膨胀机以及具备该膨胀机的空气制冷装置制造方法及图纸

根据实施方式，膨胀机具备：往复运动自如地设置在缸体(26)内的活塞(39)；与包括沿着活塞的第一方向的移动轴的基准平面正交地延伸的曲柄轴(50)；设置在活塞与曲柄轴之间并且将活塞的往复运动和曲柄轴的旋转运动相互转换的XY分离曲柄机构(60)；具有吸气口以及喷出口的缸盖(28)；开闭吸气口的吸气阀；开闭喷出口的喷出阀；开闭操作吸气阀的吸气侧阀机构(46)；开闭操作喷出阀的喷出侧阀机构(48)。吸气侧阀机构以及喷出侧阀机构的至少一者具备XY分离驱动机构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式涉及具备将往复运动转换成旋转运动传递并将旋转运动转换成往复运动传递的XY分离曲柄机构的膨胀机以及具备该膨胀机的空气制冷装置。
技术介绍
空气制冷技术是140年前由高里等人专利技术的，由此开始了世界最初的制冰。之后，使用氨、氟利昂等制冷剂提高了制冷效率。然而，由于地球变暖问题，已经到了禁止使用环境问题指数高的氟利昂。于是，直接使用自然空气来进行制冷的空气制冷技术再次受到瞩目。作为这种空气制冷用膨胀机，提供有很多使用涡轮的膨胀机。另外，作为其他膨胀机提出了由活塞、十字头、连杆、曲柄构成涉及空气制冷的缸体活塞部而减少侧向推力损失引起的热产生的膨胀机。进一步，通过由行星齿轮进行的旋转往复运动转换等开发出了空气制冷技术。【在先技术文献】【专利文献】【专利文献1】美国专利技术专利第08080号【专利文献2】日本特开2002-318027号公报【专利文献3】日本特开2004-317081号公报【专利文献4】日本特开2004-93133号公报。
技术实现思路
【专利技术想要解决的问题】使用了上述涡轮式膨胀机的空气制冷装置中，压缩膨胀比小至2～3，有必要由两级式、三级式等多个涡轮构成。因此，整个装置大型化而难以小型化。另外，该膨胀机的旋转必须高速而恒定，难以调节温度，进一步，涡轮存在昂贵而易损坏的问题。如果涡轮的旋转速度不高速化，则效率差。这样，由于涡轮高速旋转，涡轮容易破损，如果涡轮的一个叶片被损坏，则夹带着多个叶片被损坏，容易增加损失。使用活塞、十字头、连杆、曲柄构成的膨胀机由于大型而难以小型化、多缸化。另外，该膨胀机以300rpm左右的低速运行，难以高速化，且效率低。使用了行星齿轮的膨胀机由于齿轮损失大且以一级式进行，因此缸大小大型化而难以增加其他容量。另外，该膨胀机难以多缸化以及高速化。代替多缸化，以同一物品的同时运行为主，变大型化而效率差。本专利技术是鉴于上述问题点而提出的，其课题是提供一种能够高效地转换传递运动且可小型化的膨胀机以及具备该膨胀机的空气制冷装置。【用于解决问题的手段】根据实施方式，膨胀机具备：活塞，所述活塞沿着第一方向往复运动自如地设置在缸体内；曲柄轴，所述曲柄轴与包括所述活塞的沿着所述第一方向的移动轴的基准平面正交地延伸；XY分离曲柄机构，所述XY分离曲柄机构设置在所述活塞与曲柄轴之间，将所述活塞的往复运动和所述曲柄轴的旋转运动相互转换，并具备在所述第一方向上往复移动自如地设置的支撑部件、沿着与所述第一方向正交的第二方向往复移动自如地安装于所述支撑部件上并旋转自如地与所述曲柄轴的曲柄卡合的曲柄连接部件、以及将所述活塞和所述支撑部件连结并沿着所述第一方向与所述活塞以及所述支撑部件一体地往复移动的连结部件；缸盖，所述缸盖设置在所述缸体上，并且在所述缸盖与所述活塞之间规定有第一膨胀压缩室，且具有与所述第一膨胀压缩室连通的吸气口以及喷出口；吸气阀，所述吸气阀沿着第三方向往复移动自如地被支撑于所述缸盖上，并且用于开闭所述吸气口；喷出阀，所述喷出阀沿着第四方向往复移动自如地被支撑于所述缸盖上，并且用于开闭所述喷出口；吸气侧阀机构，所述吸气侧阀机构用于开闭操作所述吸气阀；喷出侧阀机构，所述喷出侧阀机构用于开闭操作所述喷出阀，所述吸气侧阀机构以及所述喷出侧阀机构的至少一者具备XY分离驱动机构。附图说明图1是简要示出具备第一实施方式涉及的膨胀机的空气制冷装置的框图；图2是示出所述膨胀机的外观的立体图；图3是示出所述膨胀机的后侧的立体图；图4是示出所述膨胀机的内部构造的膨胀机的立体图；图5是所述膨胀机的主视图；图6是示出所述膨胀机中的XY分离曲柄机构的曲柄轴的立体图；图7是所述曲柄轴的俯视图；图8是示出所述曲柄轴以及曲柄连接板的分解立体图；图9是剖开示出所述膨胀机的阀机构的一部分的侧视图；图10是示出XY分离阀机构的立体图；图11是简要示出第二实施方式涉及的空气制冷装置的框图；图12是示出第二实施方式涉及的空气制冷装置的制冷机的立体图；图13是所述制冷机的侧视图；图14是打开盖部的状态下的所述制冷机的侧视图；图15是简要示出第三实施方式涉及的空气制冷装置的侧视图。具体实施方式下面，参照附图对实施方式涉及的具备Z机制XY分离曲柄机构的膨胀机以及具备该膨胀机的空气制冷装置的一例进行说明。(第一实施方式)首先，对空气制冷装置整体构成进行说明。图1是简要示出第一实施方式涉及的空气制冷装置整体的框图。如该图所示，空气制冷装置11具备在吸气侧设置有输入过滤器10的压缩机12、与压缩机12的喷出侧连接的一次冷却器(热交换器)14、干燥器16、与该干燥器16的排出侧连接的二次冷却器(热交换器)18、对从该二次冷却器送出的冷却空气绝热膨胀而进行冷却的膨胀机20、以及能够通过膨胀机20的再生能源来驱动的发电机75。在二次冷却器18和膨胀机20之间，设置有用于调节空气流量的控制阀21。膨胀机20的喷出侧例如与容纳有生鲜食品、冷冻食品等被冷却物品的冷冻库(冷冻室)22连通。另外，膨胀机20的喷出侧的一部分经由控制阀23与二次冷却器18连接，还有冷冻库22的排气侧与二次冷却器18连接。过滤器10、压缩机12、一次冷却器14、干燥器16、二次冷却器18以及膨胀机20均可配置在室内或室外。在空气制冷装置11中，室内或室外的自然空气经由过滤器10后被吸入到压缩机12，被绝热压缩后变成约7～10大气压的高温高压空气而从压缩机12喷出。压缩后，高温高压空气通过自身的热而被灭菌。之后，高温高压空气送入到一次冷却器14中，在此通过常温空气被冷却至常温之后，由干燥器(化工干燥器、膜式干燥器等)16除去水分。进一步，该空气由二次冷却器18冷却到零下的温度范围，变成约7～10大气压的低温干燥高压空气。此时，从冷冻库22返回的冷气、来自膨胀机20的被控制的冷气用于二次冷却器18，从而能够提高空气的冷却效率。从二次冷却器18送出的低温高压空气被吸入到膨胀机20，在该膨胀机20被绝热膨胀而变成温度进一步降低的冷气，例如-100℃的冷气。该冷气(正压冷气)从膨胀机20喷出之后，被供给到冷冻库22。由此，冷冻库22内被冷却至例如-80℃，并且成为正压。冷冻库22内的剩余冷气由于正压回到二次冷却器18中，通过二次冷却器18之后，释放到大气中。接着，对本实施方式涉及的膨胀机20进行详细说明。图2是示出膨胀机的前侧外观的立体图，图3是示出膨胀机的后侧外观的立体图，图4是示出膨胀机的内部构造的膨胀机的立体图，图5是膨胀机的主视图。如图2至图5所示，膨胀机20具备支撑架24、安装在支撑架上的缸体26、以覆盖缸体26的上端开口的方式固定于缸体的缸盖28、升降自如地配置在缸体26内的活塞30、设置于缸盖28以及缸体26的多个阀机构40、旋转自如地被支撑于支撑架24的驱动轴(曲柄轴)50、以及将活塞的往复运动转换成旋转运动而传递给曲柄轴的XY分离曲柄机构60。支撑架24具备具有一对脚部的矩形状的基架25、以可拆卸的方式安装在基架25的前侧并封闭基架的前侧开口的矩形状的第一基板27a、固定在基架的后侧并封闭基架的后侧开口的矩形状的第二基板27b、垂直设置在基架25的上壁上且彼此隔着间隔平行对置的一对支撑板31a、31b。基架25一体的具有基本上水平延伸的底壁25a以及上壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膨胀机，具备：活塞，所述活塞沿着第一方向往复运动自如地设置在缸体内；曲柄轴，所述曲柄轴与包括所述活塞的沿着所述第一方向的移动轴的基准平面正交地延伸；XY分离曲柄机构，所述XY分离曲柄机构设置在所述活塞与曲柄轴之间，将所述活塞的往复运动和所述曲柄轴的旋转运动相互转换，并具备在所述第一方向上往复移动自如地设置的支撑部件、沿着与所述第一方向正交的第二方向往复移动自如地安装于所述支撑部件上并旋转自如地与所述曲柄轴的曲柄卡合的曲柄连接部件、以及将所述活塞和所述支撑部件连结并沿着所述第一方向与所述活塞以及所述支撑部件一体地往复移动的连结部件；缸盖，所述缸盖设置在所述缸体上，并且在所述缸盖与所述活塞之间规定有第一膨胀压缩室，且具有与所述第一膨胀压缩室连通的吸气口以及喷出口；吸气阀，所述吸气阀沿着第三方向往复移动自如地被支撑于所述缸盖上，并且用于开闭所述吸气口；喷出阀，所述喷出阀沿着第四方向往复移动自如地被支撑于所述缸盖上，并且用于开闭所述喷出口；吸气侧阀机构，所述吸气侧阀机构用于开闭操作所述吸气阀；喷出侧阀机构，所述喷出侧阀机构用于开闭操作所述喷出阀，所述吸气侧阀机构以及所述喷出侧阀机构的至少一者具备XY分离驱动机构。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种膨胀机，具备：活塞，所述活塞沿着第一方向往复运动自如地设置在缸体内；曲柄轴，所述曲柄轴与包括所述活塞的沿着所述第一方向的移动轴的基准平面正交地延伸；XY分离曲柄机构，所述XY分离曲柄机构设置在所述活塞与曲柄轴之间，将所述活塞的往复运动和所述曲柄轴的旋转运动相互转换，并具备在所述第一方向上往复移动自如地设置的支撑部件、沿着与所述第一方向正交的第二方向往复移动自如地安装于所述支撑部件上并旋转自如地与所述曲柄轴的曲柄卡合的曲柄连接部件、以及将所述活塞和所述支撑部件连结并沿着所述第一方向与所述活塞以及所述支撑部件一体地往复移动的连结部件；缸盖，所述缸盖设置在所述缸体上，并且在所述缸盖与所述活塞之间规定有第一膨胀压缩室，且具有与所述第一膨胀压缩室连通的吸气口以及喷出口；吸气阀，所述吸气阀沿着第三方向往复移动自如地被支撑于所述缸盖上，并且用于开闭所述吸气口；喷出阀，所述喷出阀沿着第四方向往复移动自如地被支撑于所述缸盖上，并且用于开闭所述喷出口；吸气侧阀机构，所述吸气侧阀机构用于开闭操作所述吸气阀；喷出侧阀机构，所述喷出侧阀机构用于开闭操作所述喷出阀，所述吸气侧阀机构以及所述喷出侧阀机构的至少一者具备XY分离驱动机构。2.根据权利要求1所述的膨胀机，其中，所述XY分离驱动机构具备：第一铰链部件，所述第一铰链部件安装在所述缸盖上；摇臂，所述摇臂转动自如地安装于所述第一铰链部件；Y轴分离滑块，所述Y轴分离滑块连结于所述吸气阀，并且在所述第三方向上往复运动自如地被支撑于所述第一铰链部件；X轴分离滑块，所述X轴分离滑块转动自如地被支撑于所述摇臂的一端，并且沿着与所述第三方向正交的方向往复移动自如地被连结于所述Y轴分离滑块；以及凸轮，所述凸轮抵接于所述摇臂的另一端，并使所述摇臂摇摆。3.根据权利要求1所述的膨胀机，其中，所述支撑部件形成为L字状，具有沿着所述第一方向延伸的第一支撑部和从所述第一支撑部沿着第二方向延伸的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉泽保夫，吉泽匠，吉泽穣，吉泽慧，
申请(专利权)人：Z机械技术研究所有限公司，有限会社TAC研究，
类型：发明
国别省市：日本;JP