JP2016023555A - ピストン式コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】コンプレッサの小型化と耐久性の向上とを達成する。
【解決手段】シリンダ孔２１ａ〜２１ｄがピストンケース１４に設けられており、それぞれのシリンダ孔にはピストン２６ａ〜２６ｄが往復動自在に装着される。ピストンとの間でポンプ室２７ａ〜２７ｄを区画するアダプタ２２ａ〜２２ｄがピストンケース１４に取り付けられる。ピストン磁石３１がピストンに設けられ、ピストン磁石３１に反発する磁力を加える磁力発生部材としてのアダプタ磁石３２がアダプタに設けられる。ピストン磁石３１に反発するアダプタ磁石３２により、ピストンにポンプ室を膨張する方向の推力が加えられる。ポンプ室を収縮する方向の推力は、カム部材１９の回転によりピストンに加えられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ピストンの往復動により空気等の気体を圧縮して吐出するためのピストン式コンプレッサに関する。

空気等の気体を圧縮するために使用されるコンプレッサには、ピストンの往復動によりポンプ室を膨張収縮させるようにしたピストン式がある。例えば、特許文献１には、酸素濃縮装置に使用されるピストン式のコンプレッサが記載されている。このコンプレッサは、モータにより駆動されるクランク軸を有し、クランク軸には、４つのクランク部が軸方向にずらして設けられている。それぞれのクランク部にはコンロッドによりピストンが連結され、コンロッドにより駆動されるピストンによりポンプ室が膨張収縮される。

特許文献２には、クランク軸により往復動されるコンロッドと、コンロッドに接触するプランジャピストンとを有する昇圧供給装置が記載されている。プランジャピストンをコンロッドに摺動接触させるために、コンロッドに向かう付勢力が圧縮コイルばねや磁石によりプランジャに加えられている。４つのプランジャピストンは、クランク軸が１回転する間に、順番に１回ずつ往復動するようになっている。

特許文献３に記載される水槽用ポンプ装置は、ポンプ室に取り付けられたベローズを有し、ベローズには磁石が設けられ、モータにより駆動される回転子にも磁石が設けられている。回転子の回転により、ベローズ側の磁石と回転子側の磁石とが吸引と反発を繰り返し、ベローズが伸縮してポンプ室が膨張収縮される。

特開２０１０−１９２３５号公報 特開平１１−６２８１７号公報 実公平３−４５５８０号公報

特許文献１に記載されるように、４つのポンプ室を駆動するために、４つのクランク部を軸方向にずらしてクランク軸に設けると、クランク軸を長くしなければならず、ポンプの小型化を達成することができない。特許文献２に記載されるように、クランク軸が１回転する間に、４つのプランジャピストンを、順番に１回ずつ往復動するようにしたのでは、昇圧装置の動的バランスを得ることができない。また、特許文献３に記載されるように、ベローの弾性力でポンプ室を膨張させるようにしたポンプ装置では、一方のベローを圧縮するときには、他方のベローズが膨張し、ポンプの動的バランスを得ることができない。動的バランスが得られないと、高速動作時に装置が左右に振動してしまう。

本発明の目的は、コンプレッサの小型化を達成することにある。

本発明の他の目的は、コンプレッサの高速動作を可能とすることにある。

本発明のピストン式コンプレッサは、カム部材が組み込まれるカム収容室、および前記カム部材の回転中心軸に直交する軸上に、前記回転中心軸に対して対象位置に位置して対をなすシリンダ孔が設けられたピストンケースと、前記ピストンケースに回転自在に装着され、前記カム部材を回転駆動する駆動軸と、それぞれの前記シリンダ孔に往復動自在に収容されるピストンと、前記ピストンケースに取り付けられ、前記ピストンとの間でポンプ室を区画するアダプタと、それぞれの前記ピストンに設けられるピストン磁石と、それぞれの前記アダプタに設けられ、前記ピストン磁石に反発する磁力を加えることにより前記ピストンに前記ポンプ室が膨張する方向の推力を加える磁力発生部材と、を有する。

ピストンに設けられたピストン磁石とアダプタに設けられた磁力発生部材とにより、ピストンにはポンプ室を膨張させる方向の推力が加えられる。ポンプ室を膨張させる方向に抗してポンプ室を収縮させる方向の推力は、カム部材の回転により加えられる。カム部材が回転すると、ピストンに設けられた回転体とカム部材との転がり接触、またはピストンに設けられたピストン磁石とカム部材に設けられたカム磁石との磁力により、ピストンはポンプ室を収縮させる方向に駆動される。このように、ピストンとカム部材は摺動接触することなく、カム部材の回転によりピストンが駆動されるので、摺動接触部に起因した摩耗の発生がなく、高速駆動してもコンプレッサの耐久性を向上させることができる。しかも、カム部材の回転によりピストンを往復動させることにより、コンプレッサを小型化することができる。

さらに、同軸に延びて２つで対をなすシリンダ孔にピストンが設けられている。対をなすピストンは同時に外側に向けて、または２つ同時に内側に向けて動くので、２つのピストンの重心は偏心することなく一定位置を保つ。従って、ピストンの動的バランスが高められ、コンプレッサの高速動作が可能となる。

一実施の形態であるピストン式コンプレッサの外観を示す斜視図である。 図１に示されたコンプレッサ組立体の上部を、矢印２で示す方向から見た正面図である。 図２の平面図である。 図２における４−４線断面図である。 図４における５−５線断面図である。 図４における６−６線断面図である。 図６の斜視図である。 図３における８−８線断面図である。 （Ａ）はアダプタの内面を示す斜視図であり、（Ｂ）はアダプタを構成する磁石ホルダの外面を示す斜視図である。 他の実施の形態であるビストン式コンプレッサの外観を示す斜視図である。 さらに他の実施の形態であるピストン式コンプレッサを示す断面図である。 図１１の斜視図である。 さらに他の実施の形態であるピストン式コンプレッサの外観を示す斜視図である。 図１３に示されたコンプレッサ組立体を示す断面図である。 図１４の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。それぞれの図面においては、共通の機能を有する部材には、同一の符号が付されている。

図１〜図３に示されるように、ピストン式コンプレッサ１０ａは、コンプレッサ組立体１１と電動モータ１２とを備えている。コンプレッサ組立体１１は４つの装着面１３ａ〜１３ｄが外周面に設けられたピストンケース１４を有している。図２および図５に示されるように、円筒部１５がピストンケース１４の一端部に設けられ、電動モータ１２により駆動される駆動軸１６が軸受１７により円筒部１５に回転自在に支持される。

図４および図５に示されるように、カム収容室１８がピストンケース１４の径方向中央部に設けられている。カム部材１９がカム収容室１８内に組み込まれる。カム部材１９は駆動軸１６の先端部に固定され、駆動軸１６により回転駆動される。４つのシリンダ孔２１ａ〜２１ｄがそれぞれカム収容室１８に連通してピストンケース１４に設けられており、シリンダ孔２１ａ〜２１ｄは内方端の部分でカム収容室１８に連通している。シリンダ孔２１ａ〜２１ｄの中心軸は、駆動軸１６およびカム部材１９の回転中心軸Ｏに対して直交している。シリンダ孔２１ａ〜２１ｄはカム部材１９に対して径方向に延びている。シリンダ孔２１ａ〜２１ｄは、図４に示されるように、円周方向に相互に９０度ごとに設けられている。図４〜図６に示されるように、２つのシリンダ孔２１ａ，２１ｂはカム部材１９の回転中心軸Ｏを中心に、一直線状つまり同軸に延びて対となっている。２つのシリンダ孔２１ｃ，２１ｄはカム部材の回転中心軸Ｏを中心に、一直線状つまり同軸に延びて対となっている。このように、４つのシリンダ孔２１ａ〜２１ｄは、カム収容室１８を中心として十字形状に配置されてピストンケース１４に設けられている。

それぞれのシリンダ孔２１ａ〜２１ｄの外方端は、それぞれ対応する装着面１３ａ〜１３ｄに開口している。図１および図４に示されるように、アダプタ２２ａ〜２２ｄがピストンケース１４の装着面１３ａ〜１３ｄに、ねじ部材２３により取り付けられている。アダプタ２２ａ〜２２ｄは、それぞれ装着面１３ａ〜１３ｄに取り付けられる磁石ホルダ２４と、それぞれの磁石ホルダ２４に取り付けられる流路プレート２５とを有している。磁石ホルダ２４と流路プレート２５は、それぞれ樹脂やアルミニウム合金等の非磁性材料により形成される。

図４に示されるように、ピストン２６ａ〜２６ｄがそれぞれのシリンダ孔２１ａ〜２１ｄに往復動自在に装着される。ピストン２６ａ〜２６ｄは、樹脂やアルミニウム合金等の非磁性材料により形成される。ピストン２６ａ〜２６ｄの頂部はアダプタ２２ａ〜２２ｄに対向し、ピストン２６ａ〜２６ｄの底部はカム部材１９に対向する。ポンプ室２７ａ〜２７ｄがピストン２６ａ〜２６ｄとアダプタ２２ａ〜２２ｄとにより区画される。ポンプ室２７ａ〜２７ｄは、ピストン２６ａ〜２６ｄがアダプタ２２ａ〜２２ｄに向けて移動すると収縮し、カム部材１９に向けて移動すると膨張する。

永久磁石であるピストン磁石３１がそれぞれのピストン２６ａ〜２６ｄの頂部に設けられている。ピストン磁石３１は、外周面が円形となっており、中心がシリンダ孔２１ａ〜２１ｄの中心軸と同軸となって、ピストン２６ａ〜２６ｄの頂部に埋め込まれている。ピストン磁石３１は、ピストン２６ａ〜２６ｄの頂面に露出しアダプタ２２ａ〜２２ｄに対向する対向面を有している。

永久磁石からなるアダプタ磁石３２が磁石ホルダ２４に設けられている。アダプタ磁石３２は、磁力発生部材を構成しており、磁石ホルダ２４に埋め込まれ、磁石ホルダ２４の内面に露出してピストン磁石３１の露出面に対向する対向面を有している。

アダプタ磁石３２の対向面は、ピストン磁石３１の対向面と同極性となっている。これにより、アダプタ磁石３２は、ピストン磁石３１に対して反発する磁力を加え、ピストン２６ａ〜２６ｄにポンプ室２７ａ〜２７ｄを膨張させる方向の推力つまり膨張磁力を加える。

また、アダプタ磁石３２の対向面は、ピストン磁石３１の対向面と同極性となっているだけでなく、ピストン２６ａのピストン磁石３１のカム部材１９側の極性と、ピストン２６ｂのピストン磁石３１のカム部材１９側の極性とは、異なっている。これにより、ピストン２６ａとピストン２６ｂはお互いに引き合うので、ポンプ室２７ａ，２７ｂを膨張させる力を補助する。ピストン２６ｃとピストン２６ｄも同様である。

図４〜図６に示されるように、回転体３３がそれぞれのピストン２６ａ〜２６ｄの底部に回転自在に装着される。回転体３３を支持するための支持ピン３４がピストン２６ａ〜２６ｄに取り付けられている。回転体３３としては、ボール軸受が用いられており、支持ピン３４に固定される内側回転体と、その外側に多数のボールを介して回転自在に装着される外側回転体とを有している。

カム面３５がカム部材１９に設けられており、カム面３５は、回転体３３の外周面つまり外側回転体の外周面に転がり接触する。カム部材１９は、図４に示されるように、最大半径の長径部と最小半径の短径部とを有している。カム面３５は、回転体３３の外径に合わせて設計されており、ピストン２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの移動軌跡はｓｉｎ曲線となるようなカム面である。カム部材１９が電動モータ１２により回転駆動されると、ピストン２６ａ〜２６ｄは、アダプタ２２ａ〜２２ｄに最も近づく位置から最も遠ざかる位置との間を往復動する。

図４に示されるように、カム面３５の長径部が回転体３３と転がり接触すると、対をなす２つのピストン２６ｃ，２６ｄは、アダプタ２２ｃ，２２ｄに最も近づく。この最も近づく位置に向けてピストンが移動するときには、ピストン磁石３１とアダプタ磁石３２との反発力に抗して２つのピストン２６ｃ，２６ｄがアダプタ２２ｃ，２２ｄに向けて移動し、ポンプ室２７ｃ，２７ｄが収縮される。

カム面３５の長径部が回転体３３と転がり接触したときには、図４に示されるように、カム面３５の短径部は回転体３３と転がり接触する。このときには、対をなす２つのピストン２６ａ，２６ｂは、アダプタ２２ａ，２２ｂから最も遠ざかる。カム面３５の長径部が回転体に接触した位置から短径部が接触する位置に向けてカム部材１９が回転するときには、ピストン磁石３１とアダプタ磁石３２との反発力により、ピストンはアダプタに対して最も近づく位置から最も遠ざかる位置に移動する。これにより、ポンプ室が膨張する。図４は、回転体３３がカム面３５の短径部に接触し、ポンプ室２７ａ，２７ｂが最も膨張した状態を示す。

このように、アダプタ磁石３２がそれぞれのピストン２６ａ〜２６ｄにポンプ室２７ａ〜２７ｄを膨張させる方向の磁力を加えた状態のもとで、カム部材１９のカム面３５と回転体３３との転がり接触により、ピストン２６ａ〜２６ｄは直線往復動している。つまり、カム部材１９とピストン２６ａ〜２６ｄは滑り接触つまり摺動接触することがない。これにより、カム面３５の摩耗発生が防止されて、カム部材１９を高速回転させても、コンプレッサ１０ａの高い耐久性を維持できる。

さらに、同軸に延びて２つで対をなすシリンダ孔にピストンが設けられている。対をなすピストンは同時に外側に向けて、または２つ同時に内側に向けて動くので、２つのピストンの重心は偏心することなく一定位置を保つ。従って、ピストンの動的バランスが高められ、高速動作させることが可能となる。特に、図４に示されるように、２対のシリンダ孔をピストンケース１４に設け、一対のシリンダ孔２１ｃ，２１ｄに設けられたピストン２６ｃ，２６ｄによりポンプ室２７ｃ，２７ｄが膨張するときに、他の一対のシリンダ孔２１ａ，２１ｂに設けられたピストン２６ａ，２６ｂによりポンプ室２７ａ，２７ｂを収縮させると、コンプレッサの動的バランスが高められ、高速動作させることが可能となる。

全てのシリンダ孔２１ａ〜２１ｄの中心軸は１点で交差しているので、１つのカム部材１９によって全てのピストン２６ａ〜２６ｄを駆動することができる。したがって、ピストンケース１４の駆動軸方向寸法を小さくすることができる。このように、小型のピストンケース１４により所望のポンプ室容積を得ることができるので、コンプレッサを小型化することができる。

図１に示されるように、吸気口４１がそれぞれの流路プレート２５に設けられている。図８および図９（Ｂ）に示されるように、吸気連通孔４２が吸気口４１に対応させて磁石ホルダ２４に設けられている。図９（Ａ）に示されるように、吸気弁４３が磁石ホルダ２４の内面にねじ部材４４により取り付けられている。吸気弁４３は、逆止弁の機能を有しており、ポンプ室が膨張すると、吸気連通孔４２を開いて吸気口４１から空気をポンプ室に導入し、ポンプ室が収縮すると、吸気連通孔４２を閉じてポンプ室から吸気口４１に空気が流れるのを阻止する。

図８に示されるように、吐出口４５が磁石ホルダ２４に設けられ、吐出口４５は流路プレート２５の内面に形成された連通凹部４６に連通している。図９（Ｂ）に示されるように、吐出弁４７が磁石ホルダ２４の外面にねじ部材４８により取り付けられている。吐出弁４７は、逆止弁の機能を有しており、ポンプ室が膨張すると、吐出口４５を閉じて吐出口４５から空気がポンプ室内に逆流するのを阻止し、ポンプ室が収縮すると、吐出口４５を開いて吐出口４５から連通凹部４６内に空気を吐出する。

図９に示されるように、磁石ホルダ２４はねじ部材４９によりピストンケース１４に固定される。流路プレート２５は図１に示されるねじ部材２３によりピストンケース１４に固定され、ねじ部材２３は磁石ホルダ２４に設けられた取付孔２３ａを貫通する。図９には、磁石ホルダ２４と流路プレート２５とが１つずつ示されているが、全ての磁石ホルダ２４と流路プレート２５が同様の構造となっている。

図６および図７に示されるように、連通流路５１が流路プレート２５に設けられている。連通流路５１は一端が連通凹部４６に連通し、他端が流路プレート２５の端面に開口している。図１に示されるように、十字形状の吐出プレート５２が流路プレート２５にねじ部材５３により固定される。吐出プレート５２はピストンケース１４の端面に密着している。図６および図７に示されるように、連通開口部５４が吐出プレート５２の中央部に設けられており、連通開口部５４は連通流路５５により連通流路５１に連通している。ジョイント部材５６が吐出プレート５２の中央部にねじ部材５７により固定されており、連通開口部５４に連通する吐出口５８がジョイント部材５６に設けられている。したがって、圧縮空気はポンプ室２７ａ〜２７ｄから加圧されて吐出され、吐出口５８に集合されて外部に吐出される。吐出口５８から吐出された圧縮空気を外部の機器に案内するときには、吐出口５８には配管等が接続される。

図１０は他の実施の形態であるピストン式コンプレッサ１０ｂの外観を示す斜視図である。このコンプレッサ１０ｂは、上述した４つのシリンダ孔２１ａ〜２１ｄを１組として、２組のシリンダ孔がピストンケース１４に設けられている。つまり、対をなす２つのシリンダ孔２１ａ，２１ｂと、他の対をなす２つのシリンダ孔２１ｃ，２１ｄが合計４対設けられている。それぞれのシリンダ孔には、ピストン２６ａ〜２６ｄが収容されている。合計４つの磁石ホルダ２４がそれぞれのピストン２６ａ〜２６ｄに対応してピストンケース１４に設けられている。このように、ピストンケース１４に複数組のシリンダ孔を設けるようにしても良い。

図１１は他の実施の形態であるピストン式コンプレッサ１０ｃを示す断面図であり、図１２は図１１の斜視図である。図１１は上述したコンプレッサ１０ａにおける図６と同様の部分の断面を示す。

図１１および図１２に示されるコンプレッサ１０ｃは、上述したコンプレッサ１０ａと同様に、４つのピストン２６ａ〜２６ｄを有しており、ピストンケース１４とアダプタ２２ａ〜２２ｄの構造は、上述したコンプレッサ１０ａと同様である。これに対し、図１１および図１２のコンプレッサ１０ｃは、ピストン２６ａ〜２６ｄとカム部材１９の構造が上述したコンプレッサ１０ａと相違している。

ピストン磁石３１は、ピストン２６ａ〜２６ｄの底部に設けられており、ピストン磁石３１の露出面はカム部材１９に対向している。アダプタ２２ａ〜２２ｄには、コンプレッサ１０ａと同様に、アダプタ磁石３２が磁力発生部材として設けられている。ピストン磁石３１の露出面に対して反対側の面は、アダプタ磁石３２の対向面と同極性となっている。これにより、アダプタ磁石３２は、ピストン磁石３１に対して反発する磁力を加えることにより、ポンプ室２７ａ〜２７ｄを膨張する方向の推力つまり膨張磁力をピストン２６ａ〜２６ｄに加える。図１１および図１２においては、アダプタ２２ａ，２２ｂが示されているが、他のアダプタ２２ｃ，２２ｄも同様の構造となっている。

カム磁石３６がカム部材１９に設けられている。カム磁石３６のピストン磁石３１に対向する面の極性は、ピストン磁石３１の露出面の極性と同極性となっている。これにより、カム磁石３６は、ピストン磁石３１に反発する磁力を加えることにより、ポンプ室２７ａ〜２７ｄを収縮する方向の推力つまり収縮磁力をピストン２６ａ〜２６ｄに加える。

カム磁石３６は、カム部材１９の回転中心からの半径方向に長い長さを持つ、長寸の磁石片と、長寸の磁石片よりも半径方向の長さが短い、短寸の磁石片とを有している。長寸の磁石片と短寸の磁石片は、回転方向に９０度ずれて２つずつ設けられる。２つの長寸の磁石片は、回転中心軸を中心として対称位置に位置する。２つの短寸の磁石片は、回転中心軸を中心として対称位置に位置する。図１１および図１２には、カム磁石３６の短寸の磁石片がピストン磁石３１に対向した状態が示されている。ピストン磁石３１はピストン２６ａ〜２６ｄの底部に設けられており、カム磁石３６はピストン磁石３１に直接対向し、アダプタ磁石３２はピストン２６ａ〜２６ｄを介して対向しているので、カム磁石３６によるポンプ室２７ａ〜２７ｄの収縮方向の推力は、アダプタ磁石３２によるポンプ室２７ａ〜２７ｄの膨張方向の推力よりも大きくなっている。

したがって、駆動軸１６の回転に伴って長寸の磁石片がピストン磁石３１に対向する位置に接近すると、ピストン磁石３１とカム磁石３６の反発力により、ピストン２６ａ〜２６ｄは、ピストン磁石３１とアダプタ磁石３２の反発力に抗してアダプタ２２ａ〜２２ｄに向けて駆動される。これにより、ポンプ室２７ａ〜２７ｄは収縮する。一方、長寸の磁石片がピストン磁石３１に対向する位置から離れると、ピストン磁石３１とアダプタ磁石３２の反発力がピストン磁石３１とカム磁石３６の反発力よりも勝り、ピストン２６ａ〜２６ｄはアダプタ２２ａ〜２２ｄから離れる方向に駆動される。これにより、ポンプ室２７ａ〜２７ｄは膨張する。棒状のストッパ３７がピストンケース１４に取り付けられており、ストッパ３７はピストン２６ａ〜２６ｄに当接し、ピストン２６ａ〜２６ｄがカム磁石３６に最接近する位置を規制する。これにより、ピストン２６ａ〜２６ｄはカム磁石３６に当接しない。

このように、本実施例では、ピストン磁石３１と、アダプタ磁石３２と、カム磁石３６との反発力を利用する。カム部材１９の回転によって、カム磁石３６によりピストン磁石３１に加わる反発力を変化させ、ピストン２６ａ〜２６ｄが往復動される。このように、カム部材１９の回転により、非接触でピストン２６ａ〜２６ｄを駆動するようにしたので、カム部材１９が摩耗することはない。これにより、カム部材１９を高速回転させても、コンプレッサ１０ｃの高い耐久性を維持できる。さらに、上述したコンプレッサ１０ａと同様に、コンプレッサ１０ｃの小型化を達成することができる。

図１３は、さらに他の実施の形態であるピストン式コンプレッサ１０ｄの外観を示す斜視図である。図１４は図１３に示されたコンプレッサ組立体を示す断面図であり、図１５は図１４の斜視図である。

このコンプレッサ１０ｄは、上述したコンプレッサ１０ａ，１０ｃと同様に、４つのシリンダ孔２１ａ〜２１ｄが設けられたピストンケース１４を有している。カム磁石３６が、コンプレッサ１０ｃと同様に、カム部材１９に設けられている。これに対し、第１のピストン磁石３１ａがピストン２６ａ〜２６ｄの頂部に設けられ、第２のピストン磁石３１ｂがピストン２６ａ〜２６ｄの底部に設けられている。第１のピストン磁石３１ａはピストン２６ａ〜２６ｄの頂面に露出してアダプタ２２ａ〜２２ｄに対向する対向面を有している。第２のピストン磁石３１ｂはピストン２６ａ〜２６ｄの底面に露出してカム磁石３６に対向する対向面を有している。図１４および図１５には、ピストン２６ａ，２６ｂが示されているが、他のピストン２６ｃ，２６ｄも同様に、第１のピストン磁石３１ｃと第２のピストン磁石３１ｄが設けられている。

アダプタ２２ａ〜２２ｄがピストンケース１４の装着面１３ａ〜１３ｄに装着され、ソレノイド６１がそれぞれのアダプタ２２ａ〜２２ｄに設けられている。ソレノイド６１は磁力発生部材を構成しており、アダプタ２２ａ〜２２ｄはソレノイドホルダを構成している。ソレノイド６１は鉄心６２が組み込まれたボビン６３を有し、ボビン６３の外側にはコイル６４が巻き付けられている。図１３に示されるように、コイル６４の接続端子６５がアダプタ２２ａ〜２２ｄの外部に突出しており、接続端子６５に接続される図示しない給電プラグを介して、コイル６４には外部から電力が供給される。

このコンプレッサ１０ｄにおいては、コイル６４に供給される電力により第１のピストン磁石３１ａに対して反発する磁力がソレノイド６１により加えられる。これにより、ポンプ室２７ａ〜２７ｄを膨張する方向の推力つまり膨張磁力がピストン２６ａ〜２６ｄに加えられる。

一方、カム磁石３６は、コンプレッサ１０ｃのカム磁石３６と同様に、第２のピストン磁石３１ｂに反発する磁力を加える。これにより、ポンプ室２７ａ〜２７ｄを収縮する方向の推力つまり収縮磁力がピストン２６ａ〜２６ｄに加えられる。

コンプレッサ１０ｄにおいては、コイル６４に対する電力量や通電タイミングを制御することにより、ソレノイド６１により第１のピストン磁石３１ａに加えられる反発力の強度と、磁力を発生させるタイミングとをカム部材１９の回転位置に応じて変化させることができる。

このように、コンプレッサ１０ｄにおいては、第１のピストン磁石３１ａおよびソレノイド６１の反発力と、第２のピストン磁石３１ｂおよびカム磁石３６の反発力とを利用する。つまり、第２のピストン磁石３１ｂにカム磁石３６から加えられる反発力をカム磁石３６の回転に応じて変化させることにより、ピストン２６ａ〜２６ｄが往復動される。したがって、コンプレッサ１０ｄにおいても、カム部材１９の回転により、非接触でピストン２６ａ〜２６ｄを駆動するようにしたので、カム部材１９が摩耗することはない。これにより、カム部材１９を高速回転させても、コンプレッサ１０ｃの高い耐久性を維持できる。さらに、上述したコンプレッサ１０ａ〜１０ｃと同様に、コンプレッサ１０ｄの小型化を達成することができる。

それぞれのコンプレッサ１０ａ〜１０ｄにおいては、カム部材１９の回転によりピストンを駆動させるようにしたので、駆動軸とピストンとをコンロッドを介して連結する場合に比して、コンプレッサの小型化を達成することができる。また、カム部材１９とピストンとが摺動接触しないので、摺動に起因した摩耗発生がなく、高速で駆動してもコンプレッサの高い耐久性を維持できる。さらに、同軸に延びて２つで対をなすシリンダ孔にピストンが設けられている。対をなすピストンは同時に外側に向けて、または２つ同時に内側に向けて動くので、２つのピストンの重心は偏心することなく一定位置を保つ。従って、コンプレッサの動的バランスが得られ、高速動作させることが可能となる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、それぞれのコンプレッサ１０ａ，１０ｃ，１０ｄにおいては、４つのシリンダ孔２１ａ〜２１ｄの中心軸が回転中心軸Ｏに直交してピストンケース１４に設けられているが、１組を構成するシリンダ孔の数は、４つに限られることなく、任意の数のシリンダ孔をピストンケース１４に設けることができる。ピストンケース１４に複数のシリンダ孔を設ける場合には、ピストンケース１４に相互に円周方向にずらしてシリンダ孔を設け、それぞれのシリンダ孔にピストンが装着される。また、コンプレッサ１０ａ，１０ｃにおけるアダプタ磁石３２に代えて、コンプレッサ１０ｄに示されるソレノイド６１を用いるようにしても良く、ピストンに対する永久磁石の組み付け形態と、アダプタに対して設けられる磁力発生部材の形態は、種々の組み合わせとすることができる。コンプレッサにより圧縮する気体としては、空気のみに限られず、種々の気体を加圧することができる。

ピストン式コンプレッサ１０ｃ、１０ｄにおいて、長寸の磁石片と短寸の磁石片を設けたが、短寸の磁石片は無くても良い。さらには、長寸の磁石片と短寸の磁石片はその極性が反対になるように設けてもよい。この場合には、長寸の磁石片がポンプ室２６ａ、２６ｂを圧縮し、続いて駆動軸１６が９０度回転したときには短寸の磁石片がポンプ室２６ａ、２６ｂを膨張させる力をピストン２６ａ、２６ｂに与える。また、この場合には短寸の磁石片の長さは、長寸の磁石片と同じであっても良い。

１０ａ〜１０ｄ ピストン式コンプレッサ
１１ コンプレッサ組立体
１２ 電動モータ
１３ａ〜１３ｄ 装着面
１４ ピストンケース
１６ 駆動軸
１８ カム収容室
１９ カム部材
２１ａ〜２１ｄ シリンダ孔
２２ａ〜２２ｄ アダプタ
２４ 磁石ホルダ
２５ 流路プレート
２６ａ〜２６ｄ ピストン
２７ａ〜２７ｄ ポンプ室
３１ ピストン磁石
３１ａ 第１のピストン磁石
３１ｂ 第２のピストン磁石
３２ アダプタ磁石
３３ 回転体
３５ カム面
３６ カム磁石
４３ 吸気弁
４７ 吐出弁
５２ 吐出プレート
６１ ソレノイド
６４ コイル

Claims (8)

1. カム部材が組み込まれるカム収容室、および前記カム部材の回転中心軸に直交する軸上に、前記回転中心軸に対して対象位置に位置して対をなすシリンダ孔が設けられたピストンケースと、
   前記ピストンケースに回転自在に装着され、前記カム部材を回転駆動する駆動軸と、
   それぞれの前記シリンダ孔に往復動自在に収容されるピストンと、
   前記ピストンケースに取り付けられ、前記ピストンとの間でポンプ室を区画するアダプタと、
   それぞれの前記ピストンに設けられるピストン磁石と、
   それぞれの前記アダプタに設けられ、前記ピストン磁石に反発する磁力を加えることにより前記ピストンに前記ポンプ室が膨張する方向の推力を加える磁力発生部材と、
   を有する、ピストン式コンプレッサ。
2. 請求項１記載のピストン式コンプレッサにおいて、
   前記ピストンに回転体を設け、
   前記回転体の外周面に転がり接触して前記ピストンに前記ポンプ室が収縮する方向の推力を加えるカム面を前記カム部材に形成した、ピストン式コンプレッサ。
3. 請求項１記載のピストン式コンプレッサにおいて、
   前記ピストン磁石に反発する磁力を加えて前記ピストンに対して前記ポンプ室が収縮する方向の推力を加えるカム磁石を前記カム部材に設けた、ピストン式コンプレッサ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のピストン式コンプレッサにおいて、前記磁力発生部材は、アダプタ磁石である、ピストン式コンプレッサ。
   
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のピストン式コンプレッサにおいて、前記磁力発生部材は、ソレノイドである、ピストン式コンプレッサ。
6. 請求項３記載のピストン式コンプレッサにおいて、前記磁力発生部材はアダプタ磁石であり、前記ピストン磁石を前記カム部材に対向させて前記ピストンの底部に設け、前記カム磁石による前記ポンプ室の収縮方向の推力を、前記アダプタ磁石による前記ポンプ室の膨張方向の推力よりも大きくした、ピストン式コンプレッサ。
7. 請求項３記載のピストン式コンプレッサにおいて、前記磁力発生部材は、ソレノイドであり、前記ソレノイドに対向させて前記ピストンの頂部に第１のピストン磁石を設け、前記カム磁石に対向させて前記ピストンの底部に第２のピストン磁石を設けた、ピストン式コンプレッサ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のピストン式コンプレッサにおいて、
   ２つで対をなすシリンダ孔を前記ピストンケースに９０度ずらして２対設け、一対の前記シリンダ孔に設けられた前記ピストンにより前記ポンプ室が膨張するときに、他の一対の前記シリンダ孔に設けられた前記ピストンにより前記ポンプ室を収縮する、ピストン式コンプレッサ。

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