JPH05340349A - ガス圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸を回転させて大ブロックを往復運動せし
め、該往復運動により大ブロックの両側に設けたシリン
ダを作動し、しかも多段となしたガス圧縮装置を得る。 【構成】 偏心円板１７の中心より偏心して固定された
回転軸４を回転せしめて前記偏心円板１７が回転自在に
支持された小ブロック１３をＹ軸方向に移動し、該小ブ
ロック１３が摺動自在とされた大ブロック９を前記の小
ブロック１３の移動によりＸ軸方向に往復移動させ、前
記大ブロック９の両側壁の外側に配設したそれぞれを連
通せしめた径の異なるシリンダ３１と３３を前記の大ブ
ロック９の往復移動により圧縮作用を行わせ、回転軸４
の回転で前記の大径及び小径のシリンダ３１，３３を用
いガスを２段に圧縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動方式にて複数段にて
圧縮し高圧ガスを得るガス圧縮装置に関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】従来の多段ガス圧縮機をそ
の駆動源で分類すると、油圧シリンダ方式，エアシリン
ダ方式，電動モータ方式の三つに大別することができる
が、油圧シリンダを用いた多段ガス圧縮機は油圧回路と
油圧ポンプが必要で、概して機構が複雑となり、また、
油タンクのスペースもかなり広くとる必要があるうえ油
漏れの事故が発生する可能性がある。エアシリンダを用
いた多段ガス圧縮機は当然ながら多量のエアを必要と
し、場合によっては別置きのエアコンプレッサを設置し
なければならないし、また、概してエネルギ効率が低
い。一方、電動モータを用いた多段圧縮機はその殆どが
スライダークランク機構によるものであって、連結棒が
ピストンに対して斜めになるときにピストンに横荷重が
加わってピストンが摩耗する欠点があるので、なるべく
横荷重がかゝらないように連結棒を長くすると機械が大
型になったり、また、ピストン口径を小さくすると吐出
能力を上げるために高速回転で運転せざるを得ず、オイ
ル潤滑が必要になったり、故障が頻発したりするきらい
があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来技術の問題点を解決し、装置の機構は簡単で操作も容
易で、そのうえ製作費も安価で装置自体は非常にコンパ
クトでしかもエネルギー効率も高く、必要に応じて３
段，４段圧縮も可能であり、更に、複数のガスを同時に
圧縮することができるガス圧縮装置の提供を目的とする
ものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガス圧縮装
置は、前記の目的を達成するために架台に設けた第１ガ
イドに沿って往復動自在な大ブロックと、該大ブロック
の両側壁内側に前記第１ガイドと直交する方向に設けら
れた第２ガイドに沿って移動自在な小ブロックと、回転
軸を偏心せしめて取着した前記小ブロック内にて該小ブ
ロックに対して回転自在とされた偏心円板を備え、前記
大ブロックの両側壁の外側に径を異にするシリンダのピ
ストンを固設し、前記両シリンダを配管にて連結すると
ともに前記の大ブロックの往復動により前記のシリンダ
を作動せしめてガスを多段に圧縮することをその特徴と
し、また、前記の大ブロックの両側の一方の側壁の外側
に複数のシリンダを設け、他方の側壁の外側に前記のシ
リンダと径を異にするシリンダを複数設け、これらを順
次配管にて連絡して多段に圧縮するようにし、更に、大
ブロックの両側壁の外側に設けられる複数のシリンダに
て数組の圧縮装置を形成し、前記各組を形成する圧縮装
置にそれぞれ各別のガスを供給し、前記各別に供給され
た複数種のガスを同時に圧縮することをその特徴とする
ものである。

【０００５】

【作用】本発明に係るガス圧縮装置は、回転軸を偏心せ
しめて取着した偏心円板を回転軸とともに回転させ、前
記の偏心円板が回転可能に支持される小ブロックを、偏
心円板の回転に伴って、大ブロックの両側壁内に固定し
た第２ガイドに沿って移動せしめ、この小ブロックの移
動により大ブロックを往復運動させ、大ブロックの両側
外壁に固設ピストンが嵌入するそれぞれが配管によって
連結されている径の異なるシリンダを前記の大ブロック
の往復運動によって作動させ、このシリンダの作動は、
径の大なるシリンダが前記の大ブロックの往運動で圧
縮，復運動で吸気され、また径の小なるシリンダが前記
の大ブロックの復運動で圧縮，往運動で吸気されるもの
で、回転軸の回転により一つの大ブロックで、前記回転
軸の偏心円板に対する偏心量の２倍のストロークの往復
運動で多段にガスを圧縮できるものである。

【０００６】また、大ブロックの両側壁の外側にそれぞ
れ複数のシリンダを並行に設けて多段に構成し、それら
のシリンダを順次配管にて連絡することによりガスを多
段に圧縮できるものであり、また、前記多段に構成した
ものを複数組になるように配管し、前記の複数組に形成
したそれぞれの圧縮装置に各別のガスを供給することに
より、複数種のガスを各別に同時に圧縮することができ
るものである。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図に基いて説明する。図１
〜７は本発明の第１実施例を示し、図において、１は下
部に空間部が形成された箱状の架台２に立設された枠体
で、該枠体１にはモータ３が載置されてある。４は前記
モータ３に連結される回転軸であり、該回転軸４は前記
した架台２の上板２ａを貫通して垂下され、後記する偏
心円板１７を回転せしめる。５及び６は前記箱状架台２
の上板２ａ及び下板２ｂに設けられ前記の軸４を軸支す
る軸受である。

【０００８】前記した箱状架台２の上板２ａの裏面の長
手方向の両側部にそれぞれ第１ガイド７，７’が固設し
てある。９は上部中央に開口部１０が形成され、その短
手側の両側は側壁９ａ，９ｂが垂設された大ブロックで
あり、該大ブロック９の長手方向の上面両側のそれぞれ
の端部には摺動部材１１，１１‥‥が固設され、該摺動
部材１１，１１，‥‥と、前記箱状架台２の上板２ａの
裏面側に固定されている第１ガイド７，７’とが摺動自
在に係合され、したがって大ブロック９は前記の摺動部
材１１を介して第１ガイド７，７’に沿ってＸ軸方向に
移動可能とされている。

【０００９】１３は正方形の小ブロックであり、前記し
た第１ガイド７，７’と直交する方向の小ブロック１３
の両側面端部にはそれぞれ摺動部材１４，１４，‥‥が
固設され、前記大ブロック９の両側壁９ａ，９ｂの内側
に固定した第２ガイド１５，１５’と前記の摺動部材１
４，１４，‥‥とが摺動自在に係合され、小ブロック１
３は第２ガイド１５，１５’に沿ってＹ軸方向に移動可
能とされている。そして前記した大ブロック９及び小ブ
ロック１３に固設される摺動部材１１及び１４はボール
ブシュでもよいし、また通常の滑り軸受であってもよ
い。

【００１０】１７は円形の偏心円板であり、該偏心円板
１７は前記した小ブロック１３の中央に軸受１８を介し
て回転自在に設けられ、該偏心円板１７の円中心より距
離ｅだけ偏心して前記した回転軸４の中心が位置するよ
うに回転軸４が挿通され、キー１９で偏心円板１７と回
転軸４とが一体的に回転するようにされている。

【００１１】２０は前記した大ブロック９の一方の側壁
９ａの外側部に固設した第１ピストンであり、２１は前
記第１ピストン２０が摺動自在に嵌入される第１シリン
ダである。また、２２は前記した大ブロック９の他の側
壁９ｂの外側部に固設された第２ピストンであり、２３
は前記第２ピストン２２が摺動自在に嵌入される第２シ
リンダである。そして、前記の第１シリンダ２１の径を
Ｘ、第２シリンダ２３の径をＹとしたとき、Ｘ＞Ｙのよ
うにその径を異にしてあり、この両シリンダ２１，２３
の径の比（Ｘ／Ｙ）² が圧縮比となるものである。そし
て、前記した大ブロック９、小ブロック１３、偏心円板
１７、第１シリンダ２１及び第２シリンダ２３は箱状架
台２内にコンパクトに収納されるものである。

【００１２】２５は前記した第１シリンダ２１と第２シ
リンダ２３とを連絡する配管であり、２６は前記配管２
５の吸込口、２７は前記配管２５の吐出口である。した
がってガスは吸込口２６より径の大なる第１シリンダ２
１に吸入され、圧縮された後、更に径の小なる第２シリ
ンダ２３に吸込まれ、圧縮されたうえ吐出口２７より吐
出されるものであり、配管２５にはまた第１シリンダ２
１の吸込側及び吐出口側にそれぞれ逆止弁３０，３１が
配設され、また第２シリンダ２３の吸込側及び吐出口側
にそれぞれ逆止弁３２，３３が配設されている。そし
て、これらの逆止弁３０，３１及び３２，３３はそれぞ
れシリンダのガス吸込時及び吐出時にガスの逆流を防止
するものである。

【００１３】前述した大ブロック９の往復作動について
説明すると、回転軸４を回転せしめると、該回転軸４と
一体とされている偏心円板１７も回転し、この偏心円板
１７の回転にしたがい偏心円板１７を軸受１８を介して
支持する小ブロック１３は、大ブロック９の側壁９ａ，
９ｂの内面に固設の第２ガイド１５，１５’に沿ってＹ
軸方向に移動し、この小ブロック１３の移動によって大
ブロック９は箱状の架台２の上板２ａの裏面に固設の第
１ガイド７，７’に沿ってＸ軸方向に往復運動を行う。
このようにして、回転軸４の回転に伴い大ブロック９が
Ｘ軸方向に往復運動を行うものである。

【００１４】次に、上記した大ブロック９の往復運動に
伴う、該大ブロック９の両側壁の外側に設けられている
第１シリンダ２１及び第２シリンダ２３の作動について
図３〜図６に基づいて説明すると、図３においては回転
軸４が回転して、偏心円板１７の中心が回転軸４の右側
に位置するとき、これを０°とすると、このときは、大
ブロック９は右側一杯にまで移動した状態を示し、この
とき、前記大ブロック９の一方の側壁９ａに固設の第１
ピストン２０は後退して第１シリンダ２１は吸込口より
ガスの吸込みが完了し、大ブロック９の他方の側壁９ｂ
の外側に固定の第２ピストン２２は第２シリンダ２３内
を圧縮方向に前進し、ガスの第２段の圧縮を完了して吐
出している状態にある。したがって、大ブロック９の左
移動を往、右移動を復とすると、第１シリンダ２１は復
で吸込み、第２シリンダ２３は復で圧縮となっている。

【００１５】次いで、回転軸４が図３の状態より９０°
回転したときは図４に示すように、大ブロック９は右一
杯の位置より中央部に戻り、このとき、第１ピストン２
０は圧縮方向に作動し、ガスを第１シリンダ２１で圧縮
しながら第２シリンダ２３に送り始め、第２シリンダ２
３は前記のガスを吸込み状態となる。すなわち、第１シ
リンダ２１にて第１段圧縮が始まり、第２段である第２
シリンダ２３は吸込み中となる。次いで、更に９０°回
転軸４が回転し、図５に示すように、大ブロック９は左
限度まで移動し、このとき第１ピストン２０は第１シリ
ンダ２１内を限度まで前進し、圧縮を完了し、第１段の
圧縮が完了したガスは第２シリンダ２３に送られるが、
図５の状態では、第２ピストン２２は吸込みの限度まで
後退し、第２シリンダ２３は吸込みが完了する。したが
って、大ブロック９の往運動で第１シリンダ２１は第１
段の圧縮が完了し、第２シリンダ２３は吸込みが完了す
ることとなる。

【００１６】更に回転軸４が９０°回転し、図６の状態
では、第１ピストン２０は後退を始め第１シリンダ２１
は吸込み、第２ピストン２２は前進して第２段の圧縮が
開始され、更に９０°回転軸４が回転すると、図３の状
態となり、回転軸４の１回転により第１シリンダ２１の
ガス吸込みと圧縮、第２シリンダ２３のガス圧縮と吐出
そして吸込みが行われ、回転軸４の回転により上記のガ
スの圧縮が第１シリンダ２１及び第２シリンダ２３によ
り２段に実施されるものである。すなわち、回転軸４の
回転による大ブロック９の往復運動の往行程により第１
シリンダ２１のガス圧縮、第２シリンダ２３のガス吸込
み、復行程により第１シリンダ２１のガス吸込み、第２
シリンダ２３のガス圧縮と吐出が行われ、回転軸４の一
回転で大ブロック９の往行程で第１シリンダ２１での第
１段圧縮、復行程での第２シリンダ２３での第２段の圧
縮が行われるものである。

【００１７】本第１実施例は、以上詳述したように、モ
ータ３に直結された回転軸４が偏心円板１７の円板中心
よりｅだけ偏心して固定されているので、偏心円板１７
は回転軸４の回転とともに回転し、該偏心円板１７の回
転に伴い偏心円板１７の軸受１８を介して支持された小
ブロック１３は大ブロック９の両側壁９ａ，９ｂの内面
に固設の第２ガイド１５，１５’に沿ってＹ軸方向に移
動し、この移動によって大ブロック９も箱状架台２の上
板２ａの裏面に固設の第１ガイド７，７’に沿ってＸ軸
方向に往復運動をするものであり、前記回転軸４の回転
で大ブロック９はＸ軸方向にストローク長２ｅで往復運
動し、この往復運動のその往行程で大径の第１シリンダ
２１でのガスの第１段圧縮、復行程で小径の第２シリン
ダ２３でガスの第２段圧縮を行うものであり、回転軸４
の１回転で径の異なる２個のシリンダでガスを２段で圧
縮することができ、しかも、上記したガス圧縮装置を構
成する部品は大ブロック９、小ブロック１３、偏心円板
１７、第１シリンダ２１及び第２シリンダ２３であり、
部品数はきわめて少なく、装置自体が非常にコンパクト
に構成されるものであり、前記した装置を構成する部品
は箱状架台２の空間部内に収容されるものである。

【００１８】本発明の第２実施例を図７に基づいて説明
すると、この第２実施例においては、第１実施例と同一
部材については同一符号を付してあり、回転軸４の回転
によって大ブロック９が往復動する構成については第１
実施例と同様であり、本第２実施例は、大ブロック９の
一方の側壁９ａの外側に第１シリンダ３１に嵌入する第
１ピストン３２と、第３シリンダ３５に嵌入する第３ピ
ストン３６が並列して固設され、そしてこの第１シリン
ダ３１と第３シリンダ３５の径は同一でも異なっていて
もよい。

【００１９】また、前記した大ブロック９の他方の側壁
９ｂの外側に並列して第２シリンダ３３に嵌入される第
２ピストン３４と第４シリンダ３７に嵌入する第４ピス
トン３８とが固設されており、これら第２シリンダ３３
の径は、前記第１シリンダ３１の径より小径とされ、ま
た、第４シリンダ３７の径は、前記第３シリンダ３５の
径より小径とされている。

【００２０】４０は前記した第１シリンダ３１から第４
シリンダ３７を連絡する配管であり、ガスはガス吸込口
４１より第１シリンダ３１より大ブロック９の反対側に
設けられている第２シリンダ３３に入り圧縮され、該第
２シリンダ３３より吐出されたガスは前記第１シリンダ
３１と同側にある第３シリンダ３５に入り圧縮され、更
に第３シリンダ３５より吐出されたガスは第２シリンダ
３３と同側にある第４シリンダ３７に吸込まれ圧縮され
吐出口４２より吐出される。そして、前記した各シリン
ダの吸込側及び吐出側にはそれぞれ逆止弁４３，４３，
‥‥が配設されている。

【００２１】本第２実施例は上記のように構成されてい
るので、回転軸４の回転により、大ブロック９が往復運
動し、その往行程（大ブロック９の左方向への移動）に
より第１シリンダ３１と第３シリンダ３３の圧縮工程が
行われ、第２シリンダ３３と第４シリンダ３７は吸入工
程が行われ、大ブロック９の復行程（大ブロック９の右
方向への移動）により、第２シリンダ３３と第４シリン
ダ３７は圧縮工程、吐出工程、第１シリンダ３１と第３
シリンダ３３は吸入工程が行われることとなる。そし
て、前述したように、配管４０による各シリンダの連絡
は、吸込口４１よりのガスが第１シリンダ３１より順に
第４シリンダ３７まで送られるようにされているので、
第１シリンダ３１により第１段圧縮、第２シリンダ３３
により第２段圧縮、第３シリンダ３５により第３段圧
縮、第４シリンダ３７により第４段圧縮が行われるもの
であり、回転軸４の回転により、大ブロック９の往運動
で第１段圧縮と第３段圧縮が同時に行われ、また大ブロ
ック９の復運動で第２段圧縮と第４段圧縮が同時に行わ
れるもので、装置をコンパクトにでき、しかも、大ブロ
ック９の両側に配設するシリンダの数を増加することに
より所望の段数の多段圧縮装置を構成できるものであ
る。

【００２２】本発明の第３実施例を図８に基づいて説明
すると、この第３実施例は、複数種のガスを同時に圧縮
する装置であって、この第３実施例においても、第１実
施例と同一部材については同一符号を付してあり、回転
軸４の回転に伴い大ブロック９が往復運動する機構は第
１実施例と同様であり、大ブロック９の一方の側壁９ａ
の外側に第１シリンダ５１に嵌入する第１ピストン５２
と第３シリンダ５５に嵌入する第３ピストン５６を並列
的に固設し、また、大ブロック９の他方の側壁９ｂの外
側に第２シリンダ５３に嵌入する第２ピストン５４と第
４シリンダ５７に嵌入する第４ピストン５８を固設し、
前記第１シリンダ５１の径を第２シリンダ５３の径より
大径となし、また、前記第３シリンダ５５の径を第４シ
リンダ５７の径より大径に形成してある。

【００２３】６５は前記した第１シリンダ５１と第２シ
リンダ５３とを連絡する配管で、ガスＡは配管６５の吸
込口６５ａより第１シリンダ５１に吸込まれ第１段の圧
縮が行われ、吐出されたガスＡは第２シリンダ５３に送
られ、第２シリンダ５３で第２段の圧縮が行われ吐出口
６５ｂより吐出される。また、６６は前記した第３シリ
ンダ５５と第４シリンダ５７とを連絡する配管で、ガス
Ｂは配管６６の吸込口５６ａより第３シリンダ５５に吸
込まれ第１段の圧縮がされ、第３シリンダ５５より吐出
されたガスＢは第４シリンダ５７に送られ、該第４シリ
ンダ５７で第２段の圧縮が行われ吐出口６６ｂより吐出
される。そして、前記した各シリンダの吸込側及び吐出
側には逆止弁６７，６７，‥‥及び６８，６８，‥‥が
配管６５及び６６に配設されている。

【００２４】したがって、回転軸４を回転して大ブロッ
ク９を往復運動させ、該大ブロック９の往行程（大ブロ
ック９の左方向への移行）によって第１，第３シリンダ
５１，５５が同時にガスＡ，Ｂの圧縮作用を行い、前記
大ブロック９の復行程（大ブロック９の右方向への移
行）によって第２シリンダ５３、第４シリンダ５７が同
時にガスＡ，Ｂの圧縮作用を行うことができるものであ
り、大ブロック９の往復運動するストロークは回転軸４
の偏心距離ｅの２倍の２ｅと一定であるので、第１シリ
ンダ５１と第２シリンダ５３及び第３シリンダ５５と第
４シリンダ５７との径を変えれば、ガスＡ，Ｂは異なる
吐出量と異なる圧力で圧縮することができるものであ
る。

【００２５】以上述べた第１，第２及び第３実施例にお
いて、ガスを圧縮すると発熱現象が生ずるので、予めシ
リンダ、配管部等に冷却装置を施しておくのが好まし
く、また、大ブロック、小ブロックの形状は回転軸の回
転によって大ブロックが往復運動をするものであればよ
く、また、回転軸の偏心距離ｅはガスの吐出量に応じて
任意に決定でき、圧縮比を変える場合は対をなすシリン
ダの径の比を変えることによって実施できるものであ
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明に係るガス圧縮装置は、回転軸を
偏心位置に固定した偏心円板を前記回転軸の回転と同時
に回転せしめ、前記偏心円板の回転により小ブロックを
介して大ブロックをＸ軸方向に前記の偏心距離の２倍の
ストローク長で往復運動を行わせ、前記大ブロックの両
側壁の外側に配設した径の異なるシリンダを前記の大ブ
ロックの往復運動により作動し、前記の径の異なる両シ
リンダを連通せしめガスを多段で圧縮するようにしたの
で、装置自体が非常にコンパクトで部品数が少なく騒音
も殆どなく、機構も簡単であり、狭隘な場所においても
設置可能であり、大ブロックの両側に配設するシリンダ
の数を増加することにより所望の多段の圧縮が可能であ
り、更に各シリンダに配管を各別に連通せしめることに
より複数のガスを同時に圧縮することもできるものであ
り、本装置は幅広い分野に採用することができ、その効
果は著しいものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の全体説明図

【図２】図１のイ−イ矢視図

【図３】回転軸の回転に伴う偏心円板の位置による両シ
リンダの圧縮、吸込み状態の説明図で、位置を０°とし
た場合

【図４】図３より回転軸が９０°回転したときの両シリ
ンダの状態説明図

【図５】図３より回転軸が１８０°回転したときの両シ
リンダの状態説明図

【図６】図３より回転軸が２７０°回転したときの両シ
リンダの状態説明図

【図７】本発明の第２実施例の説明図

【図８】本発明の第３実施例の説明図

【符号の説明】

１ 枠体 ２ 箱状の架台 ４ 回転軸 ７，７’ 第１ガイド ９ 大ブロック ９ａ，９ｂ 大ブロックの側壁 １３ 小ブロック １５, １５’ 第２ガイド １７ 偏心円板 ２０ 第１ピストン ２１ 第１シリンダ ２２ 第２ピストン ２３ 第２シリンダ ３１，５１ 第１シリンダ ３３，５３ 第２シリンダ ３５，５５ 第３シリンダ ３７，５７ 第４シリンダ ４０，６５，６６ 配管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 架台に設けた第１ガイドに沿って往復動
   自在な大ブロックと、該大ブロックの両側壁内側に前記
   第１ガイドと直交する方向に設けられた第２ガイドに沿
   って移動自在な小ブロックと、回転軸を偏心せしめて取
   着した前記小ブロック内にて該小ブロックに対して回転
   自在とされた偏心円板を備え、前記大ブロックの両側壁
   の外側に径を異にするシリンダとそれに対応するピスト
   ンを固設し、前記両シリンダを配管にて連結するととも
   に前記の大ブロックの往復動により前記のシリンダを作
   動せしめてガスを多段に圧縮することを特徴とするガス
   圧縮装置。
2. 【請求項２】 大ブロックの両側の一方の側壁の外側に
   複数のシリンダを設けるとともに、他方の側壁の外側に
   前記のシリンダと径を異にするシリンダを複数設けたこ
   とを特徴とする前記請求項１記載のガス圧縮装置。
3. 【請求項３】 大ブロックの両側壁の外側に設けられる
   複数のシリンダにて複数組の圧縮装置を形成し、前記各
   組を形成する圧縮装置にそれぞれ各別のガスを供給し、
   前記各別に供給された複数種のガスを同時に圧縮するこ
   とを特徴とする前記請求項１記載のガス圧縮装置。