(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドルホルダ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、前記ピストンはピストンシャフトの回りで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を軸方向に貫通し、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央部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、環状断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、かつ該扇形突出と前記ピストンピン受けの扇形キャビティとの扇形の円心が同じであるように構成され、前記ダイヤルピン受けの円環体の外周は、ピストンピン受けの半円柱孔の内周に合わせて密閉状態で動き嵌めするように形成されるダイヤルと、
スピンドルであって、該スピンドルのホルダはシリンダボディに接続されてかつスピンドルが回転するように支持して、前記スピンドルは一端が前記シリンダボディ内で球面軸受けにより前記ダイヤルシャフトに接続する偏心クランクに形成され、他端が動力機構に接続しており、該スピンドルは前記ピストンと前記ダイヤルとが相対的に揺動するように駆動するスピンドルと、
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るピストンヒンジ受けと、
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するピン孔が設けられ、ピストンとダイヤルとを円柱状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、前記ピン孔は前記センタピンの直径に合わせるように形成され、該センタピンの両端面はボールキャビティの内面と合わせる形状を有しているセンタピンと、
ピストンとピストンヒンジ受けに設置される複数のエアチャネルと、
シリンダボディ及びシリンダカバーのボールキャビティの内面に設置され、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、ピストンの回動により吸気・排気制御を行う吸気・排気通路と、
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ねじで固着されるスライダーであって、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て、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いるスライダーと、
を備え、
前記ピストンシャフトと、前記ダイヤルシャフトと、前記スピンドルとの軸線はともに前記ボールキャビティの球心を通過し、且つ前記ピストンシャフト及び前記ダイヤルシャフトの軸線と、前記スピンドルの軸線とは同一の角度を成し、
前記ピストンの下端面及び前記ダイヤルの上端面は共に平面に形成され、
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と前記ピストンの下端面と前記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、容積を交互に変更可能とする動作室Ｖ１と動作室Ｖ２が構成され、
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、
前記ダイヤルピン受けの円環体の扇形突出が前記ピストンピン受けの半円柱孔の扇形キャビティで揺動すると、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Ｖ５と動作室Ｖ６が構成され、
各動作室がそれぞれ一つのエアチャネルに対応し、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、動作室Ｖ１及び動作室Ｖ２のエアチャネルは前記ピストンの球状外表面に設置され、動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４のエアチャネルは前記ピストンヒンジ受けに設置され、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６のエアチャネルは前記ピストンに設置され、
各動作室が一組の吸気・排気通路に対応し、該一組の吸気・排気通路は一つの吸気通路及び一つの排気通路を含み、動作室Ｖ１及び動作室Ｖ２と、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６との吸気・排気通路は前記シリンダカバーのボールキャビティ表面に位置し、動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４の吸気・排気通路は前記シリンダボディのボールキャビティ表面に位置する、
複数段圧縮可能な圧縮機。
【請求項２】
スピンドルホルダ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、前記ピストンはピストンシャフトの回りで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を軸方向に貫通し、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央部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、環状断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、かつ該扇形突出と前記ピストンピン受けの扇形キャビティとの扇形の円心が同じであるように構成され、前記ダイヤルピン受けの円環体の外周は、ピストンピン受けの半円柱孔の内周に合わせて密閉状態で動き嵌めするように形成されるダイヤルと、
スピンドルであって、該スピンドルのホルダはシリンダボディに接続されてかつスピンドルが回転するように支持して、前記スピンドルは一端が前記シリンダボディ内で球面軸受けにより前記ダイヤルシャフトに接続する偏心クランクに形成され、他端が動力機構に接続しており、該スピンドルは前記ピストンと前記ダイヤルとが相対的に揺動するように駆動するスピンドルと、
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るピストンヒンジ受けと、
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するピン孔が設けられ、ピストンとダイヤルとを円柱状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、前記ピン孔は前記センタピンの直径に合わせるように形成され、該センタピンの両端面はボールキャビティの内面と合わせる形状を有しているセンタピンと、
ピストンとピストンヒンジ受けに設置される複数のエアチャネルと、
シリンダボディ及びシリンダカバーのボールキャビティの内面に設置され、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、ピストンの回動により吸気・排気制御を行う吸気・排気通路と、
円柱体に形成され、該円柱体の両端面が前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面に一体に固着される支持軸と、
を備え、
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、前記支持軸は前記円弧状開口を移動可能に形成され、
前記ピストンシャフトと、前記ダイヤルシャフトと、前記スピンドルとの軸線はともに前記ボールキャビティの球心を通過し、且つ前記ピストンシャフト及び前記ダイヤルシャフトの軸線と、前記スピンドルの軸線とは同一の角度を成し、
前記ピストンの下端面及び前記ダイヤルの上端面は共に平面に形成され、
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と前記ピストンの下端面と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、容積を交互に変更可能とする動作室Ｖ１と動作室Ｖ２が構成され、
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で揺動すると、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Ｖ５と動作室Ｖ６が構成され、
各動作室がそれぞれ一つのエアチャネルに対応し、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、動作室Ｖ１及び動作室Ｖ２のエアチャネルは前記ピストンの球状外表面に設置され、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６のエアチャネルは前記ピストンに設置され、
各動作室が一組の吸気・排気通路に対応し、該一組の吸気・排気通路は一つの吸気通路及び一つの排気通路を含み、動作室Ｖ１及び動作室Ｖ２と、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６との吸気・排気通路は前記シリンダカバーのボールキャビティ表面に位置する、
複数段圧縮可能な圧縮機。
【請求項３】
スピンドルホルダ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、前記ピストンはピストンシャフトの回りで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を軸方向に貫通し、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央部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、環状断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、かつ該扇形突出と前記ピストンピン受けの扇形キャビティとの扇形の円心が同じであるように構成され、前記ダイヤルピン受けの円環体の外周は、ピストンピン受けの半円柱孔の内周に合わせて密閉状態で動き嵌めするように形成されるダイヤルと、
スピンドルであって、該スピンドルのホルダはシリンダボディに接続されてかつスピンドルが回転するように支持して、前記スピンドルは一端が前記シリンダボディ内で球面軸受けにより前記ダイヤルシャフトに接続する偏心クランクに形成され、他端が動力機構に接続しており、該スピンドルは前記ピストンと前記ダイヤルとが相対的に揺動するように駆動するスピンドルと、
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るピストンヒンジ受けと、
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するピン孔が設けられ、ピストンとダイヤルとを円柱状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、前記ピン孔は前記センタピンの直径に合わせるように形成され、該センタピンの両端面はボールキャビティの内面と合わせる形状を有しているセンタピンと、
ピストンとピストンヒンジ受けに設置される複数のエアチャネルと、
シリンダボディ及びシリンダカバーのボールキャビティの内面に設置され、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、ピストンの回動により吸気・排気制御を行う吸気・排気通路と、
前記ダイヤルの上端面でボールキャビティに密着して上方に突出するように形成される第一凸面と、前記第一凸面と前記ダイヤルピン受けの円環体の間に形成される第一凹面と、
前記第一凸面に対応して、ピストンの下端面でボールキャビティに密着して前記第一凸面と合わせるように形成される第二凹面と、前記ピストンピン受けの下方へ前記第一凹面と合わせるように形成される第二凸面と、
を備え、
前記ピストンシャフトと、前記ダイヤルシャフトと、前記スピンドルとの軸線はともに前記ボールキャビティの球心を通過し、且つ前記ピストンシャフト及び前記ダイヤルシャフトの軸線と、前記スピンドルの軸線とは同一の角度を成し、
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、前記第二凹面と前記第一凸面と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、容積を交互に変更可能とする動作室Ｖ１と動作室Ｖ２が構成され、
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、前記第二凸面と前記第一凹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、
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で揺動すると、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Ｖ５と動作室Ｖ６が構成され、
各動作室がそれぞれ一つのエアチャネルに対応し、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、動作室Ｖ１及び動作室Ｖ２のエアチャネルは前記ピストンの球状外表面に設置され、動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４のエアチャネルは前記ピストンヒンジ受けに設置され、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６のエアチャネルは前記ピストンに設置され、
各動作室が一組の吸気・排気通路に対応し、該一組の吸気・排気通路は一つの吸気通路及び一つの排気通路を含み、動作室Ｖ１及び動作室Ｖ２の吸気・排気通路は前記シリンダカバーのボールキャビティ表面に位置し、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６の吸気・排気通路は前記シリンダカバーの、前記ピストンシャフトと嵌合する軸孔表面に位置し、動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４の吸気・排気通路は前記シリンダボディのボールキャビティ表面に位置する、
複数段圧縮可能な圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機に関し、特に複数段圧縮可能な球型圧縮機及び膨張圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
民生や産業や科学研究のような多くの分野では、いずれも複数段圧縮可能な圧縮機を必要とする。複数段圧縮は、高圧比を図れ、動作圧力差を低減し、漏れを減少し、容積効果を向上し、排出温度を低下し、潤滑条件を改善し、信頼性を向上するという長所があり、また、冷房の分野では、複数段圧縮は上記長所に加えて、より低い温度で冷房を行うことに有効な方式であり、更に、ＣＯ２の遷臨界サイクル（ｔｒａｎｓ−ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｃｙｃｌｅ）では、複数段圧縮又は複数段圧縮・膨張は循環効果を高めるための根本的な手段となっている。
【０００３】
従来の往復型圧縮機は確実に密閉する長所があるが、バルブが多く、部品の品目が多く、振動が大きく、油圧衝撃に弱く、高速周波数変換性能が悪いという欠点によって、その適用範囲、特に民生向けの冷房用空気調和機分野での適用が大いに制限されてしまう。従来の回転型圧縮機（例えばローリングピストン型、スクロール型、回転翼型、スイングロータ型）は回転が安定し、振動が小さく、体積が小さいように構成されたが、高圧差作業状況が存在する場合では、特にＣＯ２の遷臨界サイクルに用いられると、密閉性が劣化して、漏れを酷くして、効果を低下させエネルギー消耗の増加を招く。
【０００４】
また、往復型、ローリングピストン型、スクロール型、回転翼型、スイングロータ型圧縮機を問わず、複数段圧縮・膨張を図れるのに、いずれも複数個の動作筒を必要とするので、バルブや可動子の数が数倍に増えて、信頼性と効果の低下、及び騒音と振動とコストと使用スペースとの増加を招いてしまう。
【０００５】
本人の権利化済みの、特許名称が「圧縮機用容量可変構造」で、特許番号がＺＬ０３１１４５０５．１である中国発明特許では、圧縮機は可動子が少なく、バルブが無く、振動が小さく、密閉が確実にできるなどで、また交互に変化する２つの動作室を有し、１段階圧縮を可能とした新規の容積型圧縮機構造が提案されたが、その構造では複数段圧縮又は複数段圧縮・膨張ができない。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、第０３１１４５０５．１号特許の技術を基にし、一つのボールシリンダ内に複数の動作室が設けられる複数段圧縮又は複数段圧縮・膨張可能な球型圧縮機及び膨張圧縮機を開発することを目的とする。
【０００７】
一実施例による複数段圧縮可能な圧縮機は、スピンドルホルダ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、前記ピストンはピストンシャフトの回りで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を軸方向に貫通し、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央部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、環状断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、かつ該扇形突出と前記ピストンピン受けの扇形キャビティとの扇形の円心が同じであるように構成され、前記ダイヤルピン受けの円環体の外周は、ピストンピン受けの半円柱孔の内周に合わせて密閉状態で動き嵌めするように形成されるダイヤルと、スピンドルであって、該スピンドルのホルダはシリンダボディに接続されてかつスピンドルが回転するように支持して、前記スピンドルは一端が前記シリンダボディ内で球面軸受けにより前記ダイヤルシャフトに接続する偏心クランクに形成され、他端が動力機構に接続しており、該スピンドルは前記ピストンと前記ダイヤルとが相対的に揺動するように駆動するスピンドルと、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るピストンヒンジ受けと、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するピン孔が設けられ、ピストンとダイヤルとを円柱状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、前記ピン孔は前記センタピンの直径に合わせるように形成され、該センタピンの両端面はボールキャビティの内面と合わせる形状を有しているセンタピンと、ピストンとピストンヒンジ受けに設置される複数のエアチャネルと、シリンダボディ及びシリンダカバーのボールキャビティの内面に設置され、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、ピストンの回動により吸気・排気制御を行う吸気・排気通路と、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ねじで固着されるスライダーであって、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て、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いるスライダーと、を備え、前記ピストンシャフトと、前記ダイヤルシャフトと、前記スピンドルとの軸線はともに前記ボールキャビティの球心を通過し、且つ前記ピストンシャフト及び前記ダイヤルシャフトの軸線と、前記スピンドルの軸線とは同一の角度を成し、前記ピストンの下端面及び前記ダイヤルの上端面は共に平面に形成され、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と前記ピストンの下端面と前記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、容積を交互に変更可能とする動作室Ｖ１と動作室Ｖ２が構成され、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、前記ダイヤルピン受けの円環体の扇形突出が前記ピストンピン受けの半円柱孔の扇形キャビティで揺動すると、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Ｖ５と動作室Ｖ６が構成され、各動作室がそれぞれ一つのエアチャネルに対応し、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、動作室Ｖ１及び動作室Ｖ２のエアチャネルは前記ピストンの球状外表面に設置され、動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４のエアチャネルは前記ピストンヒンジ受けに設置され、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６のエアチャネルは前記ピストンに設置され、各動作室が一組の吸気・排気通路に対応し、該一組の吸気・排気通路は一つの吸気通路及び一つの排気通路を含み、動作室Ｖ１及び動作室Ｖ２と、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６との吸気・排気通路は前記シリンダカバーのボールキャビティ表面に位置し、動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４の吸気・排気通路は前記シリンダボディのボールキャビティ表面に位置する。
【０００８】
一実施例による複数段圧縮可能な圧縮機は、スピンドルホルダ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、前記ピストンはピストンシャフトの回りで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を軸方向に貫通し、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央部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、環状断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、かつ該扇形突出と前記ピストンピン受けの扇形キャビティとの扇形の円心が同じであるように構成され、前記ダイヤルピン受けの円環体の外周は、ピストンピン受けの半円柱孔の内周に合わせて密閉状態で動き嵌めするように形成されるダイヤルと、スピンドルであって、該スピンドルのホルダはシリンダボディに接続されてかつスピンドルが回転するように支持して、前記スピンドルは一端が前記シリンダボディ内で球面軸受けにより前記ダイヤルシャフトに接続する偏心クランクに形成され、他端が動力機構に接続しており、該スピンドルは前記ピストンと前記ダイヤルとが相対的に揺動するように駆動するスピンドルと、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るピストンヒンジ受けと、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するピン孔が設けられ、ピストンとダイヤルとを円柱状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、前記ピン孔は前記センタピンの直径に合わせるように形成され、該センタピンの両端面はボールキャビティの内面と合わせる形状を有しているセンタピンと、ピストンとピストンヒンジ受けに設置される複数のエアチャネルと、シリンダボディ及びシリンダカバーのボールキャビティの内面に設置され、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、ピストンの回動により吸気・排気制御を行う吸気・排気通路と、円柱体に形成され、該円柱体の両端面が前記ピストンヒンジ受けの平坦な端面に一体に固着される支持軸と、を備え、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、前記支持軸は前記円弧状開口を移動可能に形成され、前記ピストンシャフトと、前記ダイヤルシャフトと、前記スピンドルとの軸線はともに前記ボールキャビティの球心を通過し、且つ前記ピストンシャフト及び前記ダイヤルシャフトの軸線と、前記スピンドルの軸線とは同一の角度を成し、前記ピストンの下端面及び前記ダイヤルの上端面は共に平面に形成され、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と前記ピストンの下端面と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、容積を交互に変更可能とする動作室Ｖ１と動作室Ｖ２が構成され、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で揺動すると、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Ｖ５と動作室Ｖ６が構成され、各動作室がそれぞれ一つのエアチャネルに対応し、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、動作室Ｖ１及び動作室Ｖ２のエアチャネルは前記ピストンの球状外表面に設置され、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６のエアチャネルは前記ピストンに設置され、各動作室が一組の吸気・排気通路に対応し、該一組の吸気・排気通路は一つの吸気通路及び一つの排気通路を含み、動作室Ｖ１及び動作室Ｖ２と、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６との吸気・排気通路は前記シリンダカバーのボールキャビティ表面に位置する。
【０００９】
一実施例による複数段圧縮可能な圧縮機は、スピンドルホルダ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、前記ピストンはピストンシャフトの回りで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を軸方向に貫通し、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央部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、環状断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、かつ該扇形突出と前記ピストンピン受けの扇形キャビティとの扇形の円心が同じであるように構成され、前記ダイヤルピン受けの円環体の外周は、ピストンピン受けの半円柱孔の内周に合わせて密閉状態で動き嵌めするように形成されるダイヤルと、スピンドルであって、該スピンドルのホルダはシリンダボディに接続されてかつスピンドルが回転するように支持して、前記スピンドルは一端が前記シリンダボディ内で球面軸受けにより前記ダイヤルシャフトに接続する偏心クランクに形成され、他端が動力機構に接続しており、該スピンドルは前記ピストンと前記ダイヤルとが相対的に揺動するように駆動するスピンドルと、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るピストンヒンジ受けと、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するピン孔が設けられ、ピストンとダイヤルとを円柱状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、前記ピン孔は前記センタピンの直径に合わせるように形成され、該センタピンの両端面はボールキャビティの内面と合わせる形状を有しているセンタピンと、ピストンとピストンヒンジ受けに設置される複数のエアチャネルと、シリンダボディ及びシリンダカバーのボールキャビティの内面に設置され、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、ピストンの回動により吸気・排気制御を行う吸気・排気通路と、前記ダイヤルの上端面でボールキャビティに密着して上方に突出するように形成される第一凸面と、前記第一凸面と前記ダイヤルピン受けの円環体の間に形成される第一凹面と、前記第一凸面に対応して、ピストンの下端面でボールキャビティに密着して前記第一凸面と合わせるように形成される第二凹面と、前記ピストンピン受けの下方へ前記第一凹面と合わせるように形成される第二凸面と、を備え、前記ピストンシャフトと、前記ダイヤルシャフトと、前記スピンドルとの軸線はともに前記ボールキャビティの球心を通過し、且つ前記ピストンシャフト及び前記ダイヤルシャフトの軸線と、前記スピンドルの軸線とは同一の角度を成し、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、前記第二凹面と前記第一凸面と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、容積を交互に変更可能とする動作室Ｖ１と動作室Ｖ２が構成され、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、前記第二凸面と前記第一凹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、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で揺動すると、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Ｖ５と動作室Ｖ６が構成され、各動作室がそれぞれ一つのエアチャネルに対応し、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、動作室Ｖ１及び動作室Ｖ２のエアチャネルは前記ピストンの球状外表面に設置され、動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４のエアチャネルは前記ピストンヒンジ受けに設置され、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６のエアチャネルは前記ピストンに設置され、各動作室が一組の吸気・排気通路に対応し、該一組の吸気・排気通路は一つの吸気通路及び一つの排気通路を含み、動作室Ｖ１及び動作室Ｖ２の吸気・排気通路は前記シリンダカバーのボールキャビティ表面に位置し、動作室Ｖ５及び動作室Ｖ６の吸気・排気通路は前記シリンダカバーの、前記ピストンシャフトと嵌合する軸孔表面に位置し、動作室Ｖ３及び動作室Ｖ４の吸気・排気通路は前記シリンダボディのボールキャビティ表面に位置する。
【００１０】
本発明によれば、下記のメリットがある：
【００１１】
（１）密閉性が良好である：動作媒質の漏れ防止を必要とする如何なる可動密閉箇所であっても、相当な幅を有する面接触による可動密閉に設計することができ、それによって、確実な密閉効果を奏すると共に、良好な潤滑面に形成され、動作媒質の漏れを減少する。
（２）吸気・排気弁がない：各段階での圧縮・膨張動作にも吸気・排気弁が要らないので、エネルギー消耗を減少し、騒音を低下し、コストを安くし、信頼性をよくする。
【００１２】
（３）二相流の流動性がよく、油圧衝撃に強い：各動作室は共にピストンの軸線回りで回転動作をするので、その構成形態はエアチャネル及び一部の構造を設計することにより、筒内の液体を回転遠心力の作用で順調に排出することができ、油圧からの衝撃を避けて、二方向の流動性をよくする。
（４）構成がコンパクト化され、部品品目が少ない：３つの可動子だけで複数段の圧縮・膨張ができるので、利用スペースをとらない。
【００１３】
（５）運転が安定し、高速変換性能がよい：ガスバルブがないので、部品の受力・潤滑がよくなり、往復移動用部材及び高い振動を起こす可動子がないので、運転が安定し、高速変換性能がよい。
（６）エネルギー消耗が少ない：ガスバルブがないので、密閉が確実で、可動子が少なくなり、部品の受力・潤滑がよくなるなどの特徴により、効果が高くなり、エネルギー消耗が少なくなる。
（７）製造コストが安い：部品はほとんど球面、円柱面、平面に形成され、かつ数が少ないので、製造をし易くして、製造コストも安くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施例の構成断面図である。
【図２】第１の実施例のケースの断面図である。
【図３】図２のＥ−Ｅ断面図である。
【図４】図２のＦ−Ｆ断面図である。
【図５】図２のＧ−Ｇ断面図である。
【図６】図２のＭ−Ｍ断面図である。
【図７】第１の実施例のピストンの正面図である。
【図８】図７に示す第１の実施例のピストンの左側面図である。
【図９】第１の実施例のピストンヒンジ受けの正面図である。
【図１０】図９に示す第１の実施例のピストンヒンジ受けの左側面図である。
【図１１】スライダーの正面図である。
【図１２】図１１に示すスライダーの左側面図である。
【図１３】第１の実施例のピストンとピストンヒンジ受けを組合わせた正面図である。
【図１４】図１３に示す第１の実施例の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】第１の実施例のダイヤルの正面図である。
【図１６】図１５に示す第１の実施例のダイヤルの左側面図である。
【図１７】図１５に示す第１の実施例のダイヤルの平面図である。
【図１８】スピンドルの正面図である。
【図１９】第２の実施例の構成断面図である。
【図２０】第２の実施例のダイヤルの正面図である。
【図２１】第２の実施例のピストンとピストンヒンジ受けを組合せた正面図である。
【図２２】図２１に示す第２の実施例の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２３】第２の実施例の支持軸の正面図である。
【図２４】図２３に示す第２の実施例の支持軸の左側面図である。
【図２５】第３の実施例の構成断面図である。
【図２６】図２５のＨ−Ｈ断面図である。
【図２７】第３の実施例のケースの断面図である。
【図２８】第３の実施例のピストンの正面図である。
【図２９】図２８に示す第３の実施例のピストンの左側面図である。
【図３０】図２８に示す第３の実施例のピストンの平面図である。
【図３１】第３の実施例のピストンヒンジ受けの正面図である。
【図３２】図３１に示す第３の実施例のピストンヒンジ受けの左側面図である。
【図３３】第３の実施例のピストンとピストンヒンジ受けを組合わせた正面図である。
【図３４】図３３に示す第３の実施例の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３５】第３の実施例のダイヤルの正面図である。
【図３６】図３５に示す第３の実施例のダイヤルの左側面図である。
【図３７】図３５に示す第３の実施例のダイヤルの平面図である。
【図３８】図３５のＮ−Ｎ断面図である。
【図３９】第４の実施例の構成断面図である。
【図４０】第４の実施例のケースの断面図である。
【図４１】図４０のＫ−Ｋ断面図である。
【図４２】第４の実施例のピストンの正面図である。
【図４３】第４の実施例のピストンヒンジ受けの正面図である。
【図４４】図４３のＬ−Ｌ断面図である。
【図４５】図４３のＰ−Ｐ断面図である。
【図４６】第４の実施例のダイヤルの正面図である。
【図４７】第４の実施例のピストンとピストンヒンジ受けを組合せた正面図である。
【図４８】図２７のＴ−Ｔ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を次に図面により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は第１の実施例の構成断面図で、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は位置決めねじ１２でピストンピン受けと一体に接続され、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し、スピンドルホルダ７はシリンダボディ１に接続されてかつスピンドル８が回転するように支持して、スピンドル８は一端が、シリンダボディ１内に位置し球面軸受け６によりダイヤルシャフトへ接続される偏心クランクに形成され、他端が動力機構に接続して圧縮機に容量変更用の動力を提供し、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、ダイヤル５はピストン３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前記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。
【００１８】
ピストン３の下端面及びダイヤル５の上端面は共に平面に形成され、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Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２が構成され、スライダー１３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、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すると、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。
【００１９】
図２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３ないし図５はそれぞれ図２のＥ−Ｅ、Ｆ−Ｆ、Ｇ−Ｇ断面図であり、Ｆ−Ｆ断面は動作室Ｖ１  ２０１、動作室Ｖ２  ２０２の吸気・排気通路１０１の構成の概略図であり、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。
【００２０】
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を軸方向に貫通し、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、半円柱孔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、平面にねじ孔が設けられ、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。
【００２１】
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、球面と前記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、球面の中央部に円柱ピン孔が設けられ、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８は図９に示すピストンヒンジ受けの左側面図である。
【００２２】
ピストン３とピストンヒンジ受け１０とは位置決めねじ１２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わせた正面図で、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わせた左側面図である。
【００２３】
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１３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１３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１３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ねじで固着され、ピストン３とダイヤル５とは相対的に揺動すると、スライダーの側面と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と動作室Ｖ４とが構成される。図１１ないし図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１３は扇形形状の断面を有し、両端の平面にねじ孔が設けられる。
【００２４】
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、センタピン４の両端面はボールキャビティの内面に合わせる形状を有し、柱面状ヒンジのボールキャビティに接触する両端面はボールキャビティに密閉状態で動き嵌めしており、ピストンヒンジ受け１０とダイヤルピン受けとは密閉状態で動き嵌めするように形成される。
【００２５】
各動作室に一つのエアチャネルが開設され、エアチャネルはピストン３とピストンヒンジ受け１０に設置され、図７、図１３と図１４に示すように、動作室Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２のエアチャネルはＡエアチャネル３０１で、Ａエアチャネル３０１はピストンの球形外面に設置され、動作室Ｖ３  ２０３と動作室Ｖ４  ２０４のエアチャネルはＢエアチャネル３０２で、Ｂエアチャネル３０２はピストンヒンジ受け１０に設置され、動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６のエアチャネルはＣエアチャネル３０３で、Ｃエアチャネル３０３はピストン３に設置されている。
【００２６】
動作室Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２を第１段圧縮に、動作室Ｖ３  ２０３と動作室Ｖ４  ２０４を第２段圧縮に、動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６を第１段膨張にそれぞれ用いれば、ＣＯ２循環用の２段圧縮及び１段膨張に適用する球形膨張圧縮機として用いられる。動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６を第３段圧縮に用いれば、３段圧縮機能を有する球形圧縮機として用いられる。
【実施例２】
【００２７】
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、支持軸とダイヤル円環体の下部にある円弧状開口で案内構造を構成する点が異なる。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、他の構造はほぼ第１の実施例と同様である。
【００２８】
第２の実施例では、シリンダカバーとシリンダボディとダイヤルとの構造は第１の実施例とやや異なる以外に、他の部材及び部材同士の接続形態は第１の実施例と同様であり、第１の実施例の部材と区分するために、第２の実施例では、シリンダカバーとシリンダボディとダイヤルをシリンダカバーＩＩとシリンダボディＩＩとダイヤルＩＩとそれぞれ称す。
【００２９】
図１９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ＩＩ  １５、シリンダボディＩＩ  １４、ピストン３、ダイヤルＩＩ  １６、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ＩＩ  １４とシリンダカバーＩＩ  １５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、シリンダカバーＩＩ  １５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ＩＩ  １６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ＩＩ  １６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ＩＩ  １６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１０は位置決めねじ１２でピストンピン受けと一体に接続され、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し、スピンドルホルダ７はシリンダボディＩＩ１４に接続ねじ９で接続されてかつスピンドル８が回転するように支持して、スピンドル８は一端が、シリンダボディ  ＩＩ１４内に位置し球面軸受け６によりダイヤルシャフトに接続される偏心クランクに形成され、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し、ピストン３の下端とダイヤルＩＩ１６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、ダイヤルＩＩ１６はピストン３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前記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ＩＩ１６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。
【００３０】
ピストン３の下端面及びダイヤルＩＩ１６の上端面は共に平面に形成され、ピストン３とダイヤルＩＩ１６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ＩＩ１６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一対の動作室Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２が構成され、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、扇形突出の側面と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、容積を交互に変更可能とする一対の動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６が構成される。
【００３１】
シリンダボディＩＩ１４とシリンダカバーＩＩ１５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・排気通路はピストンボディＩＩ１４とシリンダカバーＩＩ１５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、動作室Ｖ１  ２０１、動作室Ｖ２  ２０２の吸気・排気通路１０１及び動作室Ｖ５  ２０５、動作室Ｖ６  ２０６の吸気・排気通路１０３の位置は図２、図３、図４を参照し、Ｆ−Ｆ断面は動作室Ｖ１  ２０１、動作室Ｖ２  ２０２の吸気・排気通路１０１の構成の概略図であり、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る。
【００３２】
第２の実施例のピストンは第１の実施例と同様な構成とされ、図７、図８を参照して、図７はピストンの正面図で、図８はピストンの左側面図である。
【００３３】
第２の実施例のピストンヒンジ受けは第１の実施例と同様な構成とされ、図９、図１０を参照して、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。
【００３４】
ピストン３は位置決めねじ１２でピストンヒンジ受け１０と固着され、支持軸１７はピストンヒンジ受け１０の平坦な端面にねじで接続され、図２１はピストンとピストンヒンジ受けを組合わせた正面図で、図２２は図２１に示すピストンヒンジ受けを組合わせた左側面図である。
【００３５】
ダイヤルＩＩ１６の構成は第１の実施例のダイヤル５の構成と比べると、ダイヤルピン受けの下部には扇形状摺動通路ではなく円弧状開口が設けられる以外に、他の構成はダイヤル５と同様である。ダイヤルＩＩ１６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に沿って外方への扇形突出が形成され、該扇形突出は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ピン受け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に合わせ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同一の球心を有して、ダイヤルＩＩ１６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ＩＩ１６の上部形状に適合して形成され、図２０はダイヤルの正面図で、円弧状開口は上・下円弧が同心円となる円弧に形成され、両側が半円形状で、円弧状開口はダイヤルＩＩ１６のダイヤルピン受けの円環体の軸方向に開設され、支持軸１７は円柱体に形成され、円柱体の両端にねじ孔が設けられ、支持軸１７は円弧状開口を移動可能とされ、支持軸１７の円柱体の両端面は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ねじで固着され、ダイヤルＩＩ１６はセンタピン４の回りでピストン３に対して揺動すると、支持軸１７は円弧状開口を移動して案内機能をする。図２３は支持軸の正面図で、図２４は図２３に示す支持軸の左側面図である。
【００３６】
各動作室に一つのエアチャネルが開設され、エアチャネルはピストン３に設置され、図７と図１４に示すように、動作室Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２のエアチャネルはＡエアチャネル３０１で、Ａエアチャネル３０１はピストンの球形外面に設置され、動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６のエアチャネルはＣエアチャネル３０３で、Ｃエアチャネル３０３はピストン３に設置されている。
【００３７】
動作室Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２を第１段圧縮に、動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６を第１段膨張にそれぞれ用いれば、ＣＯ２循環用の１段圧縮及び１段膨張に適用する球形膨張圧縮機として用いられる。動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６を第２段圧縮に用いれば、２段圧縮機能を有する球形圧縮機として用いられる。
【実施例３】
【００３８】
第３の実施例は本発明の第三の構成形態を適用したものである。
【００３９】
図２５は第３の実施例の構成断面図で、図２６は図２５のＨ−Ｈ断面図である。該圧縮機はシリンダカバーＩＩＩ１９、シリンダボディＩＩＩ１８、ピストンＩＩＩ２０、ダイヤルＩＩＩ２１、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ＩＩＩ１８とシリンダカバーＩＩＩ１９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ＩＩＩ２０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ＩＩＩ２０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ＩＩＩ１９にピストンシャフトに嵌合する軸孔が設けられ、ピストンＩＩＩ２０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ＩＩＩ２０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ＩＩＩ２１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ＩＩＩ２１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ＩＩＩ２１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ＩＩＩ２２は位置決めねじ１２でピストンピン受けと一体に接続され、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し、スピンドルホルダ７はシリンダボディＩＩＩ１８に接続ねじ９で接続されてかつスピンドル８が回転するように支持して、スピンドル８は一端が、シリンダボディＩＩＩ１８内に位置し球面軸受け６によりダイヤルシャフトに接続される偏心クランクに形成され、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し、ピストンＩＩＩ２０の下端とダイヤルＩＩＩ２１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は合せ、スピンドル８が回動すると、ダイヤルＩＩＩ２１はピストンＩＩＩ２０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前記ボールキャビティに密閉状態で動き嵌めして、ピストンＩＩＩ２０とダイヤルＩＩＩ２１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。
【００４０】
ピストンＩＩＩ２０とダイヤルＩＩＩ２１とはセンタピン４の回りで相対的に揺動すると、ピストン凹面とダイヤル凸面とピストンヒンジ受け２２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Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２が構成され、ピストン凸面とダイヤル凹面と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  ２０３と動作室Ｖ４  ２０４が構成され、ピストンピン受けの半円柱孔の内周面に一つの扇形キャビティが形成され、それに対応して、ダイヤルピン受けの円環体の外周に一つの扇形突出が形成され、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すると、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と動作室Ｖ６が構成される。
【００４１】
図２７に示すように、シリンダボディＩＩＩ１８とシリンダカバーＩＩＩ１９からなるボールキャビティには、各動作室ごとに吸気・排気通路が設けられ、吸気・排気通路はピストンボディＩＩＩ１８とシリンダカバーＩＩＩ１９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２７のＥ−Ｅ、Ｆ−Ｆ断面図は図２のＥ−Ｅ、Ｆ−Ｆ断面図と同様であるから、図３と図４を参照すればよい。図２７のＴ−Ｔ断面図について図４８を参照し、Ｆ−Ｆ断面は動作室Ｖ１  ２０１、動作室Ｖ２  ２０２の吸気・排気通路１０１の構成の概略図で、Ｆ−Ｆ断面は動作室Ｖ１  ２０１、動作室Ｖ２  ２０２の吸気・排気通路１０１の構成の概略図で、Ｔ−Ｔ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、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る。
【００４２】
ピストンＩＩＩ２０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ＩＩＩ２０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を軸方向に貫通し、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、半円柱孔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、平面にねじ孔が設けられ、ダイヤルＩＩＩ２１の上端面であってボールキャビティに密着するようにダイヤル凸面が上方に突設され、ダイヤル凸面とダイヤルピン受けの円環体の間にダイヤル凹面が形成され、それに対応して、ピストンＩＩＩ２０の下端面でボールキャビティに密着するようにダイヤル凸面と合せるピストン凹面が形成され、ピストンピン受けの下方へダイヤル凹面と合せるピストン凸面が突設される。図２８ないし図３０に示すように、図２８はピストンの正面図で、図２９は図２８に示すピストンの左側面図で、図３０は図２８に示すピストンの平面図である。
【００４３】
ピストンヒンジ受けＩＩＩ２２は一端が平面に、他端が球面に形成され、球面と前記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ＩＩＩ２２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、球面の中央部に円柱ピン孔が設けられ、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３１と図３２に示すように、図３１はピストンヒンジ受けの正面図で、図３２は図３１に示すピストンヒンジ受けの左側面図である。
【００４４】
ピストンＩＩＩ２０とピストンヒンジ受けＩＩＩ２２とは位置決めねじ１２で固着され、ピストンピン受けとダイヤルピン受けの２つの外端がボールキャビティと嵌合する球面に形成され、図３３はピストンとピストンヒンジ受けを組合わせた正面図で、図３４は図３３に示すピストンとピストンヒンジ受けを組合わせた左側面図である。
【００４５】
ダイヤルＩＩＩ２１は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に合わせて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ピン受け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、ダイヤルの球面はボールキャビティに密着して共通の球心を有し、ピストンＩＩＩ２０の下部はダイヤルＩＩＩ２１の上部形状に合わせる形状を有する。図３５はダイヤルの正面図で、図３６は図３５に示すダイヤルの左側面図で、図３７は図３５に示すダイヤルの平面図で、図３８は図３５のＮ−Ｎ断面図である。
【００４６】
ピストンヒンジ受けＩＩＩ２２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、センタピン４の両端面はボールキャビティの内面に合わせる形状を有し、柱面状ヒンジのボールキャビティに接触する両端面はボールキャビティに密閉状態で動き嵌めしており、ピストンヒンジ受けＩＩＩ２２とダイヤルピン受けとは密閉状態で動き嵌めするように形成される。
【００４７】
各動作室に一つのエアチャネルが開設され、エアチャネルはピストンＩＩＩ２０とピストンヒンジ受けＩＩＩ２２に設置され、図２８と図３４に示すように、動作室Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２のエアチャネルはＡエアチャネル３０１で、Ａエアチャネル３０１はピストンの球形外面に設置され、動作室Ｖ３  ２０３と動作室Ｖ４  ２０４のエアチャネルはＢエアチャネル３０２で、Ｂエアチャネル３０２はピストンヒンジ受けＩＩＩ２２に設置され、動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６のエアチャネルはＣエアチャネル３０３で、Ｃエアチャネル３０３はピストン３に設置されている。
【００４８】
動作室Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２を第１段圧縮に、動作室Ｖ３  ２０３と動作室Ｖ４  ２０４を第２段圧縮に、動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６を第１段膨張にそれぞれ用いられれば、ＣＯ２循環用の２段圧縮及び１段膨張に適用する球形膨張圧縮機として用いられる。動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６を第３段圧縮に用いられれば、３段圧縮機能を有する球形圧縮機として用いられる。
【実施例４】
【００４９】
第４の実施例は本発明の第四の構成形態を適用したものである。第４の実施例は第３の実施例と比べると、第４の実施例ではピストンピン受けの半円柱孔の内周面に３つの扇形キャビティが形成され、それに対応して、ダイヤルピン受けの円環体の外周に３つの扇形突出が形成され、ピストンヒンジ受けにＤエアチャネルが追加され、シリンダボディに相応する吸気・排気通路が追加される点が異なり、第４の実施例では、シリンダカバー、シリンダボディ、ピストン、ダイヤル、ピストンヒンジ受けの構造は第３の実施例とやや異なる以外に、他の部材及び部材同士の接続形態は第３の実施例と同様であり、第３の実施例の部材と区分するために、第４の実施例では、シリンダカバー、シリンダボディ、ピストン、ダイヤル、ピストンヒンジ受けを、シリンダカバーＩＶ、シリンダボディＩＶ、ピストンＩＶ、ダイヤルＩＶ、ピストンヒンジ受けＩＶとそれぞれ称す。
【００５０】
図３９は第４の実施例の構成断面図で、該圧縮機はシリンダカバーＩＶ２４、シリンダボディＩＶ２３、ピストンＩＶ２５、ダイヤルＩＶ２６、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ＩＶ２３とシリンダカバーＩＶ２４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ＩＶ２５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ＩＶ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ＩＶ２４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ＩＶ２５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ＩＶ２５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ＩＶ２６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ＩＶ２６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ＩＶ２６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ＩＶ２７は位置決めねじ１２でピストンピン受けと一体に接続され、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し、スピンドルホルダ７はシリンダボディＩＶ２３に接続されてかつスピンドル８が回転するように支持して、スピンドル８は一端が、シリンダボディ  ＩＶ２３内に位置し球面軸受け６によりダイヤルシャフトに接続される偏心クランクに形成され、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し、ピストンＩＶ２５の下端とダイヤルＩＶ２６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は合せ、スピンドル８が回動すると、ダイヤルＩＶ２６はピストンＩＶ２５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前記ボールキャビティに密閉状態で動き嵌めして、ピストンＩＶ２５とダイヤルＩＶ２６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。
【００５１】
ピストンＩＶ２５とダイヤルＩＶ２６とはセンタピン４の回りで相対的に揺動すると、ピストン凹面とダイヤル凸面とピストンヒンジ受けＩＶ２７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Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２が構成され、ピストン凸面とダイヤル凹面とピストンヒンジ受けの平坦な端面との間で、容積を交互に変更可能とする動作室Ｖ３  ２０３と動作室Ｖ４  ２０４が構成され、ピストンピン受けの半円柱孔の内周面に３つの扇形キャビティが形成され、それに対応して、ダイヤルピン受けの円環体の外周に３つの扇形突出が形成され、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すると、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、動作室Ｖ７  ２０７と動作室Ｖ８  ２０８、動作室Ｖ９  ２０９と動作室Ｖ１０  ２１０が構成される。
【００５２】
図４０に示すように、シリンダボディＩＶ２３とシリンダカバーＩＶ２４からなるボールキャビティには、各動作室ごとに吸気・排気通路が設けられ、吸気・排気通路はピストンボディＩＶ２３とシリンダカバーＩＶ２４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４０のＥ−Ｅ、Ｆ−Ｆ断面図は図２のＥ−Ｅ、Ｆ−Ｆ断面図と同様であるから、図３と図４を参照すればよい。図４０のＴ−Ｔ断面図は図２７のＴ−Ｔ断面図と同様であるから、図４８を参照すればよい。図４１は図４０のＫ−Ｋ断面図で、Ｆ−Ｆ断面は動作室Ｖ１  ２０１、動作室Ｖ２  ２０２の吸気・排気通路１０１の構成の概略図で、Ｔ−Ｔ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、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、Ｋ−Ｋ断面は容積を交互に変更可能とする２対の動作室Ｖ７  ２０７、動作室Ｖ８  ２０８と動作室Ｖ９  ２０９、動作室Ｖ１０  ２１０の吸気・排気通路１０４の構成の概略図である。
【００５３】
ピストンＩＶ２５は球状頂面と、該球状頂面の中央部から上方へ突出したピストンシャフトと、ピストンＩＶ２５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３つ設けられ、各扇形キャビティが半円柱孔を軸方向に貫通し、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、半円柱孔の両端面は互いに平行する平面に形成され、平面にねじ孔が設けられ、ダイヤルＩＶ２６の上端面であってボールキャビティに密着するようにダイヤル凸面が上方に突設され、凸面とダイヤルピン受けの円柱体の間にダイヤル凹面が形成され、それに対応して、ピストンＩＶ２５の下端面でボールキャビティに密着するようにダイヤル凸面と合わせるピストン凹面が形成され、ピストンピン受けの下方へダイヤル凹面と合せるピストン凸面が形成される。図４２に示すように、図４２はピストンの正面図である。
【００５４】
ピストンヒンジ受けＩＶ２７は一端が平面に、他端が球面に形成され、球面と前記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ＩＶ２７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、球面の中央部に円柱ピン孔が設けられ、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４３ないし図４５に示すように、図４３はピストンヒンジ受けの正面図で、図４４は図４３のＬ−Ｌ断面図で、図４５は図４３のＰ−Ｐ断面図である。
【００５５】
ピストンＩＶ２５とピストンヒンジ受けＩＶ２７とは位置決めねじ１２で固着され、ピストンピン受けとダイヤルピン受けの２つの外端がボールキャビティと嵌合する球面に形成され、図４７はピストンとピストンヒンジ受けを組合わせた正面図である。
【００５６】
ダイヤルＩＶ２６は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３つ形成され、各扇形突出は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ピン受け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に合わせて密閉状態で動き嵌めしているように形成され、ダイヤルの球面はボールキャビティに密着してかつ共通の球心を有し、ピストンＩＶ２５の下部はダイヤルＩＶ２６の上部形状に合わせる形状を有する。図４６はダイヤルの正面図である。
【００５７】
ピストンヒンジ受けＩＶ２７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、センタピン４の両端面はボールキャビティの内面に合わせる形状を有し、柱面状ヒンジのボールキャビティに接触する両端面はボールキャビティに密閉状態で動き嵌めしており、ピストンヒンジ受けＩＶ２７とダイヤルピン受けとは密閉状態で動き嵌めするように形成される。
【００５８】
各動作室に一つのエアチャネルが開設され、エアチャネルはピストンＩＶ２５とピストンヒンジ受けＩＶ２７に設置される。動作室Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２のエアチャネルはＡエアチャネル３０１で、Ａエアチャネル３０１はピストンの球形外面に設置され、その具体的な位置は図３４に示す位置と同様であり、動作室Ｖ３  ２０３と動作室Ｖ４  ２０４のエアチャネルはＢエアチャネル３０２で、Ｂエアチャネル３０２はピストンヒンジ受けＩＶ２７に設置され、その具体的な位置は図３４に示す位置と同様であり、動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６のエアチャネルはＣエアチャネル３０３で、Ｃエアチャネル３０３はピストンＩＶ２５に設置され、その具体的な位置は図２８に示す位置と同様であり、動作室Ｖ７  ２０７と動作室Ｖ８  ２０８及び動作室Ｖ９  ２０９と動作室Ｖ１０  ２１０の２対の動作室のエアチャネルはＤエアチャネル３０４で、Ｄエアチャネル３０４はピストンヒンジ受けＩＶ２７に設置され、図４３、図４４、図４５に示している。
【００５９】
動作室Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２を第１段圧縮に、動作室Ｖ３  ２０３と動作室Ｖ４  ２０４を第２段圧縮に、動作室Ｖ７  ２０７と動作室Ｖ８  ２０８及び動作室Ｖ９  ２０９と動作室Ｖ１０  ２１０の２対で計４つの動作室を共に第３段圧縮に、動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６を第１段膨張にそれぞれ用いれば、ＣＯ２循環用の３段圧縮及び１段膨張に適用する球形膨張圧縮機として用いられる。動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６も圧縮に用いれば、４段圧縮機能を有する圧縮機として用いられる。
【００６０】
当然、動作室Ｖ１  ２０１と動作室Ｖ２  ２０２を第１段圧縮に、動作室Ｖ３  ２０３と動作室Ｖ４  ２０４を第２段圧縮に、動作室Ｖ５  ２０５と動作室Ｖ６  ２０６を第１段膨張に、動作室Ｖ７  ２０７と動作室Ｖ８  ２０８及び動作室Ｖ９  ２０９と動作室Ｖ１０  ２１０の４つの動作室を第２段膨張にそれぞれ用いれば、ＣＯ２循環用の２段圧縮及び２段膨張に適用する球形膨張圧縮機として用いられてもよい。２段膨張にすれば、動作室の圧力差を低下し、漏れを低減し、効果を向上する長所がある。
【００６１】
上述した４つの実施例それぞれは次の共通点がある：
一、動作室Ｖ１  ２０１、動作室Ｖ３  ２０３、動作室Ｖ５  ２０５、動作室Ｖ７  ２０７、動作室Ｖ９  ２０９は各実施例の構成断面図では共に最大限の容積状態となっており、動作室Ｖ２  ２０２、動作室Ｖ４  ２０４、動作室Ｖ６  ２０６、動作室Ｖ８  ２０８、動作室Ｖ１０  ２１０は各実施例の構成断面図では共に最小限の容積状態となっている。
【００６２】
二、ピストンの回動により吸気・排気制御を行い、エアポート及び吸気・排気通路の設置は、吸気・排気通路が各動作室に吸気又は排気を必要とすると、該動作室のエアチャネルが相応する吸気・排気通路に連通することを原則とする。
【００６３】
三、前記ピストンシャフトとダイヤルシャフトとスピンドル８との軸線は共にボールキャビティの球心を通し、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８の軸線とは共通の角度aをなし、シリンダカバーとシリンダボディとの離型面は、ピストンシャフトに垂直して前記ボールキャビティの球心を通した平面に設置され、それによって加工及び組立をし易くする。
【００６４】
四、スピンドル８の回動方向はシリンダカバーからスピンドル８の方向に見るときに、スピンドル８が時計回りに回動するように設定される。
【００６５】
五、柱面状ヒンジは、センタピン４でピストンピン受けとダイヤルピン受けとを接続してから、ピストンピン受けの両端にピストンヒンジ受けを位置決めねじ２で接続するという手順で取り付けられる。
【００６６】
六、スピンドル８のシリンダボディに接触する回動面にはそれぞれ永久磁材が設置され、シリンダボディのスピンドル８に接触する摩擦面には１つの永久磁石１１が嵌入され、図６は第１の実施例の構成断面図における図２のＭ−Ｍ断面図であり、他の実施例の構成断面図におけるＭ−Ｍ断面図は第１の実施例と同様であるから、図６を参照すればよく、スピンドル８の対応する箇所にも永久磁石１１が嵌入され、２つの永久磁石の相対する面における極性を共通とすることにより、近寄ると互いに排斥し合い、極性が共通する時の斥力により、ピストンの軸線とダイヤルの軸線とが重なることによる機器停止を防止でき、その箇所で機器を停止してはいけないため、磁力によりスピンドル８を一定の角度で押し出す。その箇所はデッド位置であるので、機器が丁度良くその箇所に停止すれば、次回にスタートするときに回動しないおそれがあるからである。図１８のスピンドルの正面図である。
【００６７】
機器がデッド位置に停止しないために、永久磁石を利用したが、実際には他の通常の構成装置を利用しても良い。また、永久磁石によるリミット装置でも他の通常の構成装置でも、いずれもシリンダボディ以外の場所に配置することができ、例えば、永久磁石型リミット装置をモータのロータとステータの間に取り付けてもよい。
【００６８】
七、上述した４つの実施例では、潤滑油通路の循環はスピンドルから吸入しピストンシャフトから排出してもよいが、ピストンシャフトから吸入しスピンドルから排出してもよい。
【００６９】
また、第４の実施例では、動作室をＶ７＝Ｖ８、Ｖ９＝Ｖ１０、Ｖ７≠Ｖ９にすると共に、相応する吸気・排気通路を設置すれば、更に１段圧縮を追加でき、より複数段の圧縮・膨張を実現することができる。
【符号の説明】
【００７０】
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  球面軸受け
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  永久磁石
１２  位置決めねじ
１３  スライダー
１４  シリンダボディＩＩ
１５  シリンダカバーＩＩ
１６  ダイヤルＩＩ
１７  支持軸
１８  シリンダボディＩＩＩ
１９  シリンダカバーＩＩＩ
２０  ピストンＩＩＩ
２１  ダイヤルＩＩＩ
２２  ピストンヒンジ受けＩＩＩ
２３  シリンダボディＩＶ
２４  シリンダカバーＩＶ
２５  ピストンＩＶ
２６  ダイヤルＩＶ
２７  ピストンヒンジ受けＩＶ
１０１  動作室Ｖ１、動作室Ｖ２の吸気・排気通路
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、動作室Ｖ９、動作室Ｖ１０の吸気・排気通路
２０１  動作室Ｖ１
２０２  動作室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
２０９  動作室Ｖ９
２１０  動作室Ｖ１０
３０１  Ａエアチャネル
３０２  Ｂエアチャネル
３０３  Ｃエアチャネル
３０４  Ｄエアチャネル
【図１】
0005020327.tif 000002
【図２】
0005020327.tif 000003
【図３】
0005020327.tif 000004
【図４】
0005020327.tif 000005
【図５】
0005020327.tif 000006
【図６】
0005020327.tif 000007
【図７】
0005020327.tif 000008
【図８】
0005020327.tif 000009
【図９】
0005020327.tif 000010
【図１０】
0005020327.tif 000011
【図１１】
0005020327.tif 000012
【図１２】
0005020327.tif 000013
【図１３】
0005020327.tif 000014
【図１４】
0005020327.tif 000015
【図１５】
0005020327.tif 000016
【図１６】
0005020327.tif 000017
【図１７】
0005020327.tif 000018
【図１８】
0005020327.tif 000019
【図１９】
0005020327.tif 000020
【図２０】
0005020327.tif 000021
【図２１】
0005020327.tif 000022
【図２２】
0005020327.tif 000023
【図２３】
0005020327.tif 000024
【図２４】
0005020327.tif 000025
【図２５】
0005020327.tif 000026
【図２６】
0005020327.tif 000027
【図２７】
0005020327.tif 000028
【図２８】
0005020327.tif 000029
【図２９】
0005020327.tif 000030
【図３０】
0005020327.tif 000031
【図３１】
0005020327.tif 000032
【図３２】
0005020327.tif 000033
【図３３】
0005020327.tif 000034
【図３４】
0005020327.tif 000035
【図３５】
0005020327.tif 000036
【図３６】
0005020327.tif 000037
【図３７】
0005020327.tif 000038
【図３８】
0005020327.tif 000039
【図３９】
0005020327.tif 000040
【図４０】
0005020327.tif 000041
【図４１】
0005020327.tif 000042
【図４２】
0005020327.tif 000043
【図４３】
0005020327.tif 000044
【図４４】
0005020327.tif 000045
【図４５】
0005020327.tif 000046
【図４６】
0005020327.tif 000047
【図４７】
0005020327.tif 000048
【図４８】
0005020327.tif 000049