JP2008057432A - 往復摺動型吸排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】往復摺動型吸排気装置において、作動に伴い、ピストン(30)の外側面に付設されている吸入板弁(36)が過度に変形してその耐久性を損なうことがないようにする。
【解決手段】ピストン３０の往復運動に伴い、前記吸入孔３５の外側端を開閉するようにして、ピストン３０の外側面に装着されている吸入板弁３６が、ピストン３０の往復運動に伴う前記吸入孔３５内の流体の圧力によるピストン３０の外側面よりの離間量を規制し、かつピストンリング３３の外側面に当接して、その回動を阻止する係合突起６ｂを有する吸入板弁変形制限部材１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、軸線方向に往復運動または往復振動させることにより、毎回の運動毎に、ピストンをもって、シリンダの外部の流体を吸入し、加圧させたり、吐出させたりする往復摺動型吸排気装置に関する。

ハウジング内に配置したピストン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、機械的に往復運動させたり、電磁的に往復振動させたりして、ピストンにより、シリンダの外部の気体もしくは液体を吸入吐出させるようにした往復摺動型吸排気装置は公知である。

図１０は、従来の往復摺動型吸排気装置の一例としてのリニア振動型圧縮機を略示する縦断正面図である。

なお、この明細書において使用する用語、内面と外面、内周と外周、および内向と外向は、径方向に関して言い、その他の内外、すなわち、内方と外方、内側面と外側面、内端と外端等は、物体の中心部より軸線方向に関して言うものとする。

角筒状をなすハウジング(21)の左右の端壁(22)(22)の内側面には、それぞれ、内方を向くシリンダ(23)が、同軸上に対向して固設されている。

各シリンダ(23)の軸線方向の内端は、ハウジング(21)より内向突設した環状仕切壁(24)に、気密的に止着され、ハウジング(21)と端壁(22)とシリンダ(23)と環状仕切壁(24)との間には、導気室(25)が形成されている。

ハウジング(21)の軸線方向の中央部において、その上下面に設けた径方向の嵌孔(26)(26)には、それぞれ磁性体ヨーク(27)が嵌合固着されている。

磁性体ヨーク(27)には水平のコイル(28)が外嵌され、磁性体ヨーク(27)の内周面には、内向円弧状の永久磁石(29)が固着されている。

それぞれシリンダ(22)内に嵌合された左右のピストン(30)(30)の中心部同士は、駆動軸(31)をもって連結されている。ピストン(30)の外周のリング溝(32)には、ピストンリング(33)が嵌合されている。

なおピストンリング(33)は、周知のように、また図１１に示すように、切欠きリングの端末同士が、相互に入り込んで係合するように、相補的な角型凹凸部(33a)(33b)もしくは相互係合斜面としたものである。

駆動軸(31)の長手方向の中央部には、前記永久磁石(29)の内面に、僅小の間隙をもって位置する可動鉄心(34)が固着されている。

各ピストン(30)の中心より径方向の外方、一定半径の個所には、適数の軸線方向の吸入孔(35)(35)があけられている。

各ピストン(30)の外側面には、ピストン(30)よりもやや小径で、吸入孔(35)(35)を閉塞したり開放したりしうる吸入板弁(36)が当接され、吸入板弁(36)の中心孔(36a)は、ピストン(30)の外側面中心部に形成された円形の支持突起(30a)に嵌合されている。

吸入板弁(36)は、その中心部へ外側より挿入した締付けねじ(37)を、駆動軸(31)の外端面に螺合することにより、ピストン(30)の外側面に当接されている。

各シリンダ(23)の外側端部付近には、外面に吐出弁(38)を備える吐出孔(39)があけられている。

前記環状仕切壁(24)の外側方および内側方において、ハウジング(21)には、それぞれ、出口孔(40)および入口孔(41)があけられている。

コイル(28)に通電して、可動鉄心(34)とともに駆動軸(31)をリニアに振動させると、左右のピストン(30)(30)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する。

これに伴い、外気は、入口孔(41)からハウジング(21)内へ吸引された後、ピストン(30)の吸入孔(35)および吸入板弁(36)、並びにシリンダ(23)の吐出孔(39)および吐出弁(38)を経て、導気室(25)内へ流入し、出口孔(40)より吐出される。

図１０に示すような従来の往復摺動型吸排装置においては、駆動軸(31)の往復運動に伴い入口孔(41)よりハウジング(21)内へ流入した外気は、ピストン(30)における吸入孔(35)を経て、吸入板弁(36)の周辺部を外側方へ湾曲させて、ピストン(30)の外側面より離間させて吸入孔(35)を開き、吐出孔(39)より吐出弁(38)を開いて、導気室(25)内へ流入した後、出口孔(40)より吐出される。

従って吸入板弁(36)が、締付ねじ(37)を基点として過度に外方へ湾曲し、タイミング良く復帰して吸入孔(35)を適時に適切に閉じないことがある。また吸入板弁(36)が過度に湾曲すると、中心の締付ねじ(37)による吸入板弁(36)の取付部に過度の繰返し応力が集中して、吸入板弁(36)が傷められたり劣化させられたり、永久変形させられたりし、また締付ねじ(37)による締付けが不良となったりすることがある。

さらに、図１０に示すような従来のものでは、運転に伴い、ピストンリング(33)が環溝(32)内を円周方向に回動し、ピストンリング(33)の端末同士の合い口部である相互に嵌合されている相補的角型凹凸部(33a)(33b)が、シリンダ(23)における吐出孔(39)の開口縁を摺擦するようになることがある。

このようになると、吐出孔(39)の開口縁およびピストンリング(33)の合い口部が傷付けられて、気密性を低下させたり、ピストンリング(33)の寿命を縮めたりすることとなる。

本発明の第１の目的は、前記したような往復摺動型吸排気装置において、作動に伴い、ピストン(30)の外側面に付設されている吸入板弁(36)が過度に変形してその耐久性を損なうことがないようにすることである。

本発明の第２の目的は、前記したような往復摺動型吸排気装置において、作動に伴い、ピストン(30)の外周に嵌合されているピストンリング(33)が径方向に回動して変位し、その相補的角型凹凸部(33a)(33b)等からなる合口部が、シリンダ(23)における吐出孔(39)の内面と交差する個所へ移動して、損傷したり過度に摩耗したりするのを防止することにある。

本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
(１) 軸線方向の吸入孔が穿設されているピストンを、シリンダ内において軸線方向に往復運動させることにより、吸排気作用を行わせるようになっている往復摺動型吸排気装置において、前記ピストンの往復運動に伴い、前記吸入孔の外側端を開閉するようにして、ピストンの外側面に装着されている吸入板弁が、ピストンの往復運動に伴う前記吸入孔内の流体の圧力によるピストンの外側面よりの離間量を規制するための吸入板弁変形制限部材を取付ける。

(２) 上記(１)項において、吸入板弁変形制限部材の内側面は、径方向の外方へ行くに従って、外側方へ傾斜しているものとする。

(３) 上記(１)または(２)項において、ピストンの外周面に形成されるピストンリング溝を、外側が開口するものとし、かつ吸入板弁変形制限部材の外周部に、この制限部材をピストンの外側面に取付けたとき、リング溝内のピストンリングの外側面に当接しうる内向係合突起を設ける。

(４) 上記(３)項において、内向係合突起は、ピストンリングの外側面に設けた係合凹所に嵌入係止しうるものである。

(５) 上記(１)項において、吸入板弁変形制限部材は、ピストンの外側面に離間して取付けられている蓋状のものである。

(６) 上記(１)項において、吸入板弁変形制限部材は、中心部がピストンの外側面に止着され、周辺部がピストンの外側面より離間している蓋状のものである。

(７) 上記(１)〜(６)項のいずれかにおいて、吸入板弁変形制限部材は、内側面中心部に、吸入板弁の中心部をピストンの外側面に押圧しうる内方突出部を備えるものである。

(８) 上記(７)項において、内方突出部は、吸入板弁変形制限部材と一体成形されたボスである。

(９) 上記(７)項において、内方突出部は、吸入板弁変形制限部材の内側面中心部に当接した座板である。

(10) 上記(１)〜(９)項のいずれかにおいて、吸入板弁変形制限部材の内側面は、周辺部を除いて外側方へ凹入している。

(11) 上記(１)〜(10)項のいずれかにおいて、吸入板弁変形制限部材の周縁部は、内側方へ突出するフランジとなっている。

(12) 上記(１)項において、吸入板弁変形制限部材は、放射腕状のものである。

請求項１記載の発明：−作動に伴い、ピストンの外側面の吸入板弁が過度に変形するのが防止される。

請求項２記載の発明：−吸入板弁は、変形制限部材の内側面に当接して、その過度の変形は無理なく抑止される。

請求項３記載の発明：−リング溝を外側縁のないものとして、ピストンリングの嵌入抜去を容易とすることができる。

請求項４記載の発明：−吸入弁変形制限部材により、ピストンリングのリング溝内の回動が阻止される。

請求項５記載の発明：−吸入板弁は、変形した際、吸入弁変形制限部材の内側面に当接するので、無理な力が作用することはない。

請求項６記載の発明：−ピストンの作動に伴う排気は、吸入板弁変形制限部材の周辺より径方向外側へ吐出される。

請求項７記載の発明：−吸入板弁変形制限部材は、ピストンの外側面に浮上状態で取付けられ、吐気は、変形防止部材の周辺より径方向に吐出される。

請求項８記載の発明：−吸入板弁変形制限部材の取付けを簡単に行うことができる。

請求項９記載の発明：−吸入板弁変形制限部材のピストンの外側面からの間隔を簡単に調節することができる。

請求項１０記載の発明：−吸入板弁変形制限部材の周辺部を、ピストンの外側面に当接させて、安定よく取付けることができる。

請求項１１記載の発明：−前項と同様の効果が得られる。

請求項１２記載の発明：−吸入板弁変形制限部材の内方を容易に視認することができる。

図１は、本発明の一実施形態を示す縦断正面図であって、図１０と同様の図である。図２は、図１における左側のピストンとその周辺部材の拡大縦断正面図である。図３は、同じく左側のピストンとその周辺部材の分解斜視図である。図４は、図１〜図３における吸入板弁変形制限部材を内側方より見た斜視図である。図５は、吸入板弁変形制限部材が取付けられているピストンの斜視図である。図６は、吸入板弁変形制限部材の異なる例を示す内向斜視図である。図７および図８は、ピストンと吸入板弁変形制限部材の異なる例を示す縦断正面図である。図９は、制限部材の異なる例を示す斜視図である。

図１〜図５に示すものの主要な構成は、図１０に示すものと同様であるので、図１〜図５において図１１と同様の要素には、それにおけるのと同様の符号を付して、その説明を省略し、図１０と異なる部分のみについてのみ説明する。

ピストン(30)の外側面には、吸入板弁(36)を覆う吸入板弁変形制限部材（以下制限部材と略称する）(１)が取付けられている。

制限部材(１)は、図２に明示するように、吸入板弁(36)の径よりやや大径で、ピストンリング(33)のためのリング溝(32)の内径とほぼ等しい径を有する円盤(２)の外周に、内側方を向く短寸の受支筒(３)を連設したものである。

円盤(２)の内側面は、径方向に行くに従って外側方を向く傾斜面(４)とされ、かつ円盤(２)の適所には、適数の吐気孔(５)があけられている。

前記受支筒(３)の一部には、内方を向く係合突起(3a)が設けられている。

なおこの際、リング溝(32)は外側壁を欠如したものとされ、かつピストンリング(33)の適所、好ましくは合い口部である角型凹凸部(33a)(33b)の外側面に、前記係合突起(3a)が係合しうる係合溝(33c)が設けられている。

ピストン(30)の往復運動の都度、その内側方の空気は、吸入孔(35)を経て、吸入板弁(36)の周辺部を外側方へ押し、吸入孔(35)の外側より離間させ、吐気孔(５)を経て吐出される。

吸入板弁(36)は、制限部材(１)の内面に当接することにより、その変形量は制限されるので、吸入板弁(36)が過度に変形して、その耐用年数を縮めたり、吸入板弁(36)の復元のタイミングが不適切となって、吸排気効率に悪影響を及ぼすことはない。

しかも、制限部材(１)における受支筒(３)の先端の係合突起(3a)がピストンリング(33)の係合溝(33c)に係合しているので、ピストンリング(33)がピストン(30)の外周で回動して、その合い口である角型凹凸部(33a)(33b)が吐出孔(39)の内面と合致する位置へ来て、吐出孔(39)の内面を傷付けたり、ピストンリング(33)を傷めたりすることはない。

さらにリング溝(32)は、外側壁を必要としないので、リング溝(32)に対するピストンリング(33)の挿入および抜き外しは容易である。

図６は、制限部材(１)における円盤(６)の中心部に、吸入板弁(36)の中心部を押圧するボス(７)を突設し、かつ円盤(６)の周縁部に複数の弧状の受支片(6a)を設け、かついずれかの受支片(6a)の内端に、ピストンリング(33)の係合溝(33c)に係合しうる係合突起(6b)を内向きに突設してある。

図７は、図６に示す制限部材(１)を取付けた状態を示し、円盤(６)とピストン(30)の外側面との間には吐気用間隙(6c)が形成される。

図８は、円盤(６)の内側面中心部に、吸入板弁(36)の中心部を押圧する座板(８)を設けたもので、円盤(６)の一部より、ピストンリング(33)における角型凹凸部(33a)(33b)の外側面に設けた係合溝(33c)に係合しうる係合突起(6b)を先端に有する受支片(6a)が内向突設されている。

図７および図８のものにおいては、円盤(６)の周縁とピストン(30)の外側面との間に吐気用間隙(6c)ができるので、円盤(６)(７)自体に吐気孔を設ける必要はなくなる。

図９は、制限部材(１)を、筒状ボス(９)より放射状の複数の支脚(９)を突設し、いずれかの支脚(９)の先端に、ピストンリング(33)の外側面における係合溝と係合しうる係合突起(10a)を内方向きに突設したものである。

本発明の一実施形態を示す縦断正面図である。 図１における左側のピストンとその周辺部材の拡大縦断正面図である。 同じく左側のピストンとその周辺部材の分解斜視図である。 図１〜図３における吸入板弁変形制限部材を内側方より見た斜視図である。 吸入板弁変形制限部材が取付けられているピストンの斜視図である。 吸入板弁変形制限部材の異なる例を示す内向斜視図である。 ピストンと吸入板弁変形制限部材の異なる例を示す縦断正面図である。 ピストンと吸入板弁変形制限部材の異なる例を示す縦断正面図である。 吸入板弁変形制限部材の異なる例を示す斜視図である。 従来の往復摺動型吸排気装置の代表例を示す縦断正面図である。 従来の代表的な往復摺動型吸排気装置におけるピストンリングの斜視図である。

符号の説明

(１)（吸入板弁変形）制限部材
(２)円盤
(３)受支筒
(3a)係合突起
(４)傾斜面
(５)吐気孔
(６)円盤
(6a)受支片
(6b)係合突起
(6c)吐気用間隙
(７)ボス
(８)座板
(９)ボス
(10)支脚
(10a)係合突起
(21)ハウジング
(22)端壁
(23)シリンダ
(24)環状仕切壁
(25)導気室
(26)嵌孔
(27)磁性体ヨーク
(28)コイル
(29)永久磁石
(30)ピストン
(30a)支持突起
(31)駆動軸
(32)リング溝
(33)ピストンリング
(33a)(33b)角型凹凸部
(33c)係合溝
(34)可動鉄心
(35)吸入孔
(36)吸入板弁
(36a)中心孔
(37)締付ねじ
(38)吐出弁
(39)吐出孔
(40)出口孔
(41)入口孔

Claims (12)

1. 軸線方向の吸入孔が穿設されているピストンを、シリンダ内において軸線方向に往復運動させることにより、吸排気作用を行わせるようになっている往復摺動型吸排気装置において、
   前記ピストンの往復運動に伴い、前記吸入孔の外側端を開閉するようにして、ピストンの外側面に装着されている吸入板弁が、ピストンの往復運動に伴う前記吸入孔内の流体の圧力によるピストンの外側面よりの離間量を規制するための吸入板弁変形制限部材を取付けたことを特徴とする往復摺動型吸排気装置。
2. 吸入板弁変形制限部材の内側面は、径方向の外方へ行くに従って、外側方へ傾斜している請求項１記載の往復摺動型吸排気装置。
3. ピストンの外周面に形成されるピストンリング溝を、外側が開口するものとし、かつ吸入板弁変形制限部材の外周部に、この制限部材をピストンの外側面に取付けたとき、リング溝内のピストンリングの外側面に当接しうる内向係合突起を設けた請求項１または２記載の往復摺動型吸排気装置。
4. 内向係合突起は、ピストンリングの外側面に設けた係合凹所に嵌入係止しうるものである請求項３記載の往復摺動型吸排気装置。
5. 吸入板弁変形制限部材は、ピストンの外側面に離間して取付けられている蓋状のものである請求項１記載の往復摺動型吸排気装置。
6. 吸入板弁変形制限部材は、中心部がピストンの外側面に止着され、周辺部がピストンの外側面より離間している蓋状のものである請求項１記載の往復摺動型吸排気装置。
7. 吸入板弁変形制限部材は、内側面中心部に、吸入板弁の中心部をピストンの外側面に押圧しうる内方突出部を備えるものである請求項１〜６のいずれかに記載の往復摺動型吸排気装置。
8. 内方突出部は、吸入板弁変形制限部材と一体成形されたボスである請求項７記載の往復摺動型吸排気装置。
9. 内方突出部は、吸入板弁変形制限部材の内側面中心部に当接した座板である請求項７記載の往復摺動型吸排気装置。
10. 吸入板弁変形制限部材の内側面は、周辺部を除いて外側方へ凹入している請求項１〜９のいずれかに記載の往復摺動型吸排気装置。
11. 吸入板弁変形制限部材の周縁部は、内側方へ突出するフランジとなっている請求項１〜１０のいずれかに記載の往復摺動型吸排気装置。
12. 吸入板弁変形制限部材は、放射腕状のものである請求項１記載の往復摺動型吸排気装置。

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