(57)【要約】【課題】小型化が容易な気体圧力機関を提供する。【解決手段】出力回転部材４と、その周囲に平行に配置されたシリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃとを備える。シリンダ装置は、シリンダ体６１と、ピストン体６２と、ピストンロッド６３とを有し、シリンダ体６１の内部にはピストン体６２により区画される第１及び第２のキャビティ６４，６５が形成される。出力回転部材４の外周面には、出力回転部材の回転中心４ａと直交する面に対して傾きを持った経路の環状カム溝４３が形成されている。シリンダ体６１は回転中心４ａの方向に関し出力回転部材４に対して固定されている。ピストンロッド６３に対し保持部材６６を介して固定された係合ピン６７はカム溝４３と係合している。係合ピン６７が係合するカム溝４３の位置に応じて、シリンダ装置の第１及び第２のキャビティ６４，６５に対する気体の導入出を制御する手段を備える。【選択図】図１
2009007950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力回転軸を含み該出力回転軸の回転中心の周りで回転可能に支持された出力回転部材と、該出力回転部材の周囲に前記回転中心と平行な方向性をもって配置された複数のシリンダ装置とを備えており、
該シリンダ装置は、シリンダ体と、該シリンダ体に対して相対的に往復移動可能に収容されたピストン体と、該ピストン体に接続されたピストンロッドとを有しており、前記シリンダ体の内部には前記ピストン体により区画される第１及び第２のキャビティが形成され、
前記出力回転部材の外周面には、前記回転中心と直交する面に対して傾きを持った経路の環状カム溝が形成されており、
前記シリンダ装置の前記シリンダ体及びピストンロッドのうちの一方は前記回転中心の方向に関し前記出力回転部材に対して固定されており、前記回転中心の方向に関して前記シリンダ体及びピストンロッドのうちの他方に対し係合ピンが固定されており、該係合ピンは前記カム溝と係合しており、
前記係合ピンが係合する前記カム溝の位置に応じて、当該係合ピンに係る前記シリンダ装置の第１及び第２のキャビティに対する気体の導入及び排出を制御する気体導入出制御手段を備えることを特徴とする気体圧力機関。
【請求項２】
前記出力回転部材は支持基材により支持されており、前記回転中心の方向に関し前記出力回転部材に対して固定された前記シリンダ体又はピストンロッドは前記支持基材により支持されていることを特徴とする、請求項１に記載の気体圧力機関。
【請求項３】
前記シリンダ体が前記回転中心の方向に関し前記出力回転部材に対して固定されており、前記係合ピンは保持部材を介して前記ピストンロッドに取り付けられており、
前記気体導入出制御手段は、前記支持基材に形成され高圧気体源に接続された気体導入路と、前記支持基材に形成された気体排出路と、前記出力回転部材に形成され前記気体導入路と連通する導入気体流通路と、前記出力回転部材に形成され前記気体排出路と連通する排出気体流通路と、前記支持基材に形成され且つ前記係合ピンが係合する前記カム溝の位置に応じて前記導入気体流通路及び排出気体流通路を前記シリンダ装置の第１キャビティ又は第２キャビティと選択的に連通させる連通経路とを含んでなることを特徴とする、請求項２に記載の気体圧力機関。
【請求項４】
前記ピストンロッドが前記回転中心の方向に関し前記出力回転部材に対して固定されており、前記係合ピンは前記シリンダ体に取り付けられており、
前記気体導入出制御手段は、前記支持基材に形成され高圧気体源に接続された気体導入路と、前記支持基材に形成された気体排出路と、前記出力回転部材に形成され前記気体導入路と連通する導入気体流通路と、前記出力回転部材に形成され前記気体排出路と連通する排出気体流通路と、前記支持基材及びピストンロッドを通って形成され且つ前記係合ピンが係合する前記カム溝の位置に応じて前記導入気体流通路及び排出気体流通路を前記シリンダ装置の第１キャビティ又は第２キャビティと選択的に連通させる連通経路とを含んでなることを特徴とする、請求項２に記載の気体圧力機関。
【請求項５】
入力回転軸を含み該入力回転軸の回転中心の周りで回転可能に支持された入力回転部材と、該入力回転部材の周囲に前記回転中心と平行な方向性をもって配置された複数のシリンダ装置とを備えており、
該シリンダ装置は、シリンダ体と、該シリンダ体に対して相対的に往復移動可能に収容されたピストン体と、該ピストン体に接続されたピストンロッドとを有しており、前記シリンダ体の内部には前記ピストン体により区画される第１及び第２のキャビティが形成され、
前記入力回転部材の外周面には、前記回転中心と直交する面に対して傾きを持った経路の環状カム溝が形成されており、
前記シリンダ装置の前記シリンダ体及びピストンロッドのうちの一方は前記回転中心の方向に関し前記入力回転部材に対して固定されており、前記回転中心の方向に関して前記シリンダ体及びピストンロッドのうちの他方に対し係合ピンが固定されており、該係合ピンは前記カム溝と係合しており、
前記入力回転軸には回転駆動手段が接続されており、
前記係合ピンが係合する前記カム溝の位置に応じて、当該係合ピンに係る前記シリンダ装置の第１及び第２のキャビティにつき気体の吸入及び吐出がなされることを特徴とするエアーコンプレッサ。
【請求項６】
前記入力回転部材は支持基材により支持されており、前記回転中心の方向に関し前記入力回転部材に対して固定された前記シリンダ体又はピストンロッドは前記支持基材により支持されていることを特徴とする、請求項５に記載のエアーコンプレッサ。
【請求項７】
前記シリンダ体が前記回転中心の方向に関し前記入力回転部材に対して固定されており、前記係合ピンは保持部材を介して前記ピストンロッドに取り付けられており、
前記支持基材に形成された気体吸入路及び気体吐出路と、前記入力回転部材に形成され前記気体吸入路及び気体吐出路とそれぞれ連通する吸入気体流通路及び吐出気体流通路と、前記支持基材に形成され且つ前記係合ピンが係合する前記カム溝の位置に応じて前記吸入気体流通路及び吐出気体流通路を前記シリンダ装置の第１キャビティ又は第２キャビティと選択的に連通させる連通経路とが設けられていることを特徴とする、請求項６に記載のエアーコンプレッサ。
【請求項８】
前記ピストンロッドが前記回転中心の方向に関し前記入力回転部材に対して固定されており、前記係合ピンは前記シリンダ体に取り付けられており、
前記支持基材に形成された気体吸入路及び気体吐出路と、前記入力回転部材に形成され前記気体吸入路及び気体吐出路とそれぞれ連通する吸入気体流通路及び吐出気体流通路と、前記支持基材及びピストンロッドを通って形成され且つ前記係合ピンが係合する前記カム溝の位置に応じて前記吸入気体流通路及び吐出気体流通路を前記シリンダ装置の第１キャビティ又は第２キャビティと選択的に連通させる連通経路とが設けられていることを特徴とする、請求項６に記載のエアーコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気機関等の気体圧力機関及びエアーコンプレッサに関するものであり、特に往復運動と回転運動との間での駆動力変換を伴う気体圧力機関及びエアーコンプレッサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蒸気機関はシリンダ装置を用いている。このシリンダ装置は、シリンダ体と、該シリンダ体に対して往復移動可能に収容されたピストン体と、該ピストン体に接続されたピストンロッドとを有し、シリンダ体の内部にピストン体により区画される第１及び第２のキャビティが形成される。このシリンダ装置の第１及び第２のキャビティ内へと交互に高圧蒸気（高圧水蒸気）を導入することで、シリンダ体内部でピストン体を往復移動させ、これにより得られる往復動エネルギーをピストンロッドに接続されたクランク機構を介して、出力回転軸へと伝達し、これにより往復動運動から回転運動への駆動力変換を行っている。
【０００３】
このような蒸気機関で使用される高圧蒸気の代わりに圧縮された高圧空気等の高圧気体を用いて同等な機関を構成することができる。このような蒸気機関その他の機関を総称して気体圧力機関という。このような気体圧力機関については、たとえば特開平７−２１７４０２号公報（特許文献１）に記載がある。
【特許文献１】特開平７−２１７４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、以上のような従来の気体圧力機関では、出力回転軸の方向とシリンダ装置のピストンの往復運動の方向とが大略直交するので、装置の小型化が困難であった。
【０００５】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みて、小型化が容易な気体圧力機関を提供することを目的とするものである。
【０００６】
また、本発明は、そのような気体圧力機関と同等な主要部構成を持ち且つ駆動力伝達経路を逆転させたエアーコンプレッサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
出力回転軸を含み該出力回転軸の回転中心の周りで回転可能に支持された出力回転部材と、該出力回転部材の周囲に前記回転中心と平行な方向性をもって配置された複数のシリンダ装置とを備えており、
該シリンダ装置は、シリンダ体と、該シリンダ体に対して相対的に往復移動可能に収容されたピストン体と、該ピストン体に接続されたピストンロッドとを有しており、前記シリンダ体の内部には前記ピストン体により区画される第１及び第２のキャビティが形成され、
前記出力回転部材の外周面には、前記回転中心と直交する面に対して傾きを持った経路の環状カム溝が形成されており、
前記シリンダ装置の前記シリンダ体及びピストンロッドのうちの一方は前記回転中心の方向に関し前記出力回転部材に対して固定されており、前記回転中心の方向に関して前記シリンダ体及びピストンロッドのうちの他方に対し係合ピンが固定されており、該係合ピンは前記カム溝と係合しており、
前記係合ピンが係合する前記カム溝の位置に応じて、当該係合ピンに係る前記シリンダ装置の第１及び第２のキャビティに対する気体の導入及び排出を制御する気体導入出制御手段を備えることを特徴とする気体圧力機関、
が提供される。
【０００８】
本発明の一態様においては、前記出力回転部材は支持基材により支持されており、前記回転中心の方向に関し前記出力回転部材に対して固定された前記シリンダ体又はピストンロッドは前記支持基材により支持されている。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記シリンダ体が前記回転中心の方向に関し前記出力回転部材に対して固定されており、前記係合ピンは保持部材を介して前記ピストンロッドに取り付けられており、前記気体導入出制御手段は、前記支持基材に形成され高圧気体源に接続された気体導入路と、前記支持基材に形成された気体排出路と、前記出力回転部材に形成され前記気体導入路と連通する導入気体流通路と、前記出力回転部材に形成され前記気体排出路と連通する排出気体流通路と、前記支持基材に形成され且つ前記係合ピンが係合する前記カム溝の位置に応じて前記導入気体流通路及び排出気体流通路を前記シリンダ装置の第１キャビティ又は第２キャビティと選択的に連通させる連通経路とを含んでなる。
【００１０】
本発明の一態様においては、前記ピストンロッドが前記回転中心の方向に関し前記出力回転部材に対して固定されており、前記係合ピンは前記シリンダ体に取り付けられており、前記気体導入出制御手段は、前記支持基材に形成され高圧気体源に接続された気体導入路と、前記支持基材に形成された気体排出路と、前記出力回転部材に形成され前記気体導入路と連通する導入気体流通路と、前記出力回転部材に形成され前記気体排出路と連通する排出気体流通路と、前記支持基材及びピストンロッドを通って形成され且つ前記係合ピンが係合する前記カム溝の位置に応じて前記導入気体流通路及び排出気体流通路を前記シリンダ装置の第１キャビティ又は第２キャビティと選択的に連通させる連通経路とを含んでなる。
【００１１】
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
入力回転軸を含み該入力回転軸の回転中心の周りで回転可能に支持された入力回転部材と、該入力回転部材の周囲に前記回転中心と平行な方向性をもって配置された複数のシリンダ装置とを備えており、
該シリンダ装置は、シリンダ体と、該シリンダ体に対して相対的に往復移動可能に収容されたピストン体と、該ピストン体に接続されたピストンロッドとを有しており、前記シリンダ体の内部には前記ピストン体により区画される第１及び第２のキャビティが形成され、
前記入力回転部材の外周面には、前記回転中心と直交する面に対して傾きを持った経路の環状カム溝が形成されており、
前記シリンダ装置の前記シリンダ体及びピストンロッドのうちの一方は前記回転中心の方向に関し前記入力回転部材に対して固定されており、前記回転中心の方向に関して前記シリンダ体及びピストンロッドのうちの他方に対し係合ピンが固定されており、該係合ピンは前記カム溝と係合しており、
前記入力回転軸には回転駆動手段が接続されており、
前記係合ピンが係合する前記カム溝の位置に応じて、当該係合ピンに係る前記シリンダ装置の第１及び第２のキャビティにつき気体の吸入及び吐出がなされることを特徴とするエアーコンプレッサ、
が提供される。
【００１２】
本発明の一態様においては、前記入力回転部材は支持基材により支持されており、前記回転中心の方向に関し前記入力回転部材に対して固定された前記シリンダ体又はピストンロッドは前記支持基材により支持されている。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記シリンダ体が前記回転中心の方向に関し前記入力回転部材に対して固定されており、前記係合ピンは保持部材を介して前記ピストンロッドに取り付けられており、前記支持基材に形成された気体吸入路及び気体吐出路と、前記入力回転部材に形成され前記気体吸入路及び気体吐出路とそれぞれ連通する吸入気体流通路及び吐出気体流通路と、前記支持基材に形成され且つ前記係合ピンが係合する前記カム溝の位置に応じて前記吸入気体流通路及び吐出気体流通路を前記シリンダ装置の第１キャビティ又は第２キャビティと選択的に連通させる連通経路とが設けられている。
【００１４】
本発明の一態様においては、前記ピストンロッドが前記回転中心の方向に関し前記入力回転部材に対して固定されており、前記係合ピンは前記シリンダ体に取り付けられており、前記支持基材に形成された気体吸入路及び気体吐出路と、前記入力回転部材に形成され前記気体吸入路及び気体吐出路とそれぞれ連通する吸入気体流通路及び吐出気体流通路と、前記支持基材及びピストンロッドを通って形成され且つ前記係合ピンが係合する前記カム溝の位置に応じて前記吸入気体流通路及び吐出気体流通路を前記シリンダ装置の第１キャビティ又は第２キャビティと選択的に連通させる連通経路とが設けられている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、小型化が容易な気体圧力機関またはエアーコンプレッサが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は本発明による気体圧力機関の一実施形態を示す分解斜視図であり、図２は本実施形態の部分分解斜視図であり、図３は本実施形態の斜視図であり、図４は本実施形態の平面図であり、図５は本実施形態の縦断面図である。
【００１８】
本実施形態の気体圧力機関は、作動高圧気体として高圧蒸気（高圧水蒸気）を使用する蒸気機関である。高圧蒸気は、常法により作成され、不図示のタンクに貯留されている。
【００１９】
本実施形態は、支持基材２により出力回転部材４及び複数（図では３つ）のシリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃが支持されている。尚、図１では支持基材は示されていない。
【００２０】
出力回転部材４は、支持基材２に対して回転中心４ａの周りで回転可能に支持された出力回転軸４１及び該出力回転軸４１より大径の円筒形状カム部４２を含む。カム部４２の外周面には、環状カム溝４３が形成されている。環状カム溝４３は、特に図５に示されているように、出力回転軸４１の回転中心即ち出力回転部材４の回転中心４ａと直交する面に対して傾きθを持った経路を有する。
【００２１】
特に図２〜図４に示されているように、シリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、出力回転部材４の周囲に均等に配置されており、即ち平面視で出力回転部材４の周方向に関して互いに１２０度の角度位置にて回転中心４ａから等距離の位置に配置されている。シリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、出力回転部材４の回転中心４ａと平行な方向性をもって配列されている。
【００２２】
シリンダ装置６Ａは、シリンダ体６１と、該シリンダ体に対して相対的に上下方向に往復移動可能に収容されたピストン体６２と、該ピストン体に接続されたピストンロッド６３とを有しており、シリンダ体６１の内部にはピストン体６２により区画される第１キャビティ（上側のキャビティ）６４及び第２キャビティ（下側のキャビティ）６５が形成されている。他のシリンダ装置６Ｂ，６Ｃも同様な構成を有する。シリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、ダブルアクションタイプであり、後述のように各キャビティ６４，６５に対して高圧蒸気導入及び蒸気排出行うための経路が接続される。
【００２３】
各シリンダ装置のシリンダ体６１は、出力回転部材４の回転中心４ａの方向に関し出力回転部材４に対して固定されている。一方、各シリンダ装置のピストンロッド６３には、保持部材６６を介して係合ピン６７が取り付けられている。これにより、出力回転部材４の回転中心４ａの方向に関して、係合ピン６７はピストンロッド６３に対して固定されている。該係合ピン６７は、カム部４２の環状カム溝４３と係合している。係合ピン６７は、カム溝４３に対する相対移動の際の摩擦力を低減するために、突出方向の回動中心の周りで保持部材６７に対して回動可能となるようにベアリングを介して保持されている。
【００２４】
ここで、係合ピン６７が係合するカム溝４３の位置に応じて、当該係合ピンが取り付けられたピストンロッド６３に係るシリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃの第１及び第２のキャビティ６４，６５に対する高圧蒸気の導入及び蒸気の排出が制御される。このような蒸気導入出の制御のための手段として、次のような構造が採用されている。即ち、支持基材２に形成され不図示の高圧蒸気源に接続された高圧蒸気導入路８１と、支持基材２に形成された蒸気排出路８２と、出力回転部材４に形成され高圧蒸気導入路８１と連通する導入高圧蒸気流通路８３と、出力回転部材４に形成され蒸気排出路８２と連通する排出蒸気流通路８４と、支持基材２に形成され且つ係合ピン６７が係合するカム溝４３の位置に応じて導入高圧蒸気流通路８３及び排出蒸気流通路８４を各シリンダ装置の第１キャビティ６４又は第２キャビティ６５と選択的に連通させる連通経路８５とを含んでなる蒸気導入出制御手段が採用されている。
【００２５】
次に、本実施形態の動作を、図６を参照しながら説明する。
【００２６】
図６には、係合ピン６７が係合するカム溝４３の位置が異なる２つのシリンダ装置の状態が示されている（右側の状態のシリンダ装置を符号６Ａで示し、左側の状態のシリンダ装置を符号６Ａ’で示す）。図６のＡ断面では、支持基材２に形成され高圧蒸気源に接続された高圧蒸気導入路８１が、出力回転部材４に形成された導入高圧蒸気流通路８３と連通している。図６のＢ断面では、支持基材２に形成された蒸気排出路８２が、出力回転部材４に形成された排出蒸気流通路８４と連通している。図６のＣ断面では、支持基材２に形成された連通経路８５により、左側に位置するシリンダ装置６Ａ’の上側の第１キャビティ６４と導入高圧蒸気流通路８３とが連通せしめられ、右側に位置するシリンダ装置６Ａの上側の第１キャビティ６４と排出蒸気流通路８４とが連通せしめられている。図６のＤ断面では、支持基材２に形成された連通経路８５により、右側に位置するシリンダ装置６Ａの下側の第２キャビティ６５と導入高圧蒸気流通路８３とが連通せしめられ、左側に位置するシリンダ装置６Ａ’の下側の第２キャビティ６５と排出蒸気流通路８４とが連通せしめられている。
【００２７】
かくして、右側に位置するシリンダ装置６Ａのピストン体６２及びピストンロッド６３並びに保持部材６６及び係合ピン６７は上向きに移動し、左側に位置するシリンダ装置６Ａ’のピストン体６２及びピストンロッド６３並びに保持部材６６及び係合ピン６７は下向きに移動し、係合ピン６７とカム溝４３との係合により出力回転部材４が回転中心４ａの周りで矢印の向きに回転せしめられる。カム溝４３の最下位置及びその近傍並びに最上位置及びその近傍に係合ピン６７が係合する時には、上記Ｃ断面及びＤ断面での高圧蒸気流通路８３と連通経路８５との連通並びに排出蒸気流通路８４と連通経路８５との連通が断たれ、死点となる（図５参照）。その後、出力回転部材４の回転に伴い、各シリンダ装置の各キャビティに対する高圧蒸気の導入及び蒸気の排出が逆転し、以下同様にして出力回転部材４が回転せしめられる。３つのシリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃが回転中心４ａの周りで角度１２０度ずれて配置されているので、シリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃについての死点が同時に重なって現れることはなく、ピストンロッド６３の往復運動から出力回転部材４の回転運動への駆動力の変換は継続してなされる。
【００２８】
このような駆動力変換を良好に行うためには、上記カム溝４３の角度θの値は４５度以上であるのが好ましい。また、回転中心４ａの方向の装置寸法を過度に大きくしないためには、上記カム溝の角度θの値は７０度以下とするのが好ましい。尚、本実施形態では環状カム溝４３が出力回転部材４の回転中心４ａと直交する面に対して傾きθを持った平面上にある経路を有するものとされているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、ピストンロッド６３の往復運動と出力回転部材４の回転運動との関係に要求される特性に応じて環状カム溝４３の経路を曲面上または平面と曲面との複合面上にあるものとしてもよい。たとえば、上記実施形態では、回転中心４ａの周りで角度０度の位置から角度１８０度の位置まででカム溝４３が最下位置から最上位置へと至り且つ角度１８０度の位置から角度３６０度（０度）の位置まででカム溝４３が最上位置から最下位置へと至っており、これによりピストンロッド６３が１往復する間に出力回転部材４が１回転するが、本発明においては、たとえば、回転中心４ａの周りで角度０度の位置から角度９０度の位置まででカム溝４３が最下位置から最上位置へと至り且つ角度９０度の位置から角度１８０度の位置まででカム溝４３が最上位置から最下位置へと至り、角度１８０度の位置から角度２７０度の位置まででカム溝４３が最下位置から最上位置へと至り且つ角度２７０度の位置から角度３６０度（０度）の位置まででカム溝４３が最上位置から最下位置へと至るようにし、ピストンロッド６３が２往復する間に出力回転部材４が１回転するようにしてもよい。
【００２９】
また、本発明において、環状カム溝の経路が回転中心４ａと直交する面に対して持つ傾きは、経路の全体についてである必要はなく、経路の一部についてであってもよい。
【００３０】
また、以上の実施形態では、気体導入出制御手段として支持基材２及び出力回転部材４に形成された経路の組み合わせからなものを使用しており、これによれば高圧気体源との接続配管等の外部との接続経路を簡素化することができ、装置構成が一層簡単化される。しかし、本発明は、必ずしもこれに限定されるものではなく、各シリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃにつき個別に高圧気体源との接続配管等の外部との接続経路を設けておき、出力回転部材４の回転位相を別途検出し、これに基づき各シリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃの動作を気体導入出制御手段で制御するようなものでもよい。
【００３１】
以上のような本実施形態の気体圧力機関によれば、シリンダ装置のシリンダ体６１に対するピストン体６２及びピストンロッド６３の相対的往復移動の方向と出力回転部材４の回転中心４ａとが互いに平行であるので、小型化が容易である。
【００３２】
図７は本発明による気体圧力機関の他の実施形態を示す分解斜視図であり、図８は本実施形態の部分斜視図であり、図９は本実施形態の斜視図であり、図１０は本実施形態の平面図であり、図１１は本実施形態の縦断面図である。これらの図において、図１〜図６におけると同様な機能を有する部材または部分には同一の符号が付されている。
【００３３】
本実施形態では、各シリンダ装置のピストンロッド６３は、出力回転部材４の回転中心４ａの方向に関し出力回転部材４に対して固定されている。一方、各シリンダ装置のシリンダ体６１には、係合ピン６７が取り付けられている。該係合ピン６７は、カム部４２の環状カム溝４３と係合している。また、シリンダ体６１には、係合ピン６７とは反対側となる位置に、同様なガイドピン６８が取り付けられている。このガイドピン６８は、支持基材２に設けられた上下方向のガイド溝２１と係合しており、該ガイド溝２１に沿って往復移動可能である。
【００３４】
ここで、係合ピン６７が係合するカム溝４３の位置に応じて、当該係合ピンが取り付けられたシリンダ体６１に係るシリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃの第１及び第２のキャビティ６４，６５に対する高圧蒸気の導入及び蒸気の排出が制御される。このような蒸気導入出の制御のための手段として、上記図１〜図６の実施形態に関して説明したものと同様な構造が採用されている。但し、本実施形態では、係合ピン６６が係合するカム溝４３の位置に応じて導入高圧蒸気流通路８３及び排出蒸気流通路８４を各シリンダ装置の第１キャビティ６４又は第２キャビティ６５と選択的に連通させる連通経路８５は、支持基材２及びピストンロッド６３に形成されている。
【００３５】
次に、本実施形態の動作を、図１２を参照しながら説明する。本実施形態は、上記図１〜図６の実施形態とは、出力回転部材４に対し回転中心４ａの方向に相対的に往復移動する部材がピストン体６２、ピストンロッド６３及び保持部材６６からシリンダ体６１へと変更されている点が異なるが、係合ピン６７とカム溝４３との係合による駆動力伝達の本質は同等である。
【００３６】
図１２には、係合ピン６７が係合するカム溝４３の位置が異なる２つのシリンダ装置６Ａの状態が示されている（右側の状態のシリンダ装置を符号６Ａで示し、左側の状態のシリンダ装置を符号６Ａ’で示す）。
【００３７】
右側のシリンダ装置６Ａのシリンダ体６１、係合ピン６７及びガイドピン６８は上向きに移動し最上位置の僅かに下に位置しており、第１キャビティ６４の体積は最大値に近く第２キャビティ６５の体積は最小値に近い。一方、左側のシリンダ装置６Ａ’のシリンダ体６１、係合ピン６７及びガイドピン６８は下向きに移動し最下位置の僅かに上に位置しており、第１キャビティ６４の体積は最小値に近く第２キャビティ６５の体積は最大値に近い。
【００３８】
係合ピン６７とカム溝４３との係合により出力回転部材４が回転中心４ａの周りで回転せしめられる。カム溝４３の最下位置及びその近傍並びに最上位置及びその近傍に係合ピン６７が係合する時（図１２の状態の僅かに後）には、高圧蒸気流通路８３と連通経路８５との連通並びに排出蒸気流通路８４と連通経路８５との連通が断たれ、死点となる。その後、出力回転部材４の回転に伴い、各シリンダ装置の各キャビティに対する高圧蒸気の導入及び蒸気の排出が逆転し、以下同様にして出力回転部材４が回転せしめられる。３つのシリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃが回転中心４ａの周りで角度１２０度ずれて配置されているので、シリンダ装置６Ａ，６Ｂ，６Ｃについての死点が重なって現れることはなく、シリンダ体６１の往復運動から出力回転部材４の回転運動への駆動力の変換は継続してなされる。
【００３９】
本実施形態の作用効果は、本質的には、上記図１〜図６に関し説明した実施形態のものと同等である。
【００４０】
以上、気体圧力機関の実施形態を説明したが、これらの実施形態の基本構造において入力側と出力側とを逆にしてエアーコンプレッサを構成することができる。
【００４１】
即ち、出力回転部材４を入力回転部材（４）として使用し、出力回転軸４１を入力回転軸（４１）として使用し、該入力回転軸（４１）に回転駆動手段たとえば電動モータの出力軸を接続し、高圧蒸気導入路８１を気体吸入路（８１）として使用し、蒸気排出路８２を気体吐出路（８２）として使用し、導入高圧蒸気流通路８３を吸入気体流通路（８３）として使用し、排出蒸気流通路８４を吐出気体流通路（８４）として使用する。連通経路８５は、係合ピン６７が係合するカム溝４３の位置に応じて吸入気体流通路（８３）及び吐出気体流通路（８４）をシリンダ装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃの第１キャビティ６４又は第２キャビティ６５と選択的に連通させる。
【００４２】
電動モータなどの回転駆動手段により入力回転軸（４１）を駆動回転させることで入力回転部材（４）を回転中心４ａの周りで回転させる。これに伴い、係合ピン６７とカム部４２の環状カム溝４３との係合に基づき、各シリンダ装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃにおいてシリンダ体６１に対するピストン体６２及びピストンロッド６３の相対的往復運動が生ぜしめられる。これにより、各シリンダ装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃにおいて第１及び第２のキャビティ６４，６５の体積が交互に増加及び減少し、これを繰り返す。ここで、コンプレッサ作用を実現するために、各シリンダ装置の体積縮小過程にある第１及び第２のキャビティ６４，６５のそれぞれについては、吐出気体流通路（８４）と連通経路８５との連通が体積縮小過程の最終段階においてのみ実現するように、入力回転部材（４）のカム部４２の外周面における吐出気体流通路（８４）の開口の形状及び配置並びに該開口に対応する支持基材２の内周面における連通経路８５の開口の形状及び配置を設定しておく。
【００４３】
カム溝４３の最下位置及びその近傍並びに最上位置及びその近傍に係合ピン６７が係合する時には、吸入気体流通路（８３）と連通経路８５との連通並びに吐出気体流通路（８４）と連通経路８５との連通が断たれ、死点となる。その後、入力回転部材（４）の回転に伴い、各シリンダ装置の各キャビティに対する体積減少過程及び体積増加過程が逆転し、以下同様にして気体吐出路（８２）からの圧縮気体の吐出がなされる。
【００４４】
以上のようなエアーコンプレッサにおける入力回転部材（４）から各シリンダ装置への駆動力変換を良好に行うためには、カム溝４３の角度θの値は４５度以下であるのが好ましい。また、十分な圧縮比を得るためには、上記カム溝の角度θの値は２０度以上とするのが好ましい。
【００４５】
以上のような本実施形態のエアーコンプレッサによれば、シリンダ装置のシリンダ体６１に対するピストン体６２及びピストンロッド６３の相対的往復移動の方向と入力回転部材（４）の回転中心４ａとが互いに平行であるので、小型化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による気体圧力機関の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の実施形態の部分分解斜視図である。
【図３】図１の実施形態の斜視図である。
【図４】図１の実施形態の平面図である。
【図５】図１の実施形態の縦断面図である。
【図６】図１の実施形態の動作説明図である。
【図７】本発明による気体圧力機関の他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図８】図７の実施形態の部分斜視図である。
【図９】図７の実施形態の斜視図である。
【図１０】図７の実施形態の平面図である。
【図１１】図７の実施形態の縦断面図である。
【図１２】図７の実施形態の動作説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
２  支持基材
２１  ガイド溝
４  出力回転部材
４ａ  回転中心
４１  出力回転軸
４２  カム部
４３  環状カム溝
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ  シリンダ装置
６１  シリンダ体
６２  ピストン体
６３  ピストンロッド
６４  第１のキャビティ
６５  第２のキャビティ
６６  保持部材
６７  係合ピン
６８  ガイドピン
８１  高圧蒸気導入路
８２  蒸気排出路
８３  導入高圧蒸気流通路
８４  排出蒸気流通路
８５  連通経路
【図１】
2009007950.tif 000003
【図２】
2009007950.tif 000004
【図３】
2009007950.tif 000005
【図４】
2009007950.tif 000006
【図５】
2009007950.tif 000007
【図６】
2009007950.tif 000008
【図７】
2009007950.tif 000009
【図８】
2009007950.tif 000010
【図９】
2009007950.tif 000011
【図１０】
2009007950.tif 000012
【図１１】
2009007950.tif 000013
【図１２】
2009007950.tif 000014