの左側面図である。
ピストンヒンジ受け１０は一端が平面に、他端が球面に形成され、球面とボールキャビティの球面とは嵌合し、ピストンヒンジ受け１０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嵌合するように形成され、球面の中央部にピストンピン受けの半円柱孔と同一の軸線を有する円柱ピン孔が設けられ、該ピン孔はピストンヒンジ受けの平坦な端面の中央部に設けられる止り孔であり、円柱ピン孔の大きさはセンタピン４に合わせるように形成され、図９と図１０に示すように、図９はピストンヒンジ受けの正面図で、図１０は図９に示すピストンヒンジ受けの左側面図である。
ボルト孔を有するピストン３とピストンヒンジ受け１０とは位置決めボルト６及びナット２１で固着され、ピストンピン受けとダイヤルピン受けの２つの外端にボールキャビティと嵌合する球面が形成され、図１３はピストンとピストンヒンジ受けを組合せた正面図で、図１４は図１３に示すピストンとピストンヒンジ受けを組合せた左側面図である。
図１５はダイヤルの正面図で、図１６は図１５に示すダイヤルの左側面図で、図１７は図１５に示すダイヤルの平面図である。ダイヤル５の下端面には中央部から下方へ一つのダイヤルシャフトが突出され、上端にはピストンピン受けに対応して上方へ一つのダイヤルピン受けが突出され、ダイヤルピン受けは円環体であり、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、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外方への扇形突出が形成され、該扇形突出はダイヤルピン受けの軸方向に貫通し、円周面では扇形形状を呈し、ピストンピン受けの扇形キャビティと合わせてかつ扇形の円心を共通させ、ダイヤルピン受けの円環体の外周はピストンの半円柱孔の内周に嵌合して密閉状態で動き嵌めしているように形成され、ダイヤルピン受けの円環体の内周はセンタピン４に嵌合して密閉状態で動き嵌めしているように形成され、ダイヤルの球面とボールキャビティとは密着して共通の球心を有して、ダイヤル５の上端面は平面に形成され、ピストン３の下部形状はダイヤル５の上部形状に適合して形成され、ダイヤルにスルーホール１１が設けられ、スルーホール１１の進出口はそれぞれダイヤル５の上端面のダイヤルピン受けの両側に位置し、ダイヤル５内に開通し、ダイヤルピン受けの円環体の下部に一つの扇形状摺動通路が設けられ、扇形状摺動通路は円環体の軸方向に開設され、扇形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１２は扇形状摺動通路の形状に合わせる形状を有し、スライダー１２が摺動通路内に自由に揺動し、スライダー１２の両端面がピストンヒンジ受け１０の平坦な端面に密着して位置決めボルト６で固着される。図１１−図１２はスライダーの構成を示す図で、図１１はスライダーの正面図で、図１２は図１１に示すスライダーの左側面図で、スライダー１２は扇形形状の断面を有し、上にはボルト孔がある。
ピストンヒンジ受け１０はピストンピン受け及びダイヤルピン受けの両端の形状に合せて形成され、ピストンヒンジ受け１０はボールキャビティ及びダイヤルピン受けとの間は密閉状態で動き嵌めするように形成される。
図７、図９、図１０及び図１３に示すように、本実施例において、動作室Ｖ７ ２０７及び動作室Ｖ８ ２０８にはスルーホール１１が開通されて、無圧縮容積となるため、エアチャンネルを有しておらず、動作室Ｖ３ ２０３及びＶ４ ２０４のエアチャンネルはＢエアチャネル３０２となり、Ｂエアチャンネル３０２はピストンヒンジ受け１０に設けられ、動作室Ｖ５ ２０５及び動作室Ｖ６ ２０６のエアチャンネルはＣエアチャンネル３０３となり、Ｃエアチャンネル３０３はピストン３に設けられる。
図２２に示すように、ローリングピストン型圧縮機の吸気口は圧力制御吸気弁に接続され、圧縮作業媒体（例えばＣＯ２気体）は圧力制御吸気弁を介してローリングピストン型圧縮機の吸気室Ｖ１ ２０１に入って、圧縮された後に、排気室Ｖ２ ２０２は一段圧縮後の作業媒体をガスタンクに輸送する。設定時に、ローリングピストン型圧縮機の排気量は最低の作業条件変化によって考えられたので、実際の作業条件が設定の作業条件から逸脱した場合、ローリングピストン型圧縮機はガスタンクへ過量のガスを輸送し続けて、ガスタンク内の圧力が昇る。ガスタンクと圧力制御吸気弁との間に圧力制御回路が設けられ、作業条件が変化した時のガスタンク圧力が設定値を超えた場合、微細圧力差を設定し、この圧力差により圧力制御吸気弁を制御して、それをオフにする。この場合は、ローリングピストン型圧縮機はアイドリングの状態となり（圧縮電力を無駄にしない）、ガスタンク圧力が正常値に回復したあと、再び圧力制御吸気弁を開き、正常に吸気を行って、ガスタンク圧力を基本一定値に達させて、変化作業条件場合の応用を実現する。
ローリングピストン型圧縮機は、吸気室Ｖ１ ２０１及び排気室Ｖ２ ２０２を第１段圧縮とし、動作室Ｖ３ ２０３及び動作室Ｖ４ ２０４を第２段圧縮とし、動作室Ｖ５ ２０５及び動作室Ｖ６ ２０６を膨張用のものとする。第１段圧縮後の作業媒体はガスタンクに進入して、圧力制御回路により制御され、ガスタンク内の圧力を基本に一定させる。この圧力一定の作業媒体がさらに第２段圧縮に移行すると、変化作業条件対応のＣＯ２循環の２段圧縮１段膨張の球状膨張圧縮機として用いられる。
第２の実施例は本発明の第二の構成形態を適用したものである。第２の実施例は第１の実施例と比べると、第２の実施例ではダイヤルピン受けの円環体の下部に扇形状摺動通路が設けられず、スライダー構造を構成せず、スライダーと扇形状摺動通路とで動作室を構成するのではなく、支持スリーブとダイヤル円環体の下部にある円弧状開口とが接触しない点が異なる。ピストンヒンジ受けにＢエアチャネル３０２が設けられず、シリンダボディに相応する吸気・排気通路１０２が設けられず、ダイヤルにダイヤル排出孔が設けられ、動作室Ｖ７ ２０７と動作室Ｖ８ ２０８とを連通するスルーホール１１が設けられず、動作室Ｖ７ ２０７及び動作室Ｖ８ ２０８は一対の圧縮可能な空間を形成させ、ピストン上に動作室Ｖ７ ２０７及び動作室Ｖ８ ２０８のエアチャンネルとガイド溝が設けられ、シリンダカバーに排気通路が設けられ、ピストンの下端面はピストン上の球状表面の球心以下に位置し、ダイヤルピン受けの両側にピストンの下端面に合わせる平面が形成される。第２実施例において、シリンダカバー、シリンダボディ、ピストン、ダイヤルが第１実施例と構成が異なる以外に、他の部品及び各部品の接続方式が第１実施例と同じ、第１実施例の部品名称と区別するために、第２実施例において、シリンダカバー、シリンダボディ、ダイヤルをそれぞれシリンダカバーＩＩ、シリンダボディＩＩ、ピストンＩＩ、ダイヤルＩＩ及びピストンヒンジ受けＩＩと称する。
図２３は第２の実施例の構成断面図で、該圧縮機はシリンダカバーＩＩ２３、シリンダボディＩＩ２２、ピストンＩＩ２４、ダイヤルＩＩ２５、センタピン４、スピンドル８、スピンドルホルダ７などの部材を備え、シリンダボディＩＩ２２とシリンダカバーＩＩ２３は接続ねじ９で接続されボールキャビティを構成し、ピストンＩＩ２４は球状頂面と、球状頂面の中央部から突出したピストンシャフトと、ピストンＩＩ２４の下部にあるピストンピン受けとを有し、シリンダカバーＩＩ２３にピストンシャフトに対応する軸孔が設けられ、ピストンＩＩ２４はピストンシャフトの軸孔に回動自在に装着され、ピストンＩＩ２４の球状頂面と前記ボールキャビティとは密着してあり、ダイヤルＩＩ２５の上部にピストンピン受けに対応するダイヤルピン受けが設けられ、ダイヤルＩＩ２５の下端面の中央部から下方へ一つのダイヤルシャフトが突出され、ダイヤルＩＩ２５の球面と前記ボールキャビティとは密着してあり、ピストンヒンジ受けＩＩ２６及びピストンピン受けは位置決めボルト６及びナット２１で一体に接続され（図３２）、ダイヤルピン受けと結合して柱面状ヒンジ対に形成され、センタピン４はピン孔に挿入され両端が球状端面の円柱ヒンジを構成する。
ローリングピストン型圧縮機は第１実施例と同じで、実施例が図２３、図２、図３、図１９、図２０、図２１に示す通りである。ローリングピストン型圧縮機のローターシリンダボディ１３はシリンダボディＩＩ２２とスピンドルホルダ７との間に設けられ、接続ねじ９によりスピンドルホルダ７とローターシリンダボディ１３とをシリンダボディＩＩ２２の下端に接続し、ローターシリンダボディ１３に吸気孔１００及び排気孔１０１が設けられ、かつベーン１４及びベーンスプリング１５が装着され、吸気孔１００は円環壁に直接に開通し、排気孔１０１はスピンドルホルダ７に開通して設けられ、排気孔１０１に排気弁１６及び弁止めブロック１７が装着され、排気弁１６及び弁止めブロック１７は弁ねじ１８でスピンドルホルダ７の下部に固定される。排気孔１０１をスピンドルホルダ７上に設けて、動作中にシリンダボディＩＩ２２の変形を発生させにくく、密封性を向上させる。スピンドルホルダ７、シリンダボディＩＩ２２上のスピンドル孔及びローターシリンダボディ１３がスピンドル８の回転のために使用される。ハウジング１９は円筒状であり、構成形状をローターシリンダボディ１３、シリンダボディ１のフランジ、スピンドルホルダ７の外形と合わせる。スピンドル８のシリンダボディＩＩ２２のスピンドル孔と嵌合する位置での円中心線はスピンドルの中心線と重合し、スピンドル８のローターシリンダボディ１３に対応する部分の軸線はローターシリンダボディ１３の円環中心線と重合せず、スピンドル８に偏心円柱が形成され、偏心円柱の中心線がスピンドル８の中心線と平行し、偏心円柱がローターシリンダボディ１３の内円環に相接し、ベーン１４はベーンスプリング１５によりスピンドルの偏心円柱の外周に常に貼り合い、偏心円柱付きのスピンドル８はローリングピストン型圧縮機のローターとして、スピンドルホルダ７とシリンダボディＩＩ２２との間にローリングピストン型圧縮機を構成させ、スピンドル８が回転したときに、ローターシリンダボディ１３とスピンドル８との間にローリングピストン型圧縮機の吸気室Ｖ１ ２０１及び排気室Ｖ２ ２０２が形成される。
スピンドル８のシリンダボディＩＩ２２内に位置する一端はダイヤルシャフトと嵌合することにより柱面滑り軸受嵌合を形成する偏心軸孔を有し、他端が動力機構に接続して膨張圧縮機に容量変更用の動力を提供する。ピストンＩＩ２４の下端とダイヤルＩＩ２５の上端との形状が合せ、ピストンピン受けとダイヤルピン受けとを合せ、スピンドル８が回動すると、ピストンＩＩ２４はダイヤルＩＩ２５に対して揺動し、柱面状ヒンジの両端面とダイヤルの球面とピストンの球状頂面はそれぞれボールキャビティに密閉状態で動き嵌めして、ピストンＩＩ２４とダイヤルＩＩ２５とは柱面状ヒンジにより密閉状態で動き嵌めするように接続される。
ピストンＩＩ２４とダイヤルＩＩ２５とはセンタピン４の回りで相対的に揺動すると、ダイヤルＩＩ２５の上端面とピストンＩＩ２４の下端面とピストンヒンジ受けＩＩ２６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Ｖ７ ２０７と動作室Ｖ８ ２０８が構成される。ダイヤルピン受けの円環体の扇形突出はピストンピン受けの半円柱孔の扇形キャビティで揺動し、扇形突出の側面と扇形キャビティの側面とピストンヒンジ受けＩＩ２６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 ２０５と動作室Ｖ６ ２０６が構成される。
動作室Ｖ７ ２０７、動作室Ｖ８ ２０８の吸気・排気通路１０４及び動作室Ｖ５ ２０５、動作室Ｖ６ ２０６の吸気・排気通路１０３はシリンダボディＩＩ２２及びシリンダカバーＩＩ２４により形成されたボールキャビティの内面に設けられ、ピストン軸線と直交する環形空間内に配置されてシリンダ外まで連通する。図２４、図２６、図２５に示すように、Ｋ−Ｋ断面は動作室Ｖ７ ２０７、動作室Ｖ８ ２０８の吸気・排気通路１０４の構成図であり、Ｈ−Ｈ断面は動作室Ｖ５ ２０５、動作室Ｖ６ ２０６の吸気・排気通路１０３の構成図である。
第２実施例のピストンの構成は図２７、図２８を参照する。図２７はピストンの正面図であり、図２８は図７に示すピストンの左側面図である。ピストンＩＩ２４は球状頂面と、該球状頂面の中央部から突出したピストンシャフトと、ピストンＩＩ２４の下部にあるピストンピン受けとを有し、ピストンピン受けはピストンの下端面に形成された下方へ開口する半円柱孔であり、半円柱孔の内周の頂部であって半円柱孔の軸線方向に凹んだ扇形キャビティが設けられ、該扇形キャビティが半円柱孔の軸方向に貫通し、半円柱孔の軸線に垂直な断面に扇形形状を呈するように構成され、半円環体の軸線はピストンシャフトに垂直してボールキャビティの中心を通し、半円環体の両端面は互いに平行する平面に形成され、ピストンの下端面は平面に形成され、該平面はピストン上の球状表面の球心以下に位置し、動作室Ｖ７ ２０７及び動作室Ｖ８ ２０８のエアチャンネルはピストンＩＩ２４の内部に設けられ、エアチャンネルの一端がピストンの球状表面にあり、他端がピストンの下端面にあって該下端面に設けられた、球状表面に近いガイド溝２７に連通し、ガイド溝２７は液ショックを防止するためである。
第２実施例のピストンヒンジ受けの構成は図２９、図３０を参照する。図２９はピストンヒンジ受けの正面図であり、図３０は図９に示すピストンヒンジ受けの左側面図である。ピストンヒンジ受けＩＩ２６は一端が平面に、他端が球面に形成され、球面とボールキャビティの球面とは嵌合し、ピストンヒンジ受けＩＩ２６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嵌合するように形成され、球面の中央部にピストンピン受けの半円柱孔と同一の軸線を有する円柱ピン孔が設けられ、該ピン孔はピストンヒンジ受けの平坦な端面の中央部に設けられた止まり孔であり、円柱ピン孔の大きさはセンタピン４に合わせるように形成される。第１実施例と比べると、本実施例におけるピストンヒンジ受けＩＩ２６にはエアチャンネル３０２がなく、位置決めボルト６のボルト孔の位置が異なって、かつ均一でない。
ピストンＩＩ２４とピストンヒンジ受けＩＩ２６とは、位置決めボルト６及びナット２１で固定に接続され、支持スリーブ２８は２つのピストンヒンジ受けＩＩ２６間に支持し、位置決めボルト６及びナット２１で接続し固定される。図３１はピストンとピストンヒンジ受けを組合せた正面図であり、図３２は図３１に示すピストンとピストンヒンジ受けを組合せた左側面図である。
図３３はダイヤルの正面図で、図３４は図３３に示すダイヤルの左側面図である。ダイヤルＩＩ２５の下端面には中央部から下方へ一つのダイヤルシャフトが突出され、上端にはピストンピン受けに対応して上方へ一つのダイヤルピン受けが突出され、ダイヤルピン受けは円環体であり、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、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外方への扇形突出が形成され、該扇形突出はダイヤルピン受けの軸方向に貫通し、円周面では扇形形状を呈し、ピストンピン受けの扇形キャビティと合わせてかつ扇形の円心を共通させ、ダイヤルピン受けの円環体の外周はピストンの半円柱孔の内周に嵌合して密閉状態で動き嵌めしているように形成され、ダイヤルピン受けの円環体の内周はセンタピン４に嵌合して密閉状態で動き嵌めしているように形成され、ダイヤルの球面とボールキャビティとは密着して共通の球心を有して、ダイヤルＩＩ２５の上端面は平面に形成され、ダイヤルピン受けの両側にピストンＩＩ２４の下端面と合わせる平面が形成され、ダイヤルＩＩ２５のダイヤルピン受けの円環体の下部に弧状開口があり、弧状開口の上下弧は同一の円心を有し、両側が半円形であり、弧状開口はダイヤルＩＩ２５のダイヤルピン受けの円環体の軸に沿って開通され、支持スリーブ２８は円柱体であり、中央部にボルト孔があり、支持スリーブ２８は弧状開口内に移動でき、支持スリーブ２８の円柱の両端面はピストンヒンジ受けＩＩ２６の平坦な端面に貼り合って位置決めボルト６及びナットで固定し接続され、ピストンＩＩ２４はセンタピンの回りにダイヤルＩＩ２５に対して揺動した時に、支持スリーブ２８は弧状開口内に移動して、ピストンＩＩ２４とピストンヒンジ受けＩＩ２６との接続剛性を強め、密封効果を向上させる。ダイヤルＩＩ２４にダイヤル排出孔２９が設けられ、弧状開口の下部とダイヤル球面の下端根部とを連通し、弧状開口のキャビティ内の蓄積可能な液体を排出して、液ショックを防止する。
動作室Ｖ７ ２０７及び動作室Ｖ８ ２０８のエアチャンネルはＡエアチャンネル３０１であり、動作室Ｖ５ ２０５及び動作室Ｖ６ ２０６のエアチャンネルはＣエアチャンネル３０３であり、Ａエアチャンネル３０１及びＣエアチャンネル３０３は共にピストンＩＩ２４に設けられる。
第２実施例におけるローリングピストン型圧縮機は、変化作業条件調整を実現するための構成が第１実施例と同一で、図２２に示す通りである。
ローリングピストン型圧縮機は、吸気室Ｖ１ ２０１及び排気室Ｖ２ ２０２を第１段圧縮とし、動作室Ｖ７ ２０７及び動作室Ｖ８ ２０８を第２段圧縮とし、動作室Ｖ５ ２０５及び動作室Ｖ６ ２０６を膨張用のものとする。第１段圧縮後の作業媒体はガスタンクに進入して、圧力制御回路により制御され、ガスタンク内の圧力を基本に一定させる。この圧力一定の作業媒体がさらに第２段圧縮に移行すると、変化作業条件対応のＣＯ２循環の２段圧縮１段膨張の球状膨張圧縮機として用いられる。
上記２つの実施例は以下のような共通点を有する。
（一）動作室Ｖ７ ２０７、動作室Ｖ３ ２０３、動作室Ｖ５ ２０５は、第１実施例構成断面図において、最大限界容積状態となり、動作室Ｖ８ ２０８、動作室Ｖ４ ２０４、動作室Ｖ６ ２０６は実施例構成断面図において最小限界容積状態となる。
（二）ピストンシャフト、ダイヤルシャフト及びスピンドル８の軸線は共にボールキャビティの球心を通って、かつピストンシャフトとダイヤルシャフトの軸線とスピンドル８の軸線との間に同一の角度αが形成され、αの最適値採取範囲は５°−１５°である。
（三）ピストンがピストン軸線の回りに回転する慣性モーメントはダイヤルがダイヤル軸線の回りに回転する慣性モーメントに近い又は等しい。深く研究した結果、球状圧縮機においてはスピンドルが一定の速度で回転すると、ピストン及びダイヤルが自身の回りに回転する速度が一定ではなく、慣性モーメントの問題を発生する。このような慣性モーメントは最終にスピンドルに伝達されて、ピストンにトルク揺らぎを生じ、酷い場合に、ねじり振動、ノイズ、モータ効率低減が起こる恐れがある。本発明の発明人は、ピストン及びダイヤルが非均一速度で回転して発生された慣性モーメントがスピンドルへの作用による合成結果の算出式を導出した。
ωθ−スピンドルが一定の速度で回転するときの回転速度
α−ピストン及びダイヤルの軸線とスピンドル軸線との角度
θ−スピンドルの回転角度
ＪＨ−ピストンがその軸線の回りに回転する慣性モーメント
ＪＰ−ダイヤルがその軸線の回りに回転する慣性モーメント
式により、ＪＨとＪＰの値が近ければ近いほど、Ｍの値が小さくなる。ＪＨとＪＰの値が等しい時は、Ｍ＝０。これより、ピストン及びダイヤルの構成を設計する時に、ピストンとダイヤルの慣性モーメントが近いまたは等しいことを考える必要がある。そうすると、慣性モーメントがスピンドルに対する影響を低減でき、ねじり振動防止、ノイズ低減、モータ効率向上を実現して、高速周波数変換作業条件に対応する。
（四）シリンダカバーとシリンダボディの離型面をピストンシャフトと垂直し、ボールキャビティの球心を通る平面に設定して、加工及び組立を便利化する。
（五）スピンドル８の回転方向は、シリンダカバーからスピンドル８に沿って見ると、スピンドル８が時計回りに回転する。
（六）柱面ヒンジの装着ステップは、まずセンタピン４によりピストンピン受けとダイヤルピン受けとを接続し、ベーン又は支持スリーブが設けられてから、位置決めボルト６及びナット２１でピストンピン受けの両端にピストンヒンジ受けを接続し、ピストンとピストンヒンジ受けとを組み立て球状シリンダに入れた後、位置決めボルト６の内六角ヘッド部、ナット２１とピストンヒンジ受けを接続する対応スルーホール及び球状シリンダの内周面の間に隙間容積が形成され、該隙間容積は作業媒体及び潤滑油を蓄積する。そのため、組立後、球状シリンダ内に装着される前に、専門的な工程を設定して適当な材料で該隙間容積を充填しなくてはいけない。また、専用のブロックを加工して充填できる。同時に、圧縮機が動作するときに、これら充填物及びブロックは球状シリンダの内周面との間に大きい摩擦力を生じてはならない。
（七）実施例において、潤滑油路の循環はスピンドルへ導入されて、ピストンシャフトから導出されるほかに、ピストンシャフトへ導入されて、スピンドルから導出されてもよい。
（八）密封、振動、機械摩擦及び作業能力を総合に考えれば、本発明のボールキャビティの最適シリンダ直径は４０−１５０ｍｍである。
中国特許第ＺＬ２００６１０１０４５６９．８号明細書、中国特許第ＺＬ２００６２００７９７９９．９号明細書及中国特許第ＺＬ２００８２００２８５９２．８号明細書と比べると、本願は構成の方面で以下の実質的な特徴及び顕著な進歩を具備する。
（一）本発明においては、ピストン及びダイヤルシャフトとスピンドル軸線との角度αの最適範囲を５°−１５°に設定する。角度αのサイズは球状膨張圧縮機の排気量、振動及び密封効果に関わり、角度αの値が大きくなると排気量が増加する一方、密封効果及び振動変形が悪くなり、角度αの値が小さくなると、排気量が減少し、構成の無駄遣いが起こる。深く研究してから、本発明は角度αの最適値採取範囲を与える。該範囲で、球状膨張圧縮機は排気量、密封、振動などの指数を総合的に最適化でき、装置全体の性能に役立つ。
（二）中国特許第ＺＬ２００６１０１０４５６９．８号明細書、中国特許第ＺＬ２００６２００７９７９９．９号明細書及び中国特許第ＺＬ２００８２００２８５９２．８号明細書において、ダイヤルシャフトとスピンドルとを接続する方式は、球状面軸受けにより接続される。このような構成はその軸線が揺動できる長所を利用して、機器処理エラーに対する適合性が優れ、妨害抵抗能力が強くなるが、短所は製造コストが増加する。分析し研究した結果、現在の製造精度が一般的にミクロンレベルに達する状況で、この球状面軸受の作用があまり発揮されないので、本発明における構成は球状面軸受を除去した場合で、ダイヤルシャフトとスピンドル８とが直接に軸孔嵌合で接続されて、柱面滑り軸受の嵌合方式を形成させて、構成を簡略化し、コストを低減する。特に、圧縮機の大量生産規模で、このような改善は非常に重要である。
（三）ピストンヒンジ受けのピン孔は前のスルーホールの代わりに止まり孔を採用して、密封強化に役立つ。密封面の幅は広くなって、漏れを低減すると同時に、ピストンコンポーネント中の位置決めねじを位置決めボルトに変更してスライダーの変形を小さくして、コンポーネント剛性を増加し、密封能力を向上する。
（四）変化作業条件でＣＯ２作業媒体の２段圧縮１段膨張の機能を実現する。ローリングピストン型圧縮機の圧力一定の特徴により、調節制御システムを加えて、機器全体が変化作業条件に対応する能力を具備させる。
（五）深く研究した結果、球状圧縮機においてはスピンドルが一定の速度で回転すると、ピストン及びダイヤルが自身の回りに回転する速度が一定ではなく、慣性モーメントの問題を発生する。このような慣性モーメントは最終にスピンドルに伝達されて、ピストンにトルク揺らぎを生じ、酷い場合に、ねじり振動、ノイズ、モータ効率低減が起こる恐れがある。ピストン及びダイヤルの構成を設計する時に、ピストンとダイヤルの慣性モーメントが近いまたは等しいことを考える必要がある。そうすると、慣性モーメントのスピンドルに対する影響を低減でき、ねじり振動防止、ノイズ低減、モータ効率向上を実現して、高速周波数変換作業条件に対応する。
（六）第２実施例において、ピストンの役割は非常に重要である。ただし、中国特許第ＺＬ２００６１０１０４５６９．８号明細書、中国特許第ＺＬ２００６２００７９７９９．９号明細書及び中国特許第ＺＬ２００８２００２８５９２．８号明細書にはピストンの下端面の具体的な形状に対する設計要求が記載されていない。深く研究した結果、ピストンＩＩ２４の下端面の構成形式は動作室Ｖ７ ２０７及び動作室Ｖ８ ２０８に大きく影響を与える。本発明におけるピストンＩＩの下端面の構成形式は、ピストンＩＩ２４の下端面は平面となり、該平面はピストンＩＩ２４上の球状面の球心以下に位置して、球心からの最小距離ｈの値が少なくとも１ｍｍよりも大きいものとなり、ダイヤルＩＩ２５の上端面を設計するとき、ピストンの下端を基準として、それと合わせるように設計して、圧縮機能を確保する。このような構成の長所は、シリンダボディＩＩ２２とシリンダカバーＩＩ２３の離型面の継手は動作室Ｖ７ ２０７及び動作室Ｖ８ ２０８内に位置しないので、離型面の隙間による漏れを低減する。
（七）第２実施例において、動作室Ｖ７ ２０７及び動作室Ｖ８ ２０８のエアチャンネル３０１はピストンの内部に配置され、エアチャンネルの一端がピストンの球状面に位置し、他端がピストンの下端面に位置して該下端面上の動作室外エッジに近いガイド溝２７と連通する。漏れを低減するために、エアチャンネル３０１はピストンの表面に設けられずに埋め込まれて、且つ動作室の一端にガイド溝２７を設ける。ガイド溝を設ける作用は、ピストンが回転するときに、動作室内に液体（例えば潤滑油）があれば、遠心力が原因で液体が動作室の外エッジに蓄積し、ガイド溝がなければ、液体を排出しにくく、「液ショック」が発生し、よって、ガイド溝が必要となり、ガイド溝がエアチャンネルと接続されて、液体を順調に排出させることである。前記の以往特許における相応のエアチャンネル３０１は球状面の離型面に露出し、高圧時に漏れが起きやすい。
（八）第１実施例において、動作室Ｖ７ ２０７と動作室Ｖ８ ２０８とをスルーホールにより接続して圧縮機能を具備させず、無圧縮容積を形成させる。１段圧縮を減らしたため、ボールキャビティの内面に設けられる吸気・排気通路が２組のみとなり、より広いスペースを残して、吸気・排気通路の密封面の幅を広くして、漏れを低減し密封を強化する。
本文には本発明の具体的な実施例及び応用方式が説明され記載されているが、本発明はここに掲示されている特定構成及び素子に限らないと共に、本発明の思想及びクレームの範囲を超えずに、本発明の方法及び装置の配置、動作及び詳細内容に対してそれぞれの補正、変更、変換を行うことができる。例えば、背景技術部分の各特許に記載の技術案を参考にして本発明の一部構成を適切に補正し又は変更できるが、本発明の特性を採用して変化作業条件対応の球状膨張圧縮機を構成させることこそは、本発明の特許請求範囲に該当する。
１−シリンダボディ
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−位置決めボルト
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−スルーホール
１２−スライダー
１３−ローターシリンダボディ
１４−ベーン
１５−ベーンスプリング
１６−排気弁
１７−弁止めブロック
１８−弁ねじ
１９−ハウジング
２０−シリンダカバー排出孔
２１−ナット
２２−シリンダボディＩＩ
２３−シリンダカバーＩＩ
２４−ピストンＩＩ
２５−ダイヤルＩＩ
２６−ピストンヒンジ受けＩＩ
２７−ガイド溝
２８−支持スリーブ
２９−ダイヤル排出孔
１００−ローリングピストン型吸気孔
１０１−ローリングピストン型排気孔
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の吸気・排気通路
２０１−吸気室Ｖ１
２０２−排気室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
３０１−Ａエアチャンネル
３０２−Ｂエアチャンネル
３０３−Ｃエアチャンネル
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−位置決めボルト
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−スルーホール
１２−スライダー
１３−ローターシリンダボディ
１４−ベーン
１５−ベーンスプリング
１６−排気弁
１７−弁止めブロック
１８−弁ねじ
１９−ハウジング
２０−シリンダカバー排出孔
２１−ナット
２２−シリンダボディＩＩ
２３−シリンダカバーＩＩ
２４−ピストンＩＩ
２５−ダイヤルＩＩ
２６−ピストンヒンジ受けＩＩ
２７−ガイド溝
２８−支持スリーブ
２９−ダイヤル排出孔
１００−ローリングピストン型吸気孔
１０１−ローリングピストン型排気孔
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の吸気・排気通路
２０１−吸気室Ｖ１
２０２−排気室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
３０１−Ａエアチャンネル
３０２−Ｂエアチャンネル
３０３−Ｃエアチャンネル
Claims (19)
- ボールキャビティを有する球型膨張圧縮機であって、
排気孔に排気弁が設けられ、吸気孔に圧力制御吸気弁が装着された、第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、
該ボールキャビティに設けられた、少なくとも第２段圧縮となる圧縮動作室と、
該ボールキャビティに設けられた、膨張段となる膨張動作室と、
吸気端がローリングピストン型圧縮機の排気弁と連通され、排気端が球型膨張圧縮機の第２段圧縮の吸気端と連通され、球型膨張圧縮機の第２段圧縮吸気に一定圧力のガスを提供するガスタンクと、
前記ガスタンクと圧力制御吸気弁との間に設けられ、ガスタンクの圧力によって圧力制御吸気弁の開閉を制御する圧力制御回路と、を備え、
ガスタンクの圧力が設定値を超えた時、圧力制御回路により圧力制御吸気弁を閉じ、ガスタンクの圧力が設定値に回復した時、圧力制御吸気弁が開き、ローリングピストン型圧縮機が正常に動作し、第１段圧縮後の作業媒体がガスタンクに進入し、圧力制御回路の制御によりガスタンクの圧力をほぼ一定とし、該圧力一定の作業媒体が第２段圧縮に移行した後、膨張段の膨張で変化作業条件対応の球型膨張圧縮機を形成させることを特徴とする変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。 - スピンドル孔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前記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、
前記ボールキャビティに設けられ、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シリンダカバーの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扇形キャビティが設けられ、該扇形キャビティが半円柱孔の軸方向に貫通し、半円柱孔の軸線に垂直な断面に扇形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心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、前記ダイヤルの上部に該ピストンピン受けに対応するダイヤルピン受けが設けられ、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扇形突出が設けられ、該扇形突出は円環体の軸方向に貫通し、円環状面に扇形形状を呈し、前記ピストンピン受けの扇形キャビティと合せて、かつ扇形の円心を共通するように構成されるダイヤルと、
シリンダボディ内に位置する一端が偏心軸孔を有し、該偏心軸孔とダイヤルシャフトとが嵌合して柱面滑り軸受嵌合を構成し、他端が動力機構と接続され、圧縮機の容量変更に動力を提供するスピンドルと、
ローター及びローターシリンダボディを含めるローリングピストン型圧縮機であって、ローリングピストン型圧縮機のローターが前記スピンドルに設けられる偏心構成であり、ローリングピストン型圧縮機のローターシリンダボディが前記シリンダボディと該スピンドルを支持するスピンドルホルダとの間に位置し、ローリングピストン型圧縮機は吸気孔及び排気孔を有し、該吸気孔に前記圧力制御吸気弁が設けられ、前記排気孔に前記排気弁が設けられ、前記吸気孔がローターシリンダボディに設けられ、排気孔がスピンドルホルダに設けられ、前記ローターシリンダボディにベーン及びベーンスプリングが設けられた前記ローリングピストン型圧縮機と、
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、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し、ピストンヒンジ受けの平坦な端面の中心部に位置する盲孔であるピン孔が設けられるピストンヒンジ受けと、
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、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、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との間で、容積を交互に変更する動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８が構成され、同時に、前記ダイヤルピン受けの円環体の扇形突出は前記ピストンピン受けの半円柱孔の扇形キャビティを揺動すると、前記扇形突出の側面と前記扇形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Ｖ５及び動作室Ｖ６が構成され、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６がそれぞれのエアチャネル及び吸気・排気通路に対応し、エアチャンネルがピストンに設けられ、吸気・排気通路がシリンダカバーのボールキャビティ内面に設けられ、ピストン軸線と垂直する環状スペース内に配置されてシリンダ外まで連通され、ピストンの回転により吸気・排気を制御し、各動作室に排気又は吸気を必要とすると、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ことを特徴とする請求項１に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。 - 前記スピンドルのシリンダボディ上のスピンドル孔と嵌合する位置での円中心線はスピンドルの中心線と重合し、スピンドルのローターシリンダボディに対応する部分の軸線はローターシリンダボディの環状中心線と重合しなく、スピンドル上に１つの偏心円柱が形成され、偏心円柱の中心線がスピンドルの中心線と平行し、偏心円柱がローターシリンダボディの内円環と相接し、前記ベーンがベーンスプリングによりスピンドルの偏心円柱の外周に常に密着し、偏心円柱付けのスピンドルを該ローリングピストン型圧縮機のローターとして、スピンドルホルダとシリンダボディとの間に該ローリングピストン型圧縮機が形成され、スピンドルが回転した時に、ローターシリンダボディとスピンドルとの間にローリングピストン型圧縮機の吸気室Ｖ１及び排気室Ｖ２が構成されることを特徴とする請求項２に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。
- 前記ピストンシャフト、前記ダイヤルシャフト、及び前記スピンドルの軸線は共にボールキャビティの球心を通ることを特徴とする請求項２に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。
- 前記ピストンシャフト及び前記ダイヤルの軸線とスピンドルの軸線との間に同一の角度αが形成され、αの最適範囲は５°−１５°であることを特徴とする請求項２に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。
- 前記ピストンがピストン軸線の回りに回転する慣性モーメントとダイヤルがダイヤル軸線の回りに回転する慣性モーメントとは近い又は同じであることを特徴とする請求項２に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。
- 前記シリンダカバーとシリンダボティとの離型面はピストンシャフトと垂直してボールキャビティの球心を通る平面に位置することを特徴とする請求項２に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。
- 前記ボールキャビティの内径は４０−１５０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。
- 前記ダイヤルピン受けの円環体の下部に扇形状摺動通路が設けられ、該扇形状摺動通路は前記円環体の軸方向に開設され、該扇形状摺動通路の軸線が前記円環体の軸線に平行し、前記扇形状摺動通路内にスライダーが設けられ、前記スライダーは前記扇形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、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ボルトで固定接続され、前記ピストンと前記ダイヤルとは相対的に揺動すると、前記スライダーの側面と前記扇形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、
動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４がそれぞれのエアチャネル及び吸気・排気通路に対応し、エアチャンネルがピストンヒンジ受けに設けられ、吸気・排気通路がシリンダボディのボールキャビティ内面に設けられ、ピストン軸線と垂直する環状スペース内に配置されてシリンダ外まで連通され、ピストンの回転により吸気・排気を制御し、各動作室に排気又は吸気を必要とすると、前記動作室のエアチャネルは相応する吸気・排気通路に連通し、
前記ダイヤル上にスルーホールが設けられて、動作室Ｖ７と動作室Ｖ８とを連通させ、それらが圧縮機能を具備させなく、無圧縮容積を形成させ、
第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、第２段圧縮となる動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４と、膨張段となる動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６とから、変化作業条件対応の二段圧縮一段膨張圧縮機が構成されることを特徴とする請求項２に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。 - 動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８に対応するシリンダカバー排出孔を前記シリンダカバー上に設けて、該シリンダカバー排出孔は無圧縮容積の蓄積可能な潤滑油を排出することを特徴とする請求項９に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。
- 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、円柱状の支持スリーブが前記円弧状開口を移動可能に形成され、その上にボルト孔が設けられ、支持スリーブの円柱の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ボルトで固定接続され、
動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８がそれぞれのエアチャネル及び吸気・排気通路に対応し、動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８のエアチャンネルがピストン内に設けられ、エアチャンネルの一端がピストンの球状表面に設けられ、他端がピストンの下端面に設けられ且つ該下端面に設けられた、球状表面から近いガイド溝に連通され、動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８の吸気・排気通路がシリンダカバーのボールキャビティの内面に設けられて、ピストン軸線と垂直する環状スペース内に配置されてシリンダ外まで連通され、ピストンの回転により吸気・排気を制御し、各動作室に排気又は吸気を必要とすると、前記動作室のエアチャネルは相応する吸気・排気通路に連通し、
第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、第２段圧縮となる動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８と、膨張段となる動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６とから、変化作業条件対応の二段圧縮一段膨張圧縮機が構成されることを特徴とする請求項２に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。 - 前記ピストンの下端面は平面であり、該平面がピストンの球状表面上の球心以下に位置することを特徴とする請求項１１に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。
- 前記ピストンの下端面は球心との最小距離ｈの値が少なくとも１ｍｍよりも大きいものであり、ダイヤルの上端面はピストンの下端面を基準とし、それに合わせることを特徴とする請求項１２に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。
- 前記ダイヤルにダイヤル排出孔が設けられ、該ダイヤル排出孔が円弧状開口の下部とダイヤル球状面下端根部とを連通し、円弧状開口キャビティ内の蓄積可能な液体を排出して、液体ヒットを防止することを特徴とする請求項１１に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。
- 該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の間に同一の角度αが形成され、αの最適範囲は５°−１５°であり、
該ピストンがピストン軸線の回りに回転する慣性モーメントとダイヤルがダイヤル軸線の回りに回転する慣性モーメントとは近い又は同じであり、
スピンドルの回転方向は、シリンダカバーからスピンドルへ見ると、スピンドルが時計回りに回転することを特徴とする請求項２に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。 - スライダーをさらに備え、前記ダイヤルピン受けの円環体の下部に扇形状摺動通路が設けられ、該扇形状摺動通路は前記円環体の軸方向に開設され、該扇形状摺動通路の軸線が前記円環体の軸線に平行し、前記スライダーは前記扇形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、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ボルトで固定接続され、前記ピストンと前記ダイヤルとは相対的に揺動すると、前記スライダーの側面と前記扇形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、動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４がそれぞれのエアチャネル及び吸気・排気通路に対応し、エアチャンネルがピストンヒンジ受けに設けられ、吸気・排気通路がシリンダボディのボールキャビティ内面に設けられ、ピストン軸線と垂直する環状スペース内に配置されてシリンダ外まで連通され、ピストンの回転により吸気・排気を制御し、各動作室に排気又は吸気を必要とすると、前記動作室のエアチャネルは相応する吸気・排気通路に連通し、
前記ダイヤル上にスルーホールが設けられて、動作室Ｖ７と動作室Ｖ８とを連通させ、それらが圧縮機能を具備させなく、無圧縮容積を形成させ、シリンダカバー排出孔を前記シリンダカバー上に設けて、該シリンダカバー排出孔が無圧縮容積の蓄積可能な潤滑油等の物質を排出し、
第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、第２段圧縮となる動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４と、膨張段となる動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６とから、変化作業条件対応の二段圧縮一段膨張圧縮機が構成されることを特徴とする請求項１５に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。 - 支持スリーブをさらに備え、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、円柱状の支持スリーブが前記円弧状開口を移動可能に形成され、その上にボルト孔が設けられ、支持スリーブの円柱の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ボルトで固定接続され、前記ダイヤルにダイヤル排出孔が設けられ、円弧状開口の下部とダイヤル球状面下端根部とを連通し、円弧状開口キャビティ内の蓄積可能な液体を排出して、液体ヒットを防止し、
動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８がそれぞれのエアチャネル及び吸気・排気通路に対応し、動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８のエアチャンネルがピストン内に設けられ、エアチャンネルの一端がピストンの球状表面に設けられ、他端がピストンの下端面に設けられ且つ該下端面に設けられた、球状表面から近いガイド溝に連通され、動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８の吸気・排気通路がシリンダカバーのボールキャビティの内面に設けられて、ピストン軸線と垂直する環状スペース内に配置されてシリンダ外まで連通され、ピストンの回転により吸気・排気を制御し、各動作室に排気又は吸気を必要とすると、前記動作室のエアチャネルは相応する吸気・排気通路に連通し、
第１段圧縮となるローリングピストン型圧縮機と、第２段圧縮となる動作室Ｖ７及び動作室Ｖ８と、膨張段となる動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６とから、変化作業条件対応の二段圧縮一段膨張圧縮機が構成されることを特徴とする請求項１５に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。 - 前記ボールキャビティの最適内径は４０−１５０ｍｍであることを特徴とする請求項１５に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。
- シリンダカバーとシリンダボティとの離型面は、ピストンシャフトと垂直してボールキャビティの球心を通る平面に設けられることを特徴とする請求項１５に記載の変化作業条件対応の球型膨張圧縮機。
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