JP2006105012A - リニア振動型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストンが吸入行程に入り始めると、直ちにかつ確実に、吸込弁が開き始めるようにしたリニア振動型圧縮機を提供する。
【解決手段】 リニアに往復振動させられる駆動軸１９の端部に取付けられ、かつシリンダ１３内に嵌合されているピストン１８をもって、外部の気体を吸入し圧縮させるようになっているリニア振動型圧縮機において、シリンダ１３の端壁１２の内面、またはピストン１８の外端面のいずれかに、それらに設けられている、ピストン１８の引込時には開き、ピストン１８の押出時には閉じるようになっている吸入弁を囲繞し、かつ圧縮行程の終端において、ピストン１８の外端面がシリンダ１３の端壁１２の内面に一定以上接近すると、両者により、押圧変形させられて、内部を減圧状態に保つようになっている吸盤を取付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリンダ内に嵌合したピストンを端部に備える駆動軸をリニアに振動させることにより、毎回の振動毎に、ピストンで外気を吸入し、圧縮させるようにしたリニア振動型圧縮機に関する。

ハウジング内に配置したシリンダと一体をなす駆動軸、もしくはハウジング内に軸線方向に対向配置したシリンダ内に嵌合したピストンを連結する駆動軸を電磁的に往復振動させて、ピストンにより、外気を吸入吐出させるようにしたリニア振動型圧縮機は公知である。

図３は、駆動軸の両端に設けたピストンをシリンダ内で摺動させることにより、吸排気を行わせるようにした、従来の代表的なリニア振動型圧縮機を略示する縦断正面図である。

角筒状をなすハウジング(11)の左右の端壁(12)(12)の内面には、それぞれ内方を向くシリンダ(13)が、同軸上に対向して設けられている。

ハウジング(11)の上下面の軸線方向の中央部に設けた嵌孔(14)(14)には、それぞれ水平のコイル(15)が外嵌された磁性体ヨーク(16)が嵌合固着され、各ヨーク(16)の内周面には、内向円弧状の永久磁石(17)が固着されている。

各シリンダ(13)(13)に嵌合されたピストン(18)(18)の中心部同士は、駆動軸(19)をもって連結され、駆動軸(19)の中央部には、前記永久磁石(17)の中心部に位置する可動鉄心(20)が固着されている。

各端壁(12)の中心より上方および下方には、それぞれ吐出孔(21)および吸入孔(22)があけられ、吐出孔(21)の外面および吸入孔(22)の内面には、それぞれ、吐出方向のみに開く吐出板弁(23)と、吸入方向にのみ開く吸入板弁(24)が止着されている。

各端壁(12)の外側面には、吸入孔(22)を含む位置に入口孔(25)を、また吐出孔(21)を含む位置に出口孔(26)を有するカバー(27)が装着されている。

ハウジング(11)の適所には、換気孔(28)があけられている。

コイル(15)に通電して、可動鉄心(20)とともに駆動軸(19)をリニアに振動させると、両ピストン(18)(18)は、一方が吸入行程、他方が吐出行程となるように往復運動し、外気は、各端壁(12)の吸入孔(22)から交互に吸入され、同じく吐出孔(21)より交互に吐出する。

従って外気は、左右のカバー(27)の入口孔(25)より吸入され、その出口孔(26)(26)より連続的かつ並列的に吐出する。

上記したようなリニア振動型圧縮機においては、吸込板弁(24)は、それ自身の有する弾性により、また吸込まれる気体に含まれていて付着した水分や油等により、端壁(12)に密着状態となっていることが多い。そのため、ピストン(18)が圧縮行程の終点から吸入行程に移行した際に、吸込板弁(24)が開くまでの間に、若干の遅れが生じる。

また、ピストン(18)が圧縮行程に入って行くと、シリンダ(13)の圧縮室内の空気は圧縮されて、吐出板弁(23)を開き、吐出孔(21)から吐出し、ついでピストン(18)は吸入行程に入る。この際、シリンダ(13)の圧縮室内には、若干の圧縮気体が残留しているため、ピストン(18)が吸入行程に入っても、圧縮室内の圧縮気体の圧力が低下して負圧となるまでは、吸入板弁(24)は開くことはなく、ピストン(18)が吸入行程に入ってから吸入板弁(24)を開くまでの間に、若干の遅れが生じる。

このように、ピストン(18)が吸入行程に入った際に、吸入板弁(24)の開きに遅れが生じると、吸込量が減って、吐出量も減り、圧縮効率は低下することとなる。

また、ピストン(18)の吸入行程によりシリンダ(13)内の負圧が一定限度に達した際に、始めて吸入板弁(24)は急激に開くので、その作動は不円滑となるとともに、その耐久性も低下する。

このようなことは、図７に示すように、駆動軸(19)の端部に取付けたピストン(18)に軸線方向の吸入孔(30)を設け、かつピストン(18)の外端面に、ピストン(18)の引込時には吸入孔(30)を開かせ、ピストン(18)の押出時には、吸入孔(30)を閉じさせるようになっている吸入板弁(31)が取付けられているリニア振動型圧縮機においても同様である。

なお、図７における各符号は、図３〜図６において付したものと同様の要素を示し、ピストン(18)の押出し時には、ハウジング(11)の内側方の換気孔(28)より吸引された外気は、仕切壁(32)により案内されて、吸入孔(30)と、シリンダ(13)に設けた吐出弁(33)付きの吐出孔(34)を経て、外側方の換気孔(28)より吐出するようになっている。

上記した問題を解決するために、吸入板弁を予め湾曲させておいて、被当接面との間に若干の隙間を設けておくこともあるが、このようにすると、圧縮行程時において、吸込板弁の閉じに遅れが生じ、圧縮空気の一部が逃げて、吐出空気量が減少することとなる。

本発明は、上記した従来の問題を解決するため、ピストンが吸入行程に入り始めると、直ちにかつ確実に、吸込弁が開き始めるようにしたリニア振動型圧縮機を提供することを目的とするもので、その具体的手段は次のとおりである。

(１)リニアに往復振動させられる駆動軸の端部に取付けられ、かつシリンダ内に嵌合されているピストンをもって、外部の気体を吸入し圧縮させるようになっているリニア振動型圧縮機において、前記シリンダの端壁の内面、またはピストンの外端面のいずれかに、それらに設けられている、ピストンの引込時には開き、ピストンの押出時には閉じるようになっている吸入弁を囲繞し、かつ圧縮行程の終端において、ピストンの外端面がシリンダの端壁の内面に一定以上接近すると、両者により、押圧変形させられて、内部を減圧状態に保つようになっている吸盤を取付ける。

(２)上記(１)項において、シリンダの端壁に吸入孔を設けるとともに、シリンダの端壁の内面に、吸入弁を設け、シリンダの端壁の内面、またはピストンの外端面のいずれかに、前記吸盤を取付ける。

(３)上記(１)項において、ピストンに軸線方向の吸入孔を設けるとともに、ピストンの外端面に吸入弁を設け、シリンダの端壁の内面、またはピストンの外端面のいずれかに、前記吸盤を取付ける。

(４)上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、吸盤の先端面を、その軸線に対して非直角とする。

請求項１に係る発明：−ピストンが圧縮行程の終端に達すると、吸盤はピストンの外端面とシリンダの端壁の内面とで押圧変形させられて、その内部はやや負圧状態となる。そのため、吸入弁のシリンダの端壁の内面もしくはピストンの外端面に対する圧接力は減殺され、吸入弁は、僅かの外力を受ければ開く状態に保持されている。
従って、ピストンが吸入行程に入ると、直ちに吸入弁は円滑に開き、作動は円滑となるとともに、吸入弁の耐久性が損われることはない。

請求項２に係る発明：−吸入弁がシリンダの端壁の内面に設けられている場合に、本発明を好適に実施することができる。

請求項３に係る発明：−吸入弁がピストンの外端面に設けられている場合に、本発明を好適に実施することができる。

請求項４に係る発明：−ピストンの前進に伴い、吸盤の内部は確実に排気されて、良好に吸着する。

図１は、本発明の実施形態を示す図３と同様の図で、図３に示したものにおけるピストン(18)の外側面に、シリンダ(13)の端壁(12)の内面における吸入板弁(24)を囲繞する寸法の吸盤(１)が、適宜止着されている。吸盤(１)をシリンダ(13)の端壁(12)の内面に取付けることもある。

吸盤(１)の深さは、ピストン(18)の圧縮行程の最終位置において、押圧されることにより、その内部が所要に減圧されるように定められる。
また、吸盤(１)の先端面を、その軸線に対して非直角となるように傾斜させておくことが望ましい。

図２は、本発明の別の実施形態を示し、図７に示したものにおいて、シリンダ(13)の端壁(12)の内面に、吸入弁(31)を囲繞する寸法の吸盤(２)と一体をなす支持板(３)が止着されている。その深さは、図１におけるものと同様に定められる。

なおこの際、シリンダ(13)の側壁における吐出孔(34)の位置は、ピストン(18)が圧縮行程の終端に来たときにはピストン(18)によって閉じられ、ピストン(18)が吸入行程に入って、吸盤(２)がシリンダ(13)の端壁(12)から離れるのとほぼ同時に開口する位置に設けられる。

なお各図において、吸入弁は単なる一例を示すもので、本発明は、いかなる型式の吸入弁を備える圧縮機に対しても適用しうるものである。

本発明の一実施形態を示す縦断正面図である。 異なる実施形態を示す図１と同様の図である。 従来のリニア振動型圧縮機の一例を示す縦断正面図である。 図３におけるIＶ−IＶ線縦断面図である。 図３におけるＶ−Ｖ線縦断面図である。 図３におけるＶI−ＶI線縦断面図である。 従来のリニア振動型圧縮機の異なる例を示す縦断正面図である。

符号の説明

(１)(２)吸盤
(３)支持板
(11)ハウジング
(12)端壁
(13)シリンダ
(14)嵌孔
(15)コイル
(16)磁性体ヨーク
(17)永久磁石
(18)ピストン
(19)駆動軸
(20)可動鉄心
(21)吐出孔
(22)吸入孔
(23)吐出板弁
(24)吸入板弁
(25)入口孔
(26)出口孔
(27)カバー
(28)換気孔
(30)吸入孔
(31)吸入弁
(32)仕切壁
(33)吐出弁
(34)吐出孔

Claims (4)

1. リニアに往復振動させられる駆動軸の端部に取付けられ、かつシリンダ内に嵌合されているピストンをもって、外部の気体を吸入し圧縮させるようになっているリニア振動型圧縮機において、前記シリンダの端壁の内面、またはピストンの外端面のいずれかに、それらに設けられている、ピストンの引込時には開き、ピストンの押出時には閉じるようになっている吸入弁を囲繞し、かつ圧縮行程の終端において、ピストンの外端面がシリンダの端壁の内面に一定以上接近すると、両者により、押圧変形させられて、内部を減圧状態に保つようになっている吸盤を取付けたことを特徴とするリニア振動型圧縮機。
2. シリンダの端壁に吸入孔を設けるとともに、シリンダの端壁の内面に、吸入弁を設け、シリンダの端壁の内面、またはピストンの外端面のいずれかに、前記吸盤を取付けたことを特徴とする請求項１記載のリニア振動型圧縮機。
3. ピストンに軸線方向の吸入孔を設けるとともに、ピストンの外端面に吸入弁を設け、シリンダの端壁の内面、またはピストンの外端面のいずれかに、前記吸盤を取付けたことを特徴とするリニア振動型圧縮機。
4. 吸盤の先端面を、その軸線に対して非直角としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のリニア振動型圧縮機。
   

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