[0001] 本申请涉及压缩机技术领域，特别是涉及一种增压式压缩装置。

[0002] 压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械。一般的压缩机有曲轴摆杆压缩机、曲柄连杆压缩机或斜盘压缩机等，且上述压缩机的驱动形式均是通过控制
偏心结构的往复运动，以驱动活塞的往复压缩，从而实现对缸体内流体的循环压缩。然而，
上述压缩机的结构布置较为复杂，体积较大，且对流体的压缩效果达不到预设要求。

[0026] 为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申
请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不
违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

[0027] 在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示
或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解
为对本申请的限制。

[0028] 此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、
“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术
语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0029] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一
体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可
以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域
的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

[0030] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间
媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特
征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之
下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水
平高度小于第二特征。

[0031] 需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以
是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂
直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

[0032] 参阅图1、图2和图3，图1示出了本申请一实施例中的增压式压缩装置10的结构示意图，图2为图1所示增压式压缩装置10的俯视图，图3为图2所示增压式压缩装置10在A‑A处
的剖视图。

[0033] 结合图3所示，在一个实施例中，本申请提供一种增压式压缩装置10，增压式压缩装置10包括动力机构100、往复组件200、活塞300、缸体400及压缩机构500。压缩机构500包
括涡轮机构510与进气管道520。活塞300设于缸体400内，活塞300具有相背离的第一压缩面
300a及第二压缩面300b，第一压缩面300a与缸体400的一侧内壁构成第一做功侧（未示出），
第二压缩面300b与缸体400的另一侧内壁构成第二做功侧400b。

[0034] 结合图3和图5所示，往复组件200包括往复体210及滚动件220，滚动件220嵌设于往复体210，往复体210与活塞300相连接（需要说明的是，为了清楚显示滚动件220嵌设于往
复体210的结构情况，在图5中省略了往复体210与活塞300的连接情况。具体地，往复体210
与活塞300的连接情况可以从图3中得出）。动力机构100具有输出轴130，输出轴130的两端
分别连接有轴头131与涡轮机构510，涡轮机构510通过进气管道520与第一做功侧及第二做
功侧400b相连通，轴头131沿其周向表面设有导槽131a，滚动件220卡接于导槽131a，输出轴
130的两端分别驱动滚动件220相对轴头131沿导槽131a移动及涡轮机构510进气增压，导槽
131a的轨迹被配置为：当轴头131转动使得滚动件220沿导槽131a移动时，往复体210带动活
塞300交替地对第一做功侧及第二做功侧400b进行往复压缩。

[0035] 需要说明的是，上述第一做功侧及第二做功侧400b指的是位于活塞300两侧的压缩腔。如图3所示，活塞300完全抵接于缸体400的一侧内壁，这时第一做功侧的体积为零，因
此在图3中只示出了第二做功侧400b。可理解地，当活塞300完全抵接于缸体400的另一侧内
壁，此时第二做功侧400b的体积为零，第一做功侧的体积达到最大。

[0036] 上述增压式压缩装置10，一方面通过增压机构500的设置，有助于对高流量低压的进气气体进行一级预压缩处理，进而增大了通入第一做功侧及第二做功侧400b进行二级压
缩的气体压力，提高压缩效果；另一方面，通过输出轴130的两端分别连接有轴头131与增压
机构500，如此能够实现动力机构100对压缩做功及进气增压同时驱动的效果，有助于优化
增压式压缩装置10的结构布置，减小装置体积，并提高能源利用率。

[0037] 另外，上述增压式压缩装置10通过动力机构100控制输出轴130的转动即能够实现对于活塞300的往复运动的控制，控制方式简单可靠，有效提高了对活塞300的驱动效率。并
且，活塞300具有相背离的第一压缩面300a及第二压缩面300b，使得往复体210带动活塞300
往复运动时，第一压缩面300a及第二压缩面300b能够分别对第一做功侧及第二做功侧400b
进行压缩做功，如此能够实现活塞300无论是在前进还是后退的过程中均都能够压缩做功，
有助于提高增压式压缩装置10的做功效率，保证压缩效果。

[0038] 需要说明的是，传统的曲轴摆杆压缩机、曲柄连杆压缩机或斜盘压缩机利用其偏心结构的往复摆动，实现对活塞300的往复运动控制，该控制方式效率低下，且对于结构的
震动、摩擦损害较大。本申请通过输出轴130的端部设有轴头131，利用轴头131的导槽131a
驱动活塞300的往复运动的控制方式，其舍弃了偏心控制的方式，简化了结构，提高了控制
的便捷性。另外，本申请较于传统的曲轴摆杆压缩机、曲柄连杆压缩机或斜盘压缩机，实现
了输出轴130的轴线方向、往复体210的运动方向、活塞300的压缩方向保持一致，其有助于
减少结构之间的震动与摩擦损害，有助于提高结构的工作可靠性。

[0039] 滚动件220可以是球形滚珠。由于在轴头131转动时，滚动件220沿轴头131的导槽131a移动，从而滚动件220采取球形滚珠可以降低滚动件220与导槽131a的壁面之间的摩擦
力，从而提升轴头131带动往复体210往复运动的顺畅性。

[0040] 结合图5所示，在一些实施例中，导槽131a的轨迹呈环绕轴头131一周的闭合曲线，且导槽131a的闭合曲线轨迹具有波峰a1与波谷a2，波峰a1及波谷a2绕轴头131的轴线方向
间隔分布于轴头131的周向表面，如此使得往复体210能够在波峰a1与波谷a2的引导下沿轴
头131的轴线方向往复运动。

[0041] 具体地，波峰a1及波谷a2的数量能够根据实际需要设计。如在轴头131的转速一定时，能够通过增加波峰a1及波谷a2的数量，从而提高往复体210往复运动的频次，进而提高
活塞300的压缩频次。相反地，在轴头131的转速一定时，能够通过减少波峰a1及波谷a2的数
量，从而减少往复体210往复运动的频次，进而减少活塞300的压缩频次。

[0042] 结合图5所示，在一些实施例中，波峰a1及波谷a2的数量均设2个，且波峰a1及波谷a2绕轴头131的轴线呈90度平均分布，如此使得轴头131在转动一圈内，往复体210能够往复
运动2次，既保证了结构布置合理性，又提高了往复体210的运动效率。

[0043] 继续结合图1和图3所示，在一些实施例中，增压式压缩装置10还包括第一壳体600及第二壳体700，第一壳体600及第二壳体700分别连接于缸体400的两侧。其中第二壳体700
用于装设并保护往复组件200。该实施方式中，第一壳体600设有第一进气口610及第一出气
口620，第二壳体700设有第二进气口710及第二出气口720，第一进气口610及第一出气口
620连通第一做功侧，第二进气口710及第二出气口720连通第二做功侧400b，如此实现第一
做功侧的独立进出气，以及第二做功侧400b的独立进出气。

[0044] 具体地，上述第二壳体700一方面作为第二做功侧400b的进出气口，另一方面用于装设并保护往复组件200，如此有助于提高缸体400与往复组件200之间的结构紧凑性以及
结构一体性，进而有助于缩小增压式压缩装置10的体积，提高增压式压缩装置10的便携性
及适用性。

[0045] 结合图3所示，在一些实施例中，进气管道520的一端与涡轮机构510相连通，进气管道520的另一端具有第一进气连接头521及第二进气连接头522，第一进气连接头521与第
一进气口610相连通，第二进气连接头522与第二进气口710相连通，如此实现了高压气体能
够进入分别进入第一做功侧及第二做功侧400b，保证工作可靠性。

[0046] 具体地，涡轮机构510布置于增压式压缩装置10整体的尾部，涡轮机构510与输出轴130的端部驱动连接，如此实现了输出轴130的两端同时输出扭矩的效果，有助于提高动
力机构100的驱动利用率；另外，进气管道520布置于增压式压缩装置10整体的底部以连通
涡轮机构510与缸体400的进气口，如此避免了装置在长度方向上的尺寸增加，有助于提高
增压式压缩装置10的结构紧凑性。

[0047] 下面为了便于理解，结合图3所示的增压式压缩装置10对其进出气过程进行说明。

[0048] 由于本申请的增压式压缩装置10中，往复体210能够带动活塞300交替地对第一做功侧及第二做功侧400b进行往复压缩，从而活塞300在缸体400内的往复运动的过程中，包
括第一压缩面300a压缩缸体400左侧内壁的过程，以及第二压缩面300b压缩缸体400右侧内
壁的过程。

[0049] 具体地，以图3所示出的视角，当活塞300从缸体400的最左侧（第一压缩面300a抵接缸体400的左侧内壁）开始向右压缩时，第二进气口710及第二出气口720均保持关闭状
态，此时第二做功侧400b内的气体随着活塞300的运动被压缩。随着活塞300继续向右压缩，
第二做工侧400b内的气体压强会逐渐增大，最终气体经第二出气口720排出。另外，在此过
程中，第一出气口620保持关闭状态，第一进气口610保持打开状态，待压缩气体经第一进气
口610流入第一做功侧。当活塞300的第二压缩面300b抵接至缸体400的最右侧内壁时，此时
第二做功侧的压缩做功过程结束，此时活塞300往左侧开始运动，并对第一做功侧400a压缩
做功。

[0050] 当活塞300从缸体400的最右侧（第二压缩面300b抵接缸体400的右侧内壁）开始向左压缩时，第一进气口610及第一出气口620均保持关闭状态，此时第一做功侧内的气体随
着活塞300的运动被压缩。随着活塞300继续向左压缩，第一做工侧内的气体压强会逐渐增
大，最终气体经第一出气口620排出。另外，在此过程中，第二出气口720保持关闭状态，第二
进气口710保持打开状态，待压缩气体经第二进气口710流入第二做功侧400b。

[0051] 以上为增压式压缩装置10的进出气的大致过程，该过程能够实现活塞300的双向压缩，有助于提高增压式压缩装置10的压缩效果。

[0052] 结合图3所示，在一些实施例中，增压式压缩装置10还包括第一阀板800及第二阀板900。第一阀板800夹设于第一壳体600与缸体400之间，第二阀板900夹设于第二壳体700
与缸体400之间。第一阀板800分别设有第一进气阀810及第一出气阀820，第一进气口610通
过第一进气阀810与第一做功侧相连通，第一出气口620通过第一出气阀820与第一做功侧
相连通。第二阀板900分别设有第二进气阀910及第二出气阀920，第二进气口710通过第二
进气阀910与第二做功侧400b相连通，第二出气口720通过第二出气阀920与第二做功侧
400b相连通。

[0053] 具体地，第一阀板800与第一压缩面300a相对，第二阀板900与第二压缩面300b相对。第一阀板800及第二阀板900作为进出气阀体的安装载体，同时也分别作为壳体与缸体
400之间的封闭件。因此，在一些实施例中，第一阀板800的两侧设有第一密封件，第二阀板
900的两侧设有第二密封件930，如此有助于提高增压式压缩装置10的密封性能，保证活塞
300压缩的可靠性。

[0054] 结合图4所示，在一些实施例中，第二阀板900上对应设有第二进气孔900a及第二出气孔900b，第二进气阀910及第二出气阀920能够分别连通第二进气孔900a及第二出气孔
900b。另外，结合图4所示，第二阀板900上还设有第二密封件930，如此有利提高第二阀板
900的进出气密封效果，进而保证增压式压缩装置10的压缩效果。

[0055] 同理地，第一阀板800上对应设有第一进气孔及第一出气孔，第一进气阀810及第一出气阀820能够分别连通第一进气孔及第一出气孔。另外，第一阀板800上还设有第一密
封件，如此有利提高第一阀板800的进出气密封效果，进而保证气体的压缩效果。

[0056] 结合图4和图5所示，在一些实施例中，往复体210包括连接体211及嵌套212，滚动件220嵌设于嵌套212内。另外结合图3‑图5所示，连接体211设有锁止结构2111，增压式压缩
装置10还包括连接轴1100，连接轴1100与活塞300相连接，连接轴1100远离活塞300的一端
设有连接盘1110，连接盘1110与锁止结构2111相固定。

[0057] 具体地，连接体211与嵌套212可以为一体成型或螺栓固定连接。连接轴1100的轴线与连接体211的运动方向一致，如此有助于保障活塞300运动的流畅性。另外，通过连接轴
1100的一端设有连接盘1110的设计，如此有助于提高连接轴1100与连接体211的连接稳定
性，提高增压式压缩装置10的工作可靠性。

[0058] 结合图4所示，在一些实施例中，连接体211设有穿孔结构2112，往复组件200还包括导杆组件230，导杆组件230穿设于穿孔结构2112。

[0059] 具体地，导杆组件230可以包括穿设于连接体211两侧的第一导杆和第二导杆，如此有助于提高往复体210往复运动的稳定性。可理解地，在其他实施例中，导杆组件230还可
以包括第三导杆、第四导杆等。导杆的数量可以根据实际结构需要而设计。具体地，多个导
杆能够绕输出轴130的轴线均匀分布。

[0060] 继续参阅图4，在一些实施例中，增压式压缩装置10还包括第三壳体1000，导杆组件230包括穿设于连接体211两侧的第一导杆和第二导杆。第一导杆分别固定连接于第二壳
体700与第三壳体1000，第二导杆的两端分别固定连接于第二壳体700与第三壳体1000。

[0061] 结合图6所示，在一些实施例中，动力机构100还包括第一滚动轴承140及第二滚动轴承150，第一滚动轴承140及第二滚动轴承150分别间隔套设于输出轴130，如此有助于减
少输出轴130的转动摩擦阻力。另外，动力机构100还包括第一平面轴承160及第二平面轴承
170，第一平面轴承160及第二平面轴承170间隔套设于输出轴130的中部，如此有助于提高
对输出轴130的承载力。

[0062] 结合图7所示，在一些实施例中，动力机构100还包括电机110及减速机构120，减速机构120与电机110相连接，输出轴130的一端与减速机构120相连接，另一端与往复组件200
相连接，减速机构120用于对电机110减速增矩，并经输出轴130将力矩传递至往复组件200，
如此实现力矩的合理传递。

[0063] 具体地，在该实施例中，本申请能够直接通过电机110驱动输出轴130的转动，实现活塞300的往复运动，较于传统的偏心结构的控制，本申请的控制方式更加便捷，将电机110
的输出端连接于输出轴130即可完成安装，如此提高了增压式压缩装置10的装配简便性及
结构的连接可靠性。

[0064] 继续结合图7所示，减速机构120为行星轮结构，输出轴130的端部具有盘状结构，盘状结构上开设有对应的连接孔，行星轮结构插入对应的连接孔内，实现连接轴1100与行
星轮结构的固定连接。

[0065] 在一些实施例中，结合图1所示，在一些实施例中，增压式压缩装置10还包括散热机构1200，散热机构1200包裹于缸体400的外侧表面，如此能够提高缸体400的散热效果。具
体地，散热机构1200可以为多片散热片组成，如此能够及时将缸体400的热量排出。

[0066] 结合图8所示，在一些实施例中，增压式压缩装置10还设有高速电机1300，高速电机1300与涡轮机构510驱动连接。具体地，本实施例区别于上述输出轴130的两端分别连接
轴头131与涡轮机构510的实施例，在该实施例中，涡轮机构510可以通过单独的高速电机
1300进行控制，活塞300的往复运动则由单独的动力机构100控制，如此实现一级压缩驱动
结构与二级压缩驱动结构的相互独立布置，如此有助于降低发生故障时相互的干扰性，提
高装置的工作可靠性。需要说明的是，本申请方案在实际应用中，可以根据实际的需要，针
对性地选择是否增加高速电机1300的方案。

[0067] 进一步地，结合图9所示，在一些实施例中，增压式压缩装置10的涡轮机构510为2个，还设有一级管道530与二级管道540。高速电机1300具有2个输出端，且两个输出端分别
连接上述2个涡轮机构510，其中一个涡轮机构510的出气端与另一个涡轮机构510的进气端
通过一级管道530相连通，另一个涡轮机构510的出气端与第一进气口610及第二进气口710
相连通，如此能够实现三级压缩效果。

[0068] 具体地，如图9所示，其中一个涡轮机构510用于对气体进行一级压缩，然后将一级压缩后的气体通过一级管道530通入另一个涡轮机构510，另一个涡轮机构510用于对气体
进行二级压缩，最后通入缸体400内进行三级压缩并输出。可理解地，涡轮机构510用于对气
体进行预压缩，预压缩所用到的涡轮机构510数量可以按照实际需求进行设置，且只需要增
设相应的管道及高速电机1300即可。

[0069] 另外，在上述三级压缩的实施例中，高速电机1300的两端分别连接有2个涡轮机构510，如此实现了一个驱动机构带动两个压缩机构运作的效果，有助于降低能耗及减小装置
整体的体积。需要说明的是，本申请方案在实际应用中，可以根据实际的需要，针对性地选
择是否增加高速电机1300的方案。

[0070] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0071] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护
范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。