JP4129684B2 - ピストン式気体圧縮装置、およびピストン式気圧駆動回転装置 - Google Patents
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Description
軸方向に平行に並列された2つの第1シリンダ部材(41)及び第2シリンダ部材(42)と、
該各シリンダ部材(41、42)の内部に摺動可能に嵌入される第1ピストン部材(22、24)および第2ピストン部材(21、23)と、
該第1ピストン部材(22、24)および第2ピストン部材(21、23)を同一のクランク軸(8)に夫々連結させるためのクランク機構(10)と、
前記各シリンダ部材(41、42)の内部への気体の吸排気と該内部の気体の流通を制御する吸排気制御機構(25、26、27、28、50)とを備えており、
前記第1ピストン部材(22、24)および第2ピストン部材(21、23)は、前記クランク機構(10)によりクランク軸(8)の回転に伴って、前記各シリンダ部材(41、42)の内部を往復摺動する一方、
前記吸排気制御機構(25、26、27、28、50)は、前記第1ピストン部材(22、24)および第2ピストン部材(21、23)の往復摺動運動を利用して前記2つのシリンダ部材(41、42)の内部に吸気された気体を前記第1ピストン部材(22、24)および第2ピストン部材(21、23)で仕切られる各々3つの体積の筒(31、33、35、34、32、30)を連結した構成により圧縮するものであり、
前記クランク機構(10)の第1シリンダ部材(41)の第1ピストン部材(22)を往復摺動させる第1クランク機構(10a)と、第2シリンダ部材(42)の第1ピストン部材(24)を往復摺動させる第4クランク機構(10d)とは180度の位相差があり、
前記クランク機構(10)の第1シリンダ部材(41)の第2ピストン部材(21)を往復摺動させる第2クランク機構(10b)と、第2シリンダ部材(42)の第2ピストン部材(23)を往復摺動させる第3クランク機構(10c)とは180度の位相差があり、
前記第1クランク機構(10a)のクランク半径と前記第4クランク機構(10d)のクランク半径とが同一で、かつ、前記第2クランク機構(10b)のクランク半径と前記第3クランク機構(10c)のクランク半径とは同一であり、
前記第1クランク機構(10a)及び前記第4クランク機構(10d)のクランク半径に比べ、前記第2クランク機構(10b)及び前記第3クランク機構(10c)のクランク半径は短くなっており、
前記クランク機構(10)は、更に、前記第1ピストン部材(22、24)を往復摺動させる第1ピストンシャフト部材(16、18)と、第2ピストン部材(21、23)を往復摺動させる第2ピストンシャフト部材(15、17)とを備えており、
第2ピストン部材(21、23)には、第1ピストンシャフト部材(16、18)が摺動自在に嵌挿可能な貫通孔(透孔)が穿設されており、
前記吸排気制御機構(25、26、27、28、50)は、吸排気口(25)から吸気した気体を、気体通路50により、第1シリンダ部材(41)と第1ピストン部材(22)との間の体積の筒(31)と、第2シリンダ部材(42)と第2ピストン部材(23)との間の体積の筒(30)と、第2シリンダ部材(42)の第1、2ピストン部材(23、24)間の体積の筒(32)とを通過させて吸排気口(28)から排気するものであり、かつ、
前記吸排気制御機構(25、26、27、28、50)は、吸排気口(26)から吸気した気体を、気体通路50により、第2シリンダ部材(42)と第1ピストン部材(24)との間の体積の筒(34)と、第1シリンダ部材(41)と第2ピストン部材(21)との間の体積の筒(33)と、第1シリンダ部材(41)の第1、2ピストン部材(21、22)間の体積の筒(35)とを通過させて吸排気口(27)から排気するものであることを特徴とするピストン式気体圧縮装置。
(請求項2)
第1ピストンシャフト(16、18)が二本一対で、第2ピストンシャフト(15、17)を挟むように設けられていることを特徴とする請求項1記載のピストン式気体圧縮装置。
(請求項3)
請求項1または2記載のピストン式気体圧縮装置を用いたピストン式気体駆動回転装置であって、吸排気口(27、28)に圧縮気体を導入し、その圧縮気体を膨張させて、吸排気口(25、26)から排気し、クランク軸(8)の回転駆動力を得ることを特徴とするピストン式気体駆動回転装置。
請求項1記載のピストン式気体圧縮装置によれば、吸排気制御機構により、各シリンダ部材の内腔部内に夫々嵌入されている第1ピストン部材および第2ピストン部材の往復摺動運動に伴って、複数のシリンダ部材の体積の筒に吸気された気体が一つのシリンダ部材の体積の筒に送気されるとともに、この体積の筒に送気された気体が更に圧縮されるので、二段階に気体を圧縮することができる、即ち、小エネルギーで高圧縮の気体を得ることができるという効果がある。
また、一つのクランク軸の回転により各シリンダ部材の内腔部内に夫々嵌入されている第1ピストン部材および第2ピストン部材の両ピストン部材が往復摺動運動される構成とされているので、各ピストン部材を異なる二つのクランク軸で回転する場合に比べて、気体圧縮に要するエネルギーを更に低減することができるとともに、全体構成をコンパクト化することができるという効果を奏する。
また、クランク機構を構成する第1クランク機構のクランク半径が第2クランク機構のクランク半径よりも大きくされているので、第1ピストン部材の往復摺動運動の摺動長を第2ピストン部材の往復摺動運動の摺動長よりも長くすることができ、各シリンダ部材の内腔部の端壁部とこの内腔部内に嵌入される両ピストン部材との間に夫々形成される両間隙の大きさを、かかる両ピストン部材の間に形成される間隙の大きさよりも小さくすることができる。ひいては、シリンダ部材の内腔部への吸気体積、および各シリンダ部材の内腔部での圧縮率を更に向上させることができるという効果を奏する。
(請求項3)
請求項3記載のピストン式気体駆動回転装置によれば、請求項1または2記載のピストン式気体圧縮装置の吸気と排気とを逆にして回転駆動力を得るようにしたので、請求項1または2の効果を、ピストン式気体駆動回転装置として発揮する。
図4は、本発明の一実施例であるピストン式気体圧縮装置100を構成要素であるシリンダ部材40の斜視図である。図4に示すように、シリンダ部材40は、第1シリンダ部材41と、第2シリンダ部材42の両シリンダ部材により構成されており、第1シリンダ部材41と第2シリンダ部材42とは、送気管50により連結されている。
10 クランク機構
10a クランク機構(半径7.1mm-180度)
10b クランク機構(半径4.9mm-165度)
10c クランク機構(半径4.9mm-345度)
10d クランク機構(半径7.1mm-360度)
11 クランク連結棒
12 クランク連結棒
13 クランク連結棒
14 クランク連結棒
15 ピストンシャフト部材
16 ピストンシャフト部材
17 ピストンシャフト部材
18 ピストンシャフト部材
20 シリンダー二本を並設して空気通路及び圧力弁を一体化した機体
21 第2ピストン部材
22 第1ピストン部材
23 第2ピストン部材
24 第1ピストン部材
25 吸排気口
26 吸排気口
27 吸排気口
28 吸排気口
30 体積の筒
31 体積の筒
32 体積の筒
33 体積の筒
34 体積の筒
35 体積の筒
40 ピストン部材
41 第1シリンダ部材
42 第2シリンダ部材
Claims (3)
- 軸方向に平行に並列された2つの第1シリンダ部材(41)及び第2シリンダ部材(42)と、
該各シリンダ部材(41、42)の内部に摺動可能に嵌入される第1ピストン部材(22、24)および第2ピストン部材(21、23)と、
該第1ピストン部材(22、24)および第2ピストン部材(21、23)を同一のクランク軸8に夫々連結させるためのクランク機構(10)と、
前記各シリンダ部材(41、42)の内部への気体の吸排気と該内部の気体の流通を制御する吸排気制御機構(25、26、27、28、50)とを備えており、
前記第1ピストン部材(22、24)および第2ピストン部材(21、23)は、前記クランク機構(10)によりクランク軸(8)の回転に伴って、前記各シリンダ部材(41、42)の内部を往復摺動する一方、
前記吸排気制御機構(25、26、27、28、50)は、前記第1ピストン部材(22、24)および第2ピストン部材(21、23)の往復摺動運動を利用して前記2つのシリンダ部材(41、42)の内部に吸気された気体を前記第1ピストン部材(22、24)および第2ピストン部材(21、23)で仕切られる各々3つの体積の筒(31、33、35、34、32、30)を連結した構成により圧縮するものであり、
前記クランク機構(10)の第1シリンダ部材(41)の第1ピストン部材(22)を往復摺動させる第1クランク機構(10a)と、第2シリンダ部材(42)の第1ピストン部材(24)を往復摺動させる第4クランク機構(10d)とは180度の位相差があり、
前記クランク機構(10)の第1シリンダ部材(41)の第2ピストン部材(21)を往復摺動させる第2クランク機構(10b)と、第2シリンダ部材(42)の第2ピストン部材(23)を往復摺動させる第3クランク機構(10c)とは180度の位相差があり、
前記第1クランク機構(10a)のクランク半径と前記第4クランク機構(10d)のクランク半径とが同一で、かつ、前記第2クランク機構(10b)のクランク半径と前記第3クランク機構(10c)のクランク半径とは同一であり、
前記第1クランク機構(10a)及び前記第4クランク機構(10d)のクランク半径に比べ、前記第2クランク機構(10b)及び前記第3クランク機構(10c)のクランク半径は短くなっており、
前記クランク機構(10)は、更に、前記第1ピストン部材(22、24)を往復摺動させる第1ピストンシャフト部材(16、18)と、第2ピストン部材(21、23)を往復摺動させる第2ピストンシャフト部材(15、17)とを備えており、
第2ピストン部材(21、23)には、第1ピストンシャフト部材(16、18)が摺動自在に嵌挿可能な貫通孔(透孔)が穿設されており、
前記吸排気制御機構(25、26、27、28、50)は、吸排気口(25)から吸気した気体を、気体通路50により、第1シリンダ部材(41)と第1ピストン部材(22)との間の体積の筒(31)と、第2シリンダ部材(42)と第2ピストン部材(23)との間の体積の筒(30)と、第2シリンダ部材(42)の第1、2ピストン部材(23、24)間の体積の筒(32)とを通過させて吸排気口(28)から排気するものであり、かつ、
前記吸排気制御機構(25、26、27、28、50)は、吸排気口(26)から吸気した気体を、気体通路50により、第2シリンダ部材(42)と第1ピストン部材(24)との間の体積の筒(34)と、第1シリンダ部材(41)と第2ピストン部材(21)との間の体積の筒(33)と、第1シリンダ部材(41)の第1、2ピストン部材(21、22)間の体積の筒(35)とを通過させて吸排気口(27)から排気するものであることを特徴とするピストン式気体圧縮装置。 - 第1ピストンシャフト(16、18)が二本一対で、第2ピストンシャフト(15、17)を挟むように設けられていることを特徴とする請求項1記載のピストン 式気体圧縮装置。
- 請求項1または2記載のピストン式気体圧縮装置を用いたピストン式気体駆動回転装置であって、吸排気口(27、28)に圧縮気体を導入し、その圧縮気体を膨張させて、吸排気口(25、26)から排気し、クランク軸(8)の回転駆動力を得ることを特徴とするピストン式気体駆動回転装置。
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