CN103080548B - 流体旋转机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体旋转机械，该流体旋转机械通过减少部件件数而简化阀构造，并减少吸入和喷出流体的外部连接管路，从而能够减小设置面积。该流体旋转机械是如下的四头的流体旋转机械：使双头活塞（7、8）呈十字状交叉地配置在缸体（21）内，仅利用以外套的方式组装于偏心地连接于轴（4）的曲柄轴（5）的两端的第一配重件、第二配重件（9、10）实现包含双头活塞（7、8）在内的旋转部件之间的旋转平衡，通过轴（4）的旋转使双头活塞（7、8）在缸体（21）内直线往返运动，其中，在壳体（3）内以与轴（4）呈同轴状的方式且以能够与轴（4）一体地旋转的方式组装有用于切换向各缸体室（25）吸入流体的吸入动作和自各缸体室（25）喷出流体的喷出动作的旋转阀（23、24）。

Description

流体旋转机械

技术领域

本发明涉及一种例如气压泵（日文：気送ポンプ）、液压泵（日文：液送ポンプ）、真空泵、气动压缩机、多级压缩机、流体马达等流体旋转机械。 

背景技术

在气压泵、液压泵等流体旋转机械中，主流是利用与曲柄轴连结的活塞组的往返运动反复吸入和送出流体的往复式驱动方式，但也提出了一种旋转式的流体旋转机械，该旋转式的流体旋转机械交叉地配置有一组双头活塞，利用内摆线的原理通过轴的旋转使与曲柄轴连结的双头活塞直线往返运动来反复吸入和送出流体，其实现了小型化，延长了冲程（参照专利文献1）。 

在上述流体旋转机械中，例如，在图27所示的液压泵501中，供双头活塞滑动的4个缸体的各缸体分别需要吸入口502和喷出口503，并且还需要未图示的例如板簧方式的吸气阀和排气阀。这样一来，不仅增加了部件件数，还导致引领（日文：引き回す）与各吸入口和喷出口相连接的管路（管）的配管构造变得复杂，同时，也需要设置空间。 

另外，如图28所示，在进行向各缸体室504内吸入流体的吸入动作或者从各缸体室504内喷出流体的喷出动作的开闭阀505是板簧方式的情况下，为了吸入（喷出）流体，需要形成为使流体压力F1×流路A截面积＞（板簧的弹簧力＋在缸体室内作用于板簧的流体压力F0×板簧的φB部表面积）的结构，因此，打开或关闭阀所需要的流体的压力损失较大。 

先行技术文献 

发明内容

专利文献 

专利文献1：日本特开昭56－141079号公报 

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种流体旋转机械，该流体旋转机械能够减少损失，并且，通过减少部件件数而简化阀构造，并减少供吸入流体和喷出流体的外部连接管路，从而能够减小设置面积。 

用于解决问题的技术手段

为了达到上述目的，本发明具有以下的结构。 

一种流体旋转机械，其为四头的流体旋转机械，具有：第一曲柄轴，其以相对于轴的轴心偏心的方式组装于该轴，并以能够借助半径r的第一虚拟曲柄轴臂以该轴为中心旋转的方式组装；活塞复合体，其具有偏心筒体，该偏心筒体由第一筒体和多个第二筒体形成，该第一筒体呈同心状地嵌合于上述第一曲柄轴，该多个第二筒体与该第一筒体的轴向两侧连续，将相对于该第一筒体的轴心偏心的第二虚拟曲柄轴作为轴心，该活塞复合体的第一双头活塞嵌合于一个第二筒体，第二双头活塞嵌合于与另一个第二筒体，该第一双头活塞和该第二双头活塞以相互交叉的状态配置在缸体内，并且能够借助半径r的第二虚拟曲柄轴臂以上述第一曲柄轴为中心旋转；以及第一配重件、第二配重件，其以外套的方式组装于上述第一曲柄轴的两端，在仅利用上述第一配重件、第二配重件实现第一双头活塞、第二双头活塞以第二虚拟曲柄轴为中心旋转的第一旋转平衡、上述活塞复合体以第一曲柄轴为中心旋转的第二旋转平衡以及上 述第一曲柄轴和活塞复合体以上述轴为中心旋转的第三旋转平衡的状态下，通过该轴的旋转使上述第一双头活塞和上述第二双头活塞在上述缸体内直线往返运动，该流体旋转机械的特征在于，在壳体内以与上述轴呈同轴状的方式且以能够与上述轴一体地旋转的方式组装有用于切换向各缸体室吸入流体的吸入动作和自各缸体室喷出流体的喷出动作的旋转阀，在上述旋转阀的外周面形成有槽宽在一部分上不同的流路槽，共用上述流路槽而在上述壳体中形成有将上述流路槽和外部流路连通起来的流路和能够将上述流路槽和缸体室连通起来的流路。 

采用上述结构，通过轴的旋转使双头活塞直线往返运动，利用以与轴呈同轴状的方式且以能够旋转的方式组装在壳体内的旋转阀来切换向各缸体室吸入流体的吸入动作和自各缸体室喷出流体的喷出动作。由此，能够将与连通于各缸体室的吸入口和喷出口相连接的配管集成为一个，通过减少部件件数而简化阀构造，并减少供吸入流体和喷出流体的外部连接管路，从而能够减小设置面积。 

另外，仅利用以外套的方式组装于曲柄轴两端的第一配重件、第二配重件实现包含双头活塞在内的旋转部件之间的旋转平衡，因此，能够抑制由旋转引起的振动，降低损失。 

另外，使上述的双头活塞呈十字状交叉地配置在缸体内、通过轴的旋转使双头活塞直线往返运动的结构是通过如下方式实现的，即，当使轴旋转时，半径r的第一曲柄轴以该轴为中心旋转，组装有双头活塞的活塞复合体以该第一曲柄轴为中心旋转，从而，第一双头活塞、第二双头活塞沿着第二虚拟曲柄轴的、以轴为中心的半径2r的滚圆的径向（内摆线的轨迹）直线往返运动。 

另外，该流体旋转机械的特征还在于，上述旋转阀具有吸入流体用阀和喷出流体用阀。 

采用上述结构，旋转阀具有吸入流体用阀和喷出流体用阀，因此，在四头的流体旋转机械中，能够将通常需要八处的阀最少减少到两处。 

另外，该流体旋转机械的特征还在于，上述旋转阀与以外套的方式组装于曲柄轴两端部的第一配重件、第二配重件一体地形成，上述流路槽具有相对于在阀外周面的整周以预定宽度形成的周槽扩幅而成的扩幅槽，该扩幅槽形成为相对于轴的轴向呈点对称。 

采用上述结构，旋转阀的部件件数较少，能够紧凑地将旋转阀组装于壳体。在该情况下，当流路槽具有相对于在阀外周面的整周以预定宽度形成的周槽扩幅而成的扩幅槽，该扩幅槽形成为相对于轴的轴向呈点对称时，能够准确地进行由扩幅槽实现的吸入或喷出的切换动作。 

或者，该流体旋转机械的特征在于，在以能够旋转的方式轴支承于上述壳体的第一配重件、第二配重件中的一个配重件侧一体地设有吸入流体用和喷出流体用的旋转阀，同时设有一对流路槽，该一对流路槽各具有一个相对于在上述阀外周面的整周以预定宽度形成的周槽扩幅而成的扩幅槽，两个上述扩幅槽的轴向宽度互补。 

采用上述结构，同时设有一对流路槽，该一对流路槽各具有一个相对于在阀外周面的整周以预定宽度形成的周槽扩幅而成的扩幅槽，不仅能够利用扩幅槽切换吸入或喷出，当两个扩幅槽的轴向宽度互补时，还易于实现配重件的平衡，能够抑制 由旋转引起的振动而实现静音化。 

发明的效果

采用本发明的流体旋转机械，能够减少损失，并且，通过减少部件件数而简化阀构造，并减少供吸入流体和喷出流体的外部连接管路，从而能够减小设置面积。 

附图说明

图1是流体旋转机械的立体图。 

图2是图1的局部剖视图。 

图3是图1的垂直方向剖视图。 

图4A和图4B是第一旋转阀、第二旋转阀的主视图和立体图。 

图5A～图5C是图4A和图4B的主视图、左侧视图和后视图。 

图6A～图6D是第一旋转阀的主视图、A－A剖视图、立体图和垂直剖视图。 

图7A～图7E是表示壳体和缸体的组装状态的立体图、主视图、右侧视图、B－B剖视图和C－C剖视图。 

图8A～图8F是第一壳体的立体图、主视图、D－D剖视图、E－E剖视图、F－F剖视图和G－G剖视图。 

图9A～图9E是利用旋转阀的旋转进行的流体的吸入动作和喷出动作的切换动作说明图。 

图10A～图10D是表示第一旋转阀、第二旋转阀与活塞位置相对应的吸入喷出动作的转换的示意图。 

图11A～图11D是表示第一旋转阀、第二旋转阀与活塞位置相对应的吸入喷出动作的转换的示意图。 

图12是流体旋转机械的分解立体图。 

图13A～图13D是表示在壳体与缸体的流路的接缝处设有 密封件的一例的说明图。 

图14A和图14B是图1的垂直方向剖视图和表示壳体与旋转阀的密封构造的局部剖视图。 

图15A和图15B是用于另一例的压缩性流体的第一旋转阀、第二旋转阀的主视图和立体图。 

图16A～图16F是图15A和图15B的第一旋转阀的主视图、左侧视图、后视图、右侧视图、I－I剖视图和立体图。 

图17A～图17D是表示第一旋转阀、第二旋转阀与活塞位置相对应的吸入喷出动作的转换的示意图。 

图18A～图18D是表示第一旋转阀、第二旋转阀与活塞位置相对应的吸入喷出动作的转换的示意图。 

图19A～图19D是将旋转阀集成地设置于第一配重件、第二配重件中的一配重件侧的流体旋转机械的主视图、立体图、J－J剖视图和表示壳体与旋转阀的密封构造的局部剖视图。 

图20A～图20E是第一旋转阀的主视图、左侧视图、后视图、右侧视图和立体图。 

图21A～图21H是将旋转阀和配重件做成独立构件的情况下的剖视图及旋转阀的立体图、主视图、左侧视图、K－K剖视图、分解主视图、分解左侧视图和分解立体图。 

图22是另一例的流体旋转机械的立体图。 

图23是图22的局部剖视图。 

图24是图22的垂直剖视图。 

图25是图22的流体旋转机械的分解立体图。 

图26A～图26E是缸体的主视图、左侧视图、俯视图、L－L剖视图和立体图。 

图27是表示以往的流体旋转机械的阀构造的立体图。 

图28是表示吸入阀（开闭阀）的构造的说明图。 

具体实施方式

下面，基于附图详细说明用于实施发明的一实施方式。首先，参照图1～图15A、图15B对作为一例的用于非压缩性的流体的流体旋转机械、例如液压泵进行说明。 

在图1中，轴4（输入输出轴）以能够旋转的方式轴支承于由第一壳体1和第二壳体2构成的壳体3。利用螺栓3a使第一壳体1和第二壳体2的四角螺纹接合而将第一壳体1和第二壳体2组装成一体（参照图12）。如图2所示，能够以第一曲柄轴5为中心地旋转的偏心筒体6（参照图3）收容在该壳体3内，借助轴承组装于该偏心筒体6的第一双头活塞7和第二双头活塞8（下面将它们称作“活塞复合体P”，参照图2）呈十字状交叉且以能够旋转的方式收容在该壳体3内。下面，将具体地进行说明。 

在图3中，第一曲柄轴5相对于轴4的轴心偏心地与该轴4相连结。在本实施方式中，轴4与第一配重件9一体地形成。另外，也可以在第二配重件10侧也形成有轴。第一配重件9、第二配重件10分别以外套的方式组装于第一曲柄轴5的两轴端部。在第一曲柄轴5的两轴端部沿着其轴向分别形成有狭缝5a。在各狭缝5a中，沿着与第一曲柄轴5正交的方向设有销孔5b。销孔5b的孔径大于狭缝5a的宽度，销孔5b形成为与狭缝5a的一部分重叠。使第一配重件9的销孔9a、第二配重件10的销孔10a（参照图4B、图5B）与销孔5b彼此对准，而将第一配重件9、第二配重件10嵌合于第一曲柄轴5的两端部。 

在图6A、图6D中，在第一配重件9的轴部分别设有螺栓孔9b和销孔9a，在第二配重件10的轴部分别设有螺栓孔10b（未图示）和销孔10a。以将该销孔9a、10a和第一曲柄轴5的销孔 5b（参照图3）连通起来的方式使它们彼此对准，而将第一配重件9、第二配重件10嵌合于第一曲柄轴5，将销11a（参照图3）嵌入相互连通的销孔9a、5b中，将销11b（参照图3）嵌入相互连通的销孔10a、5b中。然后，将螺栓12a嵌入到螺栓孔9b中，将螺栓12b嵌入到螺栓孔10b（未图示）中，而缩窄狭缝5a和销孔5b的宽度，从而防止销11a、11b脱落而将第一配重件9、第二配重件10一体地组装于第一曲柄轴5的两端部（参照图4A、图4B）。由此，能够使连结于第一曲柄轴5的两轴端部的第一配重件9、第二配重件10在轴线直角方向上的组装精度提高。 

在图3中，一体形成于第一配重件9的轴4由组装在第一配重件9与第一壳体1之间的第一轴承13a以能够旋转的方式轴支承，形成于第二配重件10的、以与轴4呈同轴状形成的轴部10c由组装在第二配重件10与第二壳体2之间的第二轴承13b以能够旋转的方式轴支承。第一配重件9、第二配重件10呈例如扇形等块形状（参照图4B），其是为了实现包含以轴4为中心组装的第一曲柄轴5和活塞复合体P在内的旋转部件之间的旋转平衡而设置的。 

像上述这样在第一配重件9、第二配重件10中的至少一个配重件上一体地形成有轴4时，不仅部件件数较少，还能够利用例如第一配重件9、第二配重件10的旋转半径r来调整连结轴4和第一曲柄轴5的第一虚拟曲柄臂的长度，从而以轴4为中心在轴向和径向上紧凑地组装第一曲柄轴5。 

如图3所示，第一双头活塞7、第二双头活塞8相互呈十字状交叉地组装于以第一曲柄轴5为中心旋转的偏心筒体6。具体地讲，偏心筒体6由第一筒体6a和第二筒体6b形成，该第一筒体6a供作为旋转中心的第一曲柄轴5贯穿，该第二筒体6b分别连接于该第一筒体6a的轴心方向两侧。在第一筒体6a中嵌入有 第一曲柄轴5，第一曲柄轴5成为偏心筒体6的旋转中心。另外，第二筒体6b的轴心与相对于第一曲柄轴5（第一筒体6a）的轴心偏心的第二虚拟曲柄轴（第二筒体6b的中心，未图示）对齐。 

如图3所示，在第二筒体6b的内周侧保持有内侧轴承15a、15b，在第二筒体6b的外周侧分别保持有外侧轴承16a、16b。内侧轴承15a、15b以使第一曲柄轴5能够旋转的方式支承该第一曲柄轴5。另外，第一双头活塞7、第二双头活塞8以借助外侧轴承16a、16b能够旋转的方式被支承成在第二虚拟曲柄轴的轴线直角方向上呈十字状交叉地嵌合于第二筒体6b的状态。 

由此，能够利用第二筒体6b的旋转半径r来调整连结第一曲柄轴5和第二虚拟曲柄轴的第二虚拟曲柄臂的长度，从而以第一曲柄轴5为中心在轴向和径向上紧凑地组装包含偏心筒体6在内的活塞复合体P。 

另外，在图3中，利用螺栓19分别在设置于第一双头活塞7的长度方向两端部的第一活塞头部7a上组装有环状的密封皮碗17a和密封皮碗压紧构件18a，利用螺栓19分别在设置于第二双头活塞8的长度方向两端部的第二活塞头部8a上组装有环状的密封皮碗17b和密封皮碗压紧构件18b。密封皮碗17a、17b采用无油的密封材料（例如PEEK（聚醚醚酮）树脂材料等）。在密封皮碗17a、17b的外周缘部沿着活塞滑动方向立起形成有立起部17c。在流体旋转机械中，朝向第一活塞头部7a、第二活塞头部8a的滑动方向外侧组装立起部17c。 

另外，在图1和图2中，利用螺栓22在设置于壳体3（第一壳体1和第二壳体2）的侧面部（4个面）的开口部20上组装有缸体21。在图2中，第一双头活塞7、第二双头活塞8利用密封皮碗17a、17b（立起部17c）一边保持与缸体21的内壁面的密封性一边滑动。另外，由于密封皮碗17a、17b与其他旋转部件 相比为能够无视其旋转质量那样程度的轻量，因此，不会对由第一配重件9、第二配重件10实现的平衡产生影响。 

在图3中，用于切换向各缸体室吸入流体的吸入动作和自各缸体室喷出流体的喷出动作的、第二旋转阀24（吸入阀）和第一旋转阀23（喷出阀）以与轴4呈同轴状的方式且以能够旋转的方式组装在壳体3内。 

具体地讲，在图4A、图4B中，第一旋转阀23与第一配重件9一体地形成，第二旋转阀24与第二配重件10一体地形成。第一旋转阀23和第二旋转阀24形成在第一曲柄轴5的轴端侧。当第一旋转阀23与第一配重件9一体地形成、第二旋转阀24与第二配重件10一体地形成时，部件件数较少，并且能够将它们紧凑地组装于壳体3中。 

在第一旋转阀23和第二旋转阀24中沿着周向形成有槽宽在一部分上不同的流路槽。具体地讲，形成有相对于在阀外周面的整周上以预定宽度形成的周槽23a、24a（参照图5B）扩幅而成的扩幅槽23b、24b。如图5A、图5C所示，扩幅槽23b、24b形成为相对于轴4的轴向呈点对称。由此，能够准确地进行由扩幅槽23b、24b实现的吸入或喷出的切换动作。 

另外，在第一壳体1、第二壳体2中，形成有将周槽23a、24a和外部流路连通起来的第一流路1a、2a（参照图7A、图7B、图7E、图8A、图8B、图8C、图8E），形成有能够将扩幅槽23b、24b和缸体室25连通起来的第二流路1b、2b（参照图3、图7A、图7B、图7C、图7D、图8A、图8B、图8D、图8F）。第二流路1b、2b通过设置于缸体21的连通孔21a、21b分别与缸体室25相连通。 

另外，在图6A、图6D中，周槽23a、24a形成在第一旋转阀23和第二旋转阀24的整周上，如图6B所示，扩幅槽23b、24b 形成在从中心角为180°的周长的两端沿着周向缩窄流路半径R的量的范围内。 

这样一来，通过例如将第一流路作为向外部流路的吸入喷出流路，将第二流路共用作向各缸体的流路，能够省略配管而简化构造。由此，如图2所示，在四头的流体旋转机械中，能够将通常需要八处的阀减少到最少两处。 

接下来，参照图12说明流体旋转机械的组装结构的一例。 

将内侧轴承15a、15b组装在偏心筒体6的第二筒体6b内。接着，将第一曲柄轴5（参照图3）嵌入已组装有内侧轴承15a、15b的第一筒体6a的中心孔中。接着，借助外侧轴承16a、16b将利用螺栓19在第一活塞头部7a上组装密封皮碗17a和密封皮碗压紧构件18a后的第一双头活塞7以及利用螺栓19在第二活塞头部8a上组装密封皮碗17b和密封皮碗压紧构件18b后的第二双头活塞8以呈十字状交叉的方式嵌合于第二筒体6b的外侧。 

接着，将第一配重件9、第二配重件10嵌合于第一曲柄轴5的两端部，并将销11a、11b嵌入销孔5b中，旋紧螺栓12a、12b，从而将第一配重件9、第二配重件10（第一旋转阀23、第二旋转阀24）一体地组装于第一曲柄轴5。接着，将第一轴承13a、第二轴承13b嵌入第一配重件9、第二配重件10的轴承保持部中。然后，将第一壳体1和第二壳体2组合起来。由此，将第一曲柄轴5、第一配重件9、第二配重件10和活塞复合体P（参照图2）收容在壳体3（参照图1）内。然后，在使第一壳体1的螺栓孔（未图示）和第二壳体2的贯通孔2c彼此对准而重合的状态下，嵌入螺栓3a，从而装配成壳体3（参照图1）。最后，将缸体21嵌入到形成于壳体3的侧面（4个面）的开口部20（参照图2）中，并将第一活塞头部7a、第二活塞头部8a以其能够在 缸体21的开口部内滑动的方式分别嵌入缸体21的开口部内（参照图2），从而装配成流体旋转机械。接着，在第一壳体1的喷出孔和第二壳体2的吸入孔分别设有配管连接部26a、26b。接着，在八处与第一壳体1的第二流路1b、第二壳体2的第二流路2b相连通的孔中嵌入有固定螺丝27，以封闭上述孔。 

在像上述那样装配而成的流体旋转机械中，被装配成利用第一配重件9、第二配重件10实现了第一双头活塞7、第二双头活塞8以第二虚拟曲柄轴（未图示）为中心旋转的第一旋转平衡、活塞复合体P以第一曲柄轴5为中心旋转的第二旋转平衡以及第一曲柄轴5和活塞复合体P以轴4为中心旋转的第三旋转平衡。 

由此，如后所述，即使利用第一曲柄轴5以轴4为中心的旋转运动和活塞复合体P以第一曲柄轴5为中心的旋转运动，使组装于第二筒体6b的第一双头活塞7、第二双头活塞8沿着第二虚拟曲柄轴的、以轴4为中心的半径2r的滚圆的径向（沿着内摆线轨迹）进行直线往返运动，也能够通过实现包含因第一双头活塞7、第二双头活塞8的直线往返运动而产生的偏重心量在内的平衡来抑制由旋转引起的振动而谋求静音化。另外，通过降低由旋转引起的振动，与以往的往复型相比，第一双头活塞7、第二双头活塞8能够防止由活塞头的往返运动引起的机械损失从而提高能量转换效率，而且能够简化减震器等的防振构造。 

在此，参照图9A～图9E所示的第一双头活塞7的一侧（右侧）的缸体室25和第二双头活塞8的另一侧（近身侧）的缸体室的吸入动作和喷出动作的状态图，说明第一旋转阀23、第二旋转阀24的开闭动作。 

在图9A中，第一旋转阀23处于周槽23a和第一流路1a关闭的关闭状态，第二旋转阀24的周槽24a中的扩幅槽24b切换到与 第二流路2b相对的位置，因此，第二旋转阀24从关闭状态变为开启状态。由此，如图9B所示，在缸体室25中，从配管连接部26b通过第一流路2a将流体吸入到扩幅槽24b和周槽24a中，通过扩幅槽24b、第二流路2b和连通孔21b进行向缸体室25中吸入流体的吸入动作。 

在图9C中，当向缸体室25中吸入流体的吸入动作完成时，第二旋转阀24的周槽24a向第二流路2b位置旋转，因此，第二旋转阀24关闭，第一旋转阀23的周槽23a中的扩幅槽23b切换到与第二流路1b相对的位置，因此，第一旋转阀23从关闭状态变为开启状态。由此，如图9D所示，自缸体室25通过连通孔21a、第二流路1b、扩幅槽23b、周槽23a和第一流路1a从配管连接部26a喷出流体。 

在图9E中，当自缸体室25喷出流体的喷出动作完成时，第一旋转阀23的周槽23a向第二流路1b位置旋转，因此，第一旋转阀23关闭，第二旋转阀24的周槽24a中的扩幅槽24b切换到与第二流路2b相对的位置，因此，第二旋转阀24从关闭状态变为开启状态，开始吸入动作。 

如上所述，第一旋转阀23和第二旋转阀24仅在扩幅槽23、24b处于与第二流路1b、2b相对的位置的期间里，交替地进行向缸体室25中吸入流体的吸入动作和自该缸体室25喷出流体的喷出动作。 

图10A～图10D和图11A～图11D是第一双头活塞7、第二双头活塞8的位置和第一旋转阀23、第二旋转阀24的吸入喷出动作的状态说明图。 

上层是第一旋转阀23的动作说明图，中层是活塞位置（将横向设为第一双头活塞7，纵向设为第二双头活塞8）的说明图，下层是第二旋转阀24的动作说明图。各状态图表示第一旋转阀 23、第二旋转阀24每旋转45°后的状态。将形成于四处的缸体室25从右端起沿着逆时针方向设为25a～25d进行说明。 

在图10A中，第一双头活塞7处于向右方向移动的中途位置，第二双头活塞8处于下端位置。此时，通过第一旋转阀23进行自缸体室25a喷出流体的喷出动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25c吸入流体的吸入动作。 

在图10B中，第一双头活塞7处于即将到达右端之前的位置，第二双头活塞8处于开始朝向上方移动的位置。此时，通过第一旋转阀23进行自缸体室25a、25b喷出流体的喷出动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25c、25d吸入流体的吸入动作。 

在图10C中，第一双头活塞7处于右端位置，第二双头活塞8处于朝向上方移动中途的中间位置。此时，通过第一旋转阀23进行自缸体室25b喷出流体的喷出动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25d吸入流体的吸入动作。 

在图10D中，第一双头活塞7处于开始朝向左端移动的位置，第二双头活塞8处于即将到达上端之前的位置。此时，通过第一旋转阀23进行自缸体室25b、25c喷出流体的喷出动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25d、25a吸入流体的吸入动作。 

在图11A中，第一双头活塞7处于朝向左端移动中途的中间位置，第二双头活塞8处于上端位置。此时，通过第一旋转阀23进行自缸体室25c喷出流体的喷出动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25a吸入流体的吸入动作。 

在图11B中，第一双头活塞7处于即将到达左端之前的位置，第二双头活塞8处于开始朝向下端移动的位置。此时，通过第一旋转阀23进行自缸体室25c、25d喷出流体的喷出动作， 通过第二旋转阀24进行向缸体室25a、25b吸入流体的吸入动作。 

在图11C中，第一双头活塞7处于左端位置，第二双头活塞8处于朝向下方移动中途的中间位置。此时，通过第一旋转阀23进行自缸体室25d喷出流体的喷出动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25b吸入流体的吸入动作。 

在图11D中，第一双头活塞7处于开始朝向右端移动的位置，第二双头活塞8处于即将到达下端之前的位置。此时，通过第一旋转阀23进行自缸体室25d、25a喷出流体的喷出动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25b、25c吸入流体的吸入动作。 

之后，返回到图10A，重复同样的吸入流体的吸入动作和喷出流体的喷出动作。另外，虽然将第一旋转阀23用作喷出用，将第二旋转阀24用作吸入用，但也可以将第一旋转阀23用作吸入用，将第二旋转阀24用作喷出用。 

像以上说明的那样，通过轴4的旋转，使第一双头活塞7、第二双头活塞8直线往返运动，利用以与轴4同轴的方式且以能够旋转的方式组装在壳体3内的第一旋转阀23、第二旋转阀24来切换向各缸体室25a～25d吸入流体的吸入动作和自各缸体室25a～25d喷出流体的喷出动作。由此，能够将与各缸体室25a～25d相连通的配管连接部26a、26b集成为一个，通过减少部件件数而简化阀构造，并减少供吸入流体和喷出流体的外部连接管路，从而能够减小设置面积。 

另外，在采用例如冷冻用的气液混合气体作为流体的泵中，需要提高流路连接部的密封性。因此例如，如图13A～图13D所示，最好在壳体3与缸体21的连接部设置O型密封圈28（密封件）。如图13B所示，分别在缸体21的连通孔21a与第二流路1b 的连接部和缸体21的连通孔21b与第二流路2b的连接部设有O型密封圈28。另外，既可以像图13D所示的那样供O型密封圈28设置的部位是凹部29，也可以像图13C所示的那样在凹部29中形成分隔壁30。 

另外，也可以在第一旋转阀23、第二旋转阀24与第一壳体1、第二壳体2的间隙中设置O型密封圈28。 

在图14A、图14B中，图14B是图14A的第一旋转阀23与第一壳体1的流路连接部和第二旋转阀24与第二壳体2的流路连接部的放大剖视图。也可以像图14B这样通过增加第一旋转阀23、第二旋转阀24的轴向厚度而在流路槽23（周槽23a、扩幅槽23b）与第二流路1b的连接部、流路槽24（周槽24a、扩幅槽24b）与第二流路2b的连接部设置O型密封圈28。 

在上述流体旋转机械中，像液压泵那样主要假定了非压缩性的流体，在流体采用空气、气体等压缩性流体的情况下，能够通过缩窄旋转阀23的扩幅槽23b、旋转阀24的扩幅槽24b在周向上的槽角度而喷出高压流体。在要以预定压向罐喷出高压流体的情况下，若从喷出开始就将阀打开，则高压流体会自罐逆流，活塞喷出动作的损失变大。 

如图15A、图15B所示，在外套组装于第一曲柄轴5的两端部的第一配重件9、第二配重件10上一体地形成有第一旋转阀23、第二旋转阀24这一点是相同的，在周槽23a、24a中形成有扩幅槽23b、24b这一点也是相同的。 

但是，如图16A～图16F所示，在设置于喷出用的第一旋转阀23中的周槽23a上形成扩幅槽23b的范围形成得窄于吸入侧的第二旋转阀24的扩幅槽24b的形成范围。 

具体地讲，如图16E所示，在360°地形成在第一旋转阀23的外周面的周槽23a中，扩幅槽23b仅形成在自180°减去180 °以下的任意角度θ和流路半径R而得到的角度、即（180°－θ－R）的范围。这是因为需要通过压缩将吸入到缸体室25中的流体提升至预定喷出压之后再将流体喷出。在本实施例中，θ为90°以上，扩幅槽23b被设定为在周向上小于90°的角度。 

图17A～图17D和图18A～图18D是第一双头活塞7、第二双头活塞8的位置和第一旋转阀23、第二旋转阀24的吸入喷出动作的状态说明图。 

上层是第一旋转阀23的动作说明图，中层是活塞位置（将横向设为第一双头活塞7，纵向设为第二双头活塞8）的说明图，下层是第二旋转阀24的动作说明图。各状态图表示第一旋转阀23、第二旋转阀24每旋转45°后的状态。将形成于四处的缸体室25从右端起沿着逆时针方向设为25a～25d进行说明。 

在图17A中，第一双头活塞7处于向右方向移动的中途位置，第二双头活塞8处于下端位置。此时，在并没有通过第一旋转阀23进行喷出流体的喷出动作的状态下进行压缩动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25c吸入流体的吸入动作。 

在图17B中，第一双头活塞7处于即将到达右端之前的位置，第二双头活塞8处于开始朝向上方移动的位置。此时，通过第一旋转阀23进行自缸体室25a喷出流体的喷出动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25c、25d吸入流体的吸入动作。 

在图17C中，第一双头活塞7处于右端位置，第二双头活塞8处于朝向上方移动中途的中间位置。此时，在并没有通过第一旋转阀23进行喷出流体的喷出动作的状态下进行压缩动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25d吸入流体的吸入动作。 

在图17D中，第一双头活塞7处于开始朝向左端移动的位置，第二双头活塞8处于即将到达上端之前的位置。此时，通过第一旋转阀23进行自缸体室25b喷出流体的喷出动作，通过 第二旋转阀24进行向缸体室25d、25a吸入流体的吸入动作。 

在图18A中，第一双头活塞7处于朝向左端移动中途的中间位置，第二双头活塞8处于上端位置。此时，在并没有通过第一旋转阀23进行喷出流体的喷出动作的状态下进行压缩动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25a吸入流体的吸入动作。 

在图18B中，第一双头活塞7处于即将到达左端之前的位置，第二双头活塞8处于开始朝向下端移动的位置。此时，通过第一旋转阀23进行自缸体室25c喷出流体的喷出动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25a、25b吸入流体的吸入动作。 

在图18C中，第一双头活塞7处于左端位置，第二双头活塞8处于朝向下方移动中途的中间位置。此时，在并没有通过第一旋转阀23进行喷出流体的喷出动作的状态下进行压缩动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25b吸入流体的吸入动作。 

在图18D中，第一双头活塞7处于开始朝向右端移动的位置，第二双头活塞8处于即将到达下端之前的位置。此时，通过第一旋转阀23进行自缸体室25d喷出流体的喷出动作，通过第二旋转阀24进行向缸体室25b、25c吸入流体的吸入动作。 

之后，返回到图17A，重复同样的吸入流体的吸入动作和喷出流体的喷出动作。这样一来，能够提供一种将流体的压力损失抑制在最小限度的高压泵。 

另外，在图19A～图19D中，也可以在以能够旋转的方式轴支承于壳体3的第一配重件9、第二配重件10中的一配重件侧一体地设有流体的第一旋转阀23、第二旋转阀24。在图19A～图19C中，配管连接部26a、26b集成地设置在第一壳体1侧。 

如图20A～图20E所示，第一旋转阀23在第一配重件9的轴向上形成为厚壁，同时设有一对流路槽。即，分别形成有相对于以预定宽度形成在阀外周面的整周上的周槽23a、24a扩幅而 成的扩幅槽23b、24b。由此，能够将吸入用流路和喷出用流路集成地配置在第一曲柄轴5的一端侧。 

另外，扩幅槽23b、24b在第一曲柄轴5的轴向上的宽度互补。由此，不仅能够利用扩幅槽23b、24b切换吸入或喷出，还易于实现第一配重件9、第二配重件10的平衡，能够抑制由旋转引起的振动而实现静音化。另外，如图20C所示，扩幅槽23b和扩幅槽24b沿着周向分别偏移流路半径R地形成，从而会顺畅地切换吸入动作和喷出动作。 

另外，在图19C、图19D中，在第一壳体1中，形成有将周槽23a、24a和外部流路连通起来的第一流路1a、2a（未图示），分别形成有能够将扩幅槽23b、24b和缸体室25连通起来的第二流路1b、2b。另外，上述实施例在第一壳体1侧集成地设有旋转阀和第一流路、第二流路，但也可以将它们集成地设置于第二壳体2侧。 

另外，在上述实施例中，第一旋转阀23、第二旋转阀24与第一配重件9、第二配重件10一体地设置，但在因图21A所示的旋转阀与壳体3（第一壳体1或第二壳体2）和缸体21的接合部分P的组装误差等而无法充分地确保间隙，无法使旋转阀顺畅地旋转的情况下，也可以相互独立地组装旋转阀和配重件。下面，通过例举第一配重件9和第一旋转阀23进行说明。 

在图21B～图21E中，在一体地形成有轴4的第一配重件9的靠轴4侧的端面组装有形成为环状的第一旋转阀23。如图21F、图21G所示，在第一旋转阀23的外周面的整周上形成有周槽23a，在周槽23a的局部的预定范围内形成有扩幅槽23b。在第一旋转阀23的下表面侧的相对位置分别形成有突条部23c。另外，在第一配重件9的凸缘部9c的相对位置设有卡合凹部9d。 

通过使第一旋转阀23的突条部23c与设置于第一配重件9的凸缘部9c的卡合凹部9d卡合而一体地组装第一旋转阀23（参照图21B、图21C、图21D）。由此，具有如下优点：如图21H所示，即使在外套组装于第一曲柄轴5的端部时与第一壳体1、缸体21之间的间隙局部地缩窄，也能够利用第一旋转阀23的径向间隙来吸收组装误差等。 

接着，参照图22到图26B～图26E说明流体旋转机械的另一例。 

本实施例是通过尽可能地使用模制部件并兼用功能部件来谋求削减部件件数、降低生产成本的实施例。 

具体地讲，在图25的分解立体图中，第一壳体1、第二壳体2、轴4、第一旋转阀23、第一配重件9、偏心筒体6、第一双头活塞7、第二双头活塞8、第二配重件10、第二旋转阀24以及形成有缸体21的外壁板31全部由树脂模制一体成形。 

仅第一曲柄轴5、销11a、11b和螺栓32由金属部件形成。另外，利用树脂之间的滑动性，能够省略所有轴承，从而也会尽可能地减少螺栓的数量。 

在图22中，通过将螺栓32螺纹固定在设置于第一壳体1和第二壳体2的4个面的外壁板31的4处而一体地装配成壳体3。另外，配管连接部26a、26b一体地成形于一个外壁板31。 

如图23和图24所示，形成于第一壳体1的第一流路1a的外端与配管连接部26a相连接，该第一流路1a的内端与设置于第一旋转阀23的流路槽（周槽23a、扩幅槽23b）相连接。另外，设置于第一壳体1的第二流路1b的外端和设置于第二壳体2的第二流路2b的外端分别与设置于外壁板31的内壁侧的流路31a相连接，该第二流路1b的内端与第一旋转阀23的流路槽（周槽23a、扩幅槽23b）相连接，该第二流路2b的内端与第二旋转阀 24的流路槽（周槽24a、扩幅槽24b）相连接。 

如图26A～图26E所示，将缸体21一体成形于外壁板31的内壁面侧，并且，通过一体成形形成有与缸体21相连的流路31a。在流路31a的活塞相对部设有将流路31a隔开的活塞接收部31b。活塞接收部31b被设置为不会与第一双头活塞7、第二双头活塞8的各可动端发生机械干涉。通过这样将缸体21和流路31a一体成形于外壁板31，能够削减部件件数，减少需要螺纹固定的位置。 

另外，第一活塞头部7a、第二活塞头部8a的形状不必是正圆，例如也可以是方形。 

另外，对具有一对双头活塞的流体旋转机械进行了说明，但也可以具有三个以上双头活塞。 

另外，第一双头活塞7、第二双头活塞8以相互正交的方式配置，但并不限定于此，例如也可以将第一曲柄轴5作为中心以相位差为60度等进行配置。 

另外，也可以使用4处汽缸盖来多级压缩气体。在该情况下，由于双头活塞的冲程不变，因此，需要变更活塞直径和缸体直径。 

像以上说明的那样，利用以与轴4呈同轴状的方式且以能够旋转的方式组装在壳体3内的旋转阀23、24来切换向各缸体室25吸入流体的吸入动作和自各缸体室25喷出流体的喷出动作，因此，能够将与连通于各缸体室25的吸入口和喷出口相连接的配管集成为一个，通过减少部件件数而简化阀构造，并减少供吸入流体和喷出流体的外部连接管路，从而能够减小设置面积。 

上述实施例使用密封皮碗来密封活塞和缸体，但也可以使用活塞环。另外，例举液压泵和气压泵进行了说明，但并不限 定于此，也可以应用于真空泵、气动压缩机、多级压缩机、流体马达等其他的装置。 

Claims (4)

1.一种流体旋转机械，其为四头的流体旋转机械，具有：

第一曲柄轴，其以相对于轴的轴心偏心的方式组装于该轴，并以能够借助半径r的第一虚拟曲柄轴臂以该轴为中心旋转的方式组装；

活塞复合体，其具有偏心筒体，该偏心筒体由第一筒体和多个第二筒体形成，该第一筒体呈同心状地嵌合于上述第一曲柄轴，该多个第二筒体与该第一筒体的轴向两侧连续，将相对于该第一筒体的轴心偏心的第二虚拟曲柄轴作为轴心，该活塞复合体的第一双头活塞嵌合于一个第二筒体，第二双头活塞嵌合于另一个第二筒体，该第一双头活塞和该第二双头活塞以相互交叉的状态配置在缸体内，并且能够借助半径r的第二虚拟曲柄轴臂以上述第一曲柄轴为中心旋转；以及

第一配重件、第二配重件，其以外套的方式组装于上述第一曲柄轴的两端，

在仅利用上述第一配重件、第二配重件实现第一双头活塞、第二双头活塞以第二虚拟曲柄轴为中心旋转的第一旋转平衡、上述活塞复合体以第一曲柄轴为中心旋转的第二旋转平衡以及上述第一曲柄轴和活塞复合体以上述轴为中心旋转的第三旋转平衡的状态下，通过该轴的旋转使上述第一双头活塞和上述第二双头活塞在上述缸体内直线往返运动，

该流体旋转机械的特征在于，

在壳体内以与上述轴呈同轴状的方式且以能够与上述轴一体地旋转的方式组装有用于切换向各缸体室吸入流体的吸入动作和自各缸体室喷出流体的喷出动作的旋转阀，

在上述旋转阀的外周面形成有槽宽在一部分上不同的流路槽，共用上述流路槽而在上述壳体中形成有将上述流路槽和外部流路连通起来的流路和能够将上述流路槽和缸体室连通起来的流路。

2.根据权利要求1所述的流体旋转机械，其中，

上述旋转阀具有吸入流体用阀和喷出流体用阀。

3.根据权利要求1或2所述的流体旋转机械，其中，

上述旋转阀与以外套的方式组装于曲柄轴两端部的第一配重件、第二配重件一体地形成，上述流路槽具有相对于在阀外周面的整周以预定宽度形成的周槽扩幅而成的扩幅槽，该扩幅槽形成为相对于轴的轴向呈点对称。

4.根据权利要求1或2所述的流体旋转机械，其中，

在以能够旋转的方式轴支承于上述壳体的第一配重件、第二配重件中的一个配重件侧一体地设有吸入流体用和喷出流体用的旋转阀，同时设有一对流路槽，该一对流路槽各具有一个相对于在上述阀外周面的整周以预定宽度形成的周槽扩幅而成的扩幅槽，两个上述扩幅槽的轴向宽度互补。

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