JP3331489B2 - 対向ピストン形圧縮機 - Google Patents
対向ピストン形圧縮機Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はガス流体を圧縮す
るための圧縮機、特に超小型のジュールトムソン膨張式
等の冷凍機や携帯型の塗装等に用られる対向ピストン形
圧縮機に関するものである。
るための圧縮機、特に超小型のジュールトムソン膨張式
等の冷凍機や携帯型の塗装等に用られる対向ピストン形
圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来からクランクシャフト駆動式のピス
トン型ガス圧縮機やリニアモータ駆動式の１段圧縮型ガ
ス圧縮機は市販されている。またピストン型ガス圧縮機
などを複数連結して、より高いガス圧力を得るための多
段圧縮機も公知である。しかしながら、いずれも比較的
容量が大きく、携帯型や超小型のものに関しては、余り
その例を見ない。この理由は、前者にあってはクランク
シャフト機構が比較的に小型に構成し難いこと、ピスト
ンの形状そのものがコンロッド小端部との関係で、小型
にしにくいこと、騒音や機械振動が大きいこと、また、
後者にあってはなかなか圧力を高く成し得ないことなど
からである。
トン型ガス圧縮機やリニアモータ駆動式の１段圧縮型ガ
ス圧縮機は市販されている。またピストン型ガス圧縮機
などを複数連結して、より高いガス圧力を得るための多
段圧縮機も公知である。しかしながら、いずれも比較的
容量が大きく、携帯型や超小型のものに関しては、余り
その例を見ない。この理由は、前者にあってはクランク
シャフト機構が比較的に小型に構成し難いこと、ピスト
ンの形状そのものがコンロッド小端部との関係で、小型
にしにくいこと、騒音や機械振動が大きいこと、また、
後者にあってはなかなか圧力を高く成し得ないことなど
からである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】市販されているリニア
モータ駆動式の１段圧縮型のガス圧縮機は、コンパクト
であるが作動流体（以後、流体という）が空気でも、大
気圧から３気圧（絶対圧力）以上に効率よく圧縮するこ
とは困難であった。特に、ペンキ塗装、自動車のタイヤ
や空気ブレーキの空気供給用にするためには吐出圧力が
低く使用不能であった。また、長い配管が必要な浄化槽
などでも流量不足になりがちであり、且つ単気筒であっ
たため、機械振動や騒音の発生が非常に大きかった。本
発明は、上記欠陥をなくした圧縮機であり、同一寸法の
凸型形状の２本のピストンを対向型に配置し、双方が同
期的に各複動で圧縮仕事をするため力学的なバランスが
良く、極めて低振動（本体側面で２〜３ミクロン程度）
・低騒音（６０ｄｂ以下）で高信頼度であり、且つ、単
純な構造で部品数が少なく、ほぼ２組の共通部品から構
成され、部品類が同心軸上に加工組立されるため機械精
度が高くできることから、安価で且つ安定した性能と騒
音や機械振動の少ない小型ガス圧縮機を提供するところ
にその目的がある。
モータ駆動式の１段圧縮型のガス圧縮機は、コンパクト
であるが作動流体（以後、流体という）が空気でも、大
気圧から３気圧（絶対圧力）以上に効率よく圧縮するこ
とは困難であった。特に、ペンキ塗装、自動車のタイヤ
や空気ブレーキの空気供給用にするためには吐出圧力が
低く使用不能であった。また、長い配管が必要な浄化槽
などでも流量不足になりがちであり、且つ単気筒であっ
たため、機械振動や騒音の発生が非常に大きかった。本
発明は、上記欠陥をなくした圧縮機であり、同一寸法の
凸型形状の２本のピストンを対向型に配置し、双方が同
期的に各複動で圧縮仕事をするため力学的なバランスが
良く、極めて低振動（本体側面で２〜３ミクロン程度）
・低騒音（６０ｄｂ以下）で高信頼度であり、且つ、単
純な構造で部品数が少なく、ほぼ２組の共通部品から構
成され、部品類が同心軸上に加工組立されるため機械精
度が高くできることから、安価で且つ安定した性能と騒
音や機械振動の少ない小型ガス圧縮機を提供するところ
にその目的がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、同心軸上で往
復動手段により同期的に往復運動を与えられる２個の凸
型可動ピストンを、その比較的直径の小さい頂端部が同
心軸上で互いに対向するように配設し、該頂端部と該頂
端部が嵌合する固定シリンダとで囲まれた部分により中
圧を高圧に圧縮するための高圧圧縮空間部を形成し、ま
た、前記２個の凸型可動ピストンの比較的直径の大きな
底端部の内側に各中圧用シリンダを形成し、該中圧用シ
リンダとで低圧を中圧に圧縮するための各中圧圧縮空間
部を形成するため、該中圧用シリンダとそれぞれ嵌合す
る２個の凸型固定ピストンを設け、該２個の凸型固定ピ
ストンには低圧吸入口に連なる低圧吸入弁および中圧吐
出口用一方弁を有する中圧吐出口を各々備えており、該
中圧吐出口用一方弁に連通した中圧通路を流れる中圧流
体をまとめるための中圧バッファタンクを有する吸入部
プラグを備えており、且つ、該中圧バッファタンクに導
入された中圧流体を前記高圧圧縮空間部に導入する中圧
吸入弁を備え、更に前記高圧圧縮空間部より高圧流体を
吐出する高圧吐出弁と、高圧バッファタンクと高圧吐出
口を有する高圧部プラグを備えたことを特徴とする対向
ピストン形圧縮機によりこれを解決しようとするもので
ある。
復動手段により同期的に往復運動を与えられる２個の凸
型可動ピストンを、その比較的直径の小さい頂端部が同
心軸上で互いに対向するように配設し、該頂端部と該頂
端部が嵌合する固定シリンダとで囲まれた部分により中
圧を高圧に圧縮するための高圧圧縮空間部を形成し、ま
た、前記２個の凸型可動ピストンの比較的直径の大きな
底端部の内側に各中圧用シリンダを形成し、該中圧用シ
リンダとで低圧を中圧に圧縮するための各中圧圧縮空間
部を形成するため、該中圧用シリンダとそれぞれ嵌合す
る２個の凸型固定ピストンを設け、該２個の凸型固定ピ
ストンには低圧吸入口に連なる低圧吸入弁および中圧吐
出口用一方弁を有する中圧吐出口を各々備えており、該
中圧吐出口用一方弁に連通した中圧通路を流れる中圧流
体をまとめるための中圧バッファタンクを有する吸入部
プラグを備えており、且つ、該中圧バッファタンクに導
入された中圧流体を前記高圧圧縮空間部に導入する中圧
吸入弁を備え、更に前記高圧圧縮空間部より高圧流体を
吐出する高圧吐出弁と、高圧バッファタンクと高圧吐出
口を有する高圧部プラグを備えたことを特徴とする対向
ピストン形圧縮機によりこれを解決しようとするもので
ある。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の構成は主として本体、２
個の凸型可動ピストン２、２個の凸型固定ピストン３、
吸入部プラグ１４、高圧部プラグ２０、往復動手段、弾
性支持手段および各種弁よりなり、これらにより２つの
中圧圧縮空間部６および１つの高圧圧縮空間部５とこれ
らを連通する流体通路を形成し、該中圧圧縮空間部と高
圧圧縮空間部による２段圧縮型の高効率のガス圧縮機を
構成するものである。
個の凸型可動ピストン２、２個の凸型固定ピストン３、
吸入部プラグ１４、高圧部プラグ２０、往復動手段、弾
性支持手段および各種弁よりなり、これらにより２つの
中圧圧縮空間部６および１つの高圧圧縮空間部５とこれ
らを連通する流体通路を形成し、該中圧圧縮空間部と高
圧圧縮空間部による２段圧縮型の高効率のガス圧縮機を
構成するものである。
【０００６】本発明の構成の詳細を本発明の１実施例の
断面図を示す図１、２、３、４及び５により以下説明す
る。圧縮機１の本体１２は、その外周部に冷却フィン３
４を有し、長手方向中央部の中心に固定シリンダ４を構
成しており、該固定シリンダ４を構成する部分１２１の
直径方向に対称の位置に、吸入部プラグ１４と中圧吸入
弁１６および高圧部プラグ２０と高圧吐出弁１９を内蔵
しており、軸方向両サイド内径１２３は各同心的に外部
に開放するバックスペース部を構成している。内径１２
３にはオイルフリー摺動材によるスリーブまたはコーテ
ィング１２２が設けられている。また内径１２３、スリ
ーブまたはコーティング１２２を貫通し固定シリンダ４
と各中圧吸入弁１６、高圧吐出弁１９間を連通する流体
通路１７、１８が設けられている。前記往復動手段がリ
ニアモータである場合には内径１２３にリニアモータの
ステータ部が固定される。前記中圧吸入弁１６および高
圧吐出弁１９はコンパクトな一方弁であればなんでも良
いが、リード弁を使用するもの、球／スプリングを使用
するものなどが適している。本体１２の材料は主として
Ａｌ合金が使用される。
断面図を示す図１、２、３、４及び５により以下説明す
る。圧縮機１の本体１２は、その外周部に冷却フィン３
４を有し、長手方向中央部の中心に固定シリンダ４を構
成しており、該固定シリンダ４を構成する部分１２１の
直径方向に対称の位置に、吸入部プラグ１４と中圧吸入
弁１６および高圧部プラグ２０と高圧吐出弁１９を内蔵
しており、軸方向両サイド内径１２３は各同心的に外部
に開放するバックスペース部を構成している。内径１２
３にはオイルフリー摺動材によるスリーブまたはコーテ
ィング１２２が設けられている。また内径１２３、スリ
ーブまたはコーティング１２２を貫通し固定シリンダ４
と各中圧吸入弁１６、高圧吐出弁１９間を連通する流体
通路１７、１８が設けられている。前記往復動手段がリ
ニアモータである場合には内径１２３にリニアモータの
ステータ部が固定される。前記中圧吸入弁１６および高
圧吐出弁１９はコンパクトな一方弁であればなんでも良
いが、リード弁を使用するもの、球／スプリングを使用
するものなどが適している。本体１２の材料は主として
Ａｌ合金が使用される。
【０００７】前記２個の凸型可動ピストン２は、その比
較的直径の小さい頂端部２０１と比較的直径の大きな底
端部２０２を有しており、該頂端部は前記固定シリンダ
４に嵌合する可動ピストン部２０３を、また該底端部２
０２の内部は可動シリンダ部２０４を形成する。また該
底端部の外周部２０５は前記往復動手段がリニアモータ
である場合にはリニアモータのアマチュア部として構成
される。凸型可動ピストンの材料は主としてＡｌ合金が
使用される。更に各圧縮部におけるガスタイトの問題は
本願発明の効率に直接影響するものであり、ピストンと
シリンダ間、特に凸型可動ピストン２のピストン部２０
１と前記固定シリンダ４との嵌合スキマは必要最小限度
におさえられる必要がある。このためにはピストン部２
０１と固定シリンダ４の精密な嵌合精度が要求される。
嵌合スキマは０．００５〜０．０１５ｍｍ程度で精密に
仕上げられることが必要である。ピストン部２０１にラ
ビリンスシール又はシールリング溝３０を設けシールリ
ング３１を挿入してガスタイトの向上を図ることもでき
る。この場合シールリングはオイルフリー形のシールリ
ングであり、材料として充填材入りの４弗化エチレン樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂などを使用する。
較的直径の小さい頂端部２０１と比較的直径の大きな底
端部２０２を有しており、該頂端部は前記固定シリンダ
４に嵌合する可動ピストン部２０３を、また該底端部２
０２の内部は可動シリンダ部２０４を形成する。また該
底端部の外周部２０５は前記往復動手段がリニアモータ
である場合にはリニアモータのアマチュア部として構成
される。凸型可動ピストンの材料は主としてＡｌ合金が
使用される。更に各圧縮部におけるガスタイトの問題は
本願発明の効率に直接影響するものであり、ピストンと
シリンダ間、特に凸型可動ピストン２のピストン部２０
１と前記固定シリンダ４との嵌合スキマは必要最小限度
におさえられる必要がある。このためにはピストン部２
０１と固定シリンダ４の精密な嵌合精度が要求される。
嵌合スキマは０．００５〜０．０１５ｍｍ程度で精密に
仕上げられることが必要である。ピストン部２０１にラ
ビリンスシール又はシールリング溝３０を設けシールリ
ング３１を挿入してガスタイトの向上を図ることもでき
る。この場合シールリングはオイルフリー形のシールリ
ングであり、材料として充填材入りの４弗化エチレン樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂などを使用する。
【０００８】２個の凸型固定ピストン３はその固定ピス
トン部３０１とフランジ部３０２からなっており、固定
ピストン部３０１の外周は前記凸型可動ピストン２の可
動シリンダ部２０４の内径に嵌合している。固定ピスト
ン部３０１の内部には中圧圧縮空間部６へ流体を供給す
るための低圧吸入口９および中圧圧縮空間部６で圧縮加
圧された中圧流体を導く中圧吐出口１０が設けられてい
る。この中圧吐出口１０はそれに連なる中圧吐出口一方
弁１１および通路３０８、３１０を経て前記吸入部プラ
グ１４に連通される。中圧吐出口一方弁１１はコンパク
トな一方弁であればなんでも良いが、球／スプリングを
使用するものが適している。また低圧吸入口９は外部
（図示せず）のフィルタ、サ−ジタンク、一方弁を経由
した低圧流体の配管に接続される。３０９は通路３０８
の加工のための孔のめくら栓である。前記本体１２とは
Ｏリング２６により十分シールされるよう、嵌合部３０
６にてり嵌合し、ねじなどにより係合される。３１３は
リニアモータのコイルへの導線３１２のためのハーメチ
ックシールである。
トン部３０１とフランジ部３０２からなっており、固定
ピストン部３０１の外周は前記凸型可動ピストン２の可
動シリンダ部２０４の内径に嵌合している。固定ピスト
ン部３０１の内部には中圧圧縮空間部６へ流体を供給す
るための低圧吸入口９および中圧圧縮空間部６で圧縮加
圧された中圧流体を導く中圧吐出口１０が設けられてい
る。この中圧吐出口１０はそれに連なる中圧吐出口一方
弁１１および通路３０８、３１０を経て前記吸入部プラ
グ１４に連通される。中圧吐出口一方弁１１はコンパク
トな一方弁であればなんでも良いが、球／スプリングを
使用するものが適している。また低圧吸入口９は外部
（図示せず）のフィルタ、サ−ジタンク、一方弁を経由
した低圧流体の配管に接続される。３０９は通路３０８
の加工のための孔のめくら栓である。前記本体１２とは
Ｏリング２６により十分シールされるよう、嵌合部３０
６にてり嵌合し、ねじなどにより係合される。３１３は
リニアモータのコイルへの導線３１２のためのハーメチ
ックシールである。
【０００９】前記往復動手段としては、電磁誘導式や同
期式のリニアモータが最も適している。リニアーモータ
ー用のコイル、ヨーク、永久磁石等からなるステータ部
７を前記本体１２の内径１２３に固定し、それに対応す
る位置の凸型可動ピストン２の底端部の外周部２０５に
コイル２３等を巻き付けてリニアーモータのアマチュア
部とし、交番電流を流すことにより、凸型可動ピストン
２をステータ部７に対し、交番周波数に応じた往復運動
即ち、中圧圧縮空間部６および高圧圧縮空間部５におけ
る圧縮運動を与える。交番周波数は圧縮比や流体の比熱
比にもよるが、Ｈｅガスで２０気圧以上の圧力を期待す
る場合は、インバータにより２０−３０Ｈｚ程度とする
が、通常は商業電源による５０または６０Ｈｚを利用す
るのが経済的である また往復動手段として、２個の電磁マグネットを利用し
て、これに交番的に電流を流し凸型可動ピストン２に往
復運動を与える方式も使用可能である。
期式のリニアモータが最も適している。リニアーモータ
ー用のコイル、ヨーク、永久磁石等からなるステータ部
７を前記本体１２の内径１２３に固定し、それに対応す
る位置の凸型可動ピストン２の底端部の外周部２０５に
コイル２３等を巻き付けてリニアーモータのアマチュア
部とし、交番電流を流すことにより、凸型可動ピストン
２をステータ部７に対し、交番周波数に応じた往復運動
即ち、中圧圧縮空間部６および高圧圧縮空間部５におけ
る圧縮運動を与える。交番周波数は圧縮比や流体の比熱
比にもよるが、Ｈｅガスで２０気圧以上の圧力を期待す
る場合は、インバータにより２０−３０Ｈｚ程度とする
が、通常は商業電源による５０または６０Ｈｚを利用す
るのが経済的である また往復動手段として、２個の電磁マグネットを利用し
て、これに交番的に電流を流し凸型可動ピストン２に往
復運動を与える方式も使用可能である。
【００１０】前記往復運動をスムースに与えるために凸
型可動ピストン２を弾性支持手段により指示する。該弾
性支持手段は凸型可動ピストン２に軸心に対しアンバラ
ンスなスラスト荷重が加えられないことが重要であり、
図７、８に示されるような金属、プラスチック、複合材
料等で製作された同心軸状の円板状ばねが適している。
図８のごとき波板状ばねの場合には固定シリンダ側バッ
ク スペース２４および固定ピストン側バック スペー
ス ２５間において凸型可動ピストン２の往復運動によ
る損失仕事が発生しないようにしなければならない。こ
のために、連通路３６を設け、この連通路３６を流体を
出入りさせることにより、前記損失仕事の発生を防止す
る。図８においては連通路３６は円板状ばねの中に設け
られているが、バック スペース２４および２５間のみ
を連通するものであれば、何処に設けられていても良
い。
型可動ピストン２を弾性支持手段により指示する。該弾
性支持手段は凸型可動ピストン２に軸心に対しアンバラ
ンスなスラスト荷重が加えられないことが重要であり、
図７、８に示されるような金属、プラスチック、複合材
料等で製作された同心軸状の円板状ばねが適している。
図８のごとき波板状ばねの場合には固定シリンダ側バッ
ク スペース２４および固定ピストン側バック スペー
ス ２５間において凸型可動ピストン２の往復運動によ
る損失仕事が発生しないようにしなければならない。こ
のために、連通路３６を設け、この連通路３６を流体を
出入りさせることにより、前記損失仕事の発生を防止す
る。図８においては連通路３６は円板状ばねの中に設け
られているが、バック スペース２４および２５間のみ
を連通するものであれば、何処に設けられていても良
い。
【００１１】また、図７に示される円板状ばねは通常音
響用のダイナミックスピーカーのコーン部に用いられて
いる中心軸が周方向にずれにくい渦巻き形状円板状ばね
である。これは円板状ばね材に渦巻き状に３本のスリッ
トを入れたものであり波板状ばねに比較してフレキシビ
リティーが高い。この場合は上記の連通路３６は該スリ
ットで代用される。
響用のダイナミックスピーカーのコーン部に用いられて
いる中心軸が周方向にずれにくい渦巻き形状円板状ばね
である。これは円板状ばね材に渦巻き状に３本のスリッ
トを入れたものであり波板状ばねに比較してフレキシビ
リティーが高い。この場合は上記の連通路３６は該スリ
ットで代用される。
【００１２】該弾性支持手段をコイルスプリングにする
ことは経済的で好ましい。コイルスプリングは凸型可動
ピストン２の頂端部側のコイルスプリング２８と底端部
側のコイルスプリング２９よりなり、この両者のバラン
スのとれた形で配設される。座２８１、２８２および２
９１、２９２はコイルスプリング２８とコイルスプリン
グ２９の各位置を固定するための座である。この場合凸
型可動ピストン２が円周方向に回動しないように回り止
めを備えることが望ましい。
ことは経済的で好ましい。コイルスプリングは凸型可動
ピストン２の頂端部側のコイルスプリング２８と底端部
側のコイルスプリング２９よりなり、この両者のバラン
スのとれた形で配設される。座２８１、２８２および２
９１、２９２はコイルスプリング２８とコイルスプリン
グ２９の各位置を固定するための座である。この場合凸
型可動ピストン２が円周方向に回動しないように回り止
めを備えることが望ましい。
【００１３】図１０および図１を参考として、流体の流
れを中心に本願発明の作用を説明する。図１では凸型可
動ピストン２の位置は上死点即ち圧縮終りの点にある状
態で、高圧圧縮空間部５の容積は最小となっている。こ
の状態での２つの凸型可動ピストン間の隙間は約０．１
〜１ｍｍ程度であり、圧縮仕様（流体種類、使用圧力、
流量など）により決定される。この上死点において高圧
の流体は吐出過程を終了し、次に吸入過程に向かう。こ
の上死点の位置において該２つの凸型可動ピストンの反
対側に構成されている中圧圧縮空間部６の容積は最大と
なっており、低圧流体の吸入を終了し圧縮過程に向かう
位置を示している。
れを中心に本願発明の作用を説明する。図１では凸型可
動ピストン２の位置は上死点即ち圧縮終りの点にある状
態で、高圧圧縮空間部５の容積は最小となっている。こ
の状態での２つの凸型可動ピストン間の隙間は約０．１
〜１ｍｍ程度であり、圧縮仕様（流体種類、使用圧力、
流量など）により決定される。この上死点において高圧
の流体は吐出過程を終了し、次に吸入過程に向かう。こ
の上死点の位置において該２つの凸型可動ピストンの反
対側に構成されている中圧圧縮空間部６の容積は最大と
なっており、低圧流体の吸入を終了し圧縮過程に向かう
位置を示している。
【００１４】往復動手段により２つの凸型可動ピストン
２は同期的に離れる方向に移動し、前記高圧圧縮空間部
５の容積を増加させて中圧流体を吸入すると同時に前記
中圧圧縮空間部６の容積を減少させて低圧流体を圧縮
し、予め中圧吐出口一方弁により圧力設定された中圧流
体を吐出する。往復運動の最終振幅位置においてこの過
程は終了する。
２は同期的に離れる方向に移動し、前記高圧圧縮空間部
５の容積を増加させて中圧流体を吸入すると同時に前記
中圧圧縮空間部６の容積を減少させて低圧流体を圧縮
し、予め中圧吐出口一方弁により圧力設定された中圧流
体を吐出する。往復運動の最終振幅位置においてこの過
程は終了する。
【００１５】図１０より流体の流れとしては、低圧の流
体は、外部より別途に設けられたフィルタａ、サ−ジタ
ンクｂを経て分岐された配管ｃより本願発明の圧縮機の
２つの低圧吸入口９より吸入弁ｄ（図示されていない）
を介して圧縮部ｅである中圧圧縮空間部６に導入され圧
縮される。予め一方弁ｆにより圧力設定された圧力まで
圧縮された中圧流体は配管により本体１２の冷却フィン
などによる放熱器ｇで放熱され、吸入部プラグ１４に設
けられた中圧のバッファタンクｉに蓄積され、一方弁ｊ
を経て１つの圧縮部ｋである高圧圧縮空間部１６により
圧縮される。圧縮された流体は一方弁ｌにより予め圧力
設定された高圧流体として外部に吐出される。
体は、外部より別途に設けられたフィルタａ、サ−ジタ
ンクｂを経て分岐された配管ｃより本願発明の圧縮機の
２つの低圧吸入口９より吸入弁ｄ（図示されていない）
を介して圧縮部ｅである中圧圧縮空間部６に導入され圧
縮される。予め一方弁ｆにより圧力設定された圧力まで
圧縮された中圧流体は配管により本体１２の冷却フィン
などによる放熱器ｇで放熱され、吸入部プラグ１４に設
けられた中圧のバッファタンクｉに蓄積され、一方弁ｊ
を経て１つの圧縮部ｋである高圧圧縮空間部１６により
圧縮される。圧縮された流体は一方弁ｌにより予め圧力
設定された高圧流体として外部に吐出される。
【００１６】即ち、２つの中圧圧縮空間部６は、吸入、
圧縮、吐出を同位相で行い、更に１個の高圧圧縮空間部
５は中圧圧縮空間部６とは１８０度の位相差をもって吸
入、圧縮、吐出の行程を行う。このため同心軸上で２つ
の凸型可動ピストン２が同期的に、それぞれ複動で同じ
仕事量をバランスよく行うため、ピストン部２０１が固
定シリンダ４に触れる接触圧は極めて小さく、振動の発
生は極めて小さい。また単純で同形状であり、部品数も
少ないリニアーモータで行うことにより振動騒音の発生
は極めて少なくなる。
圧縮、吐出を同位相で行い、更に１個の高圧圧縮空間部
５は中圧圧縮空間部６とは１８０度の位相差をもって吸
入、圧縮、吐出の行程を行う。このため同心軸上で２つ
の凸型可動ピストン２が同期的に、それぞれ複動で同じ
仕事量をバランスよく行うため、ピストン部２０１が固
定シリンダ４に触れる接触圧は極めて小さく、振動の発
生は極めて小さい。また単純で同形状であり、部品数も
少ないリニアーモータで行うことにより振動騒音の発生
は極めて少なくなる。
【００１７】上記作用を行うための本願発明における主
な仕様は次のとおりである。ａ）作動流体：空気、窒
素、アルゴン、ヘリウム、ネオンその他混合気体ｂ）吐
出圧力：３〜２０気圧 ｃ）往復動周波数：１０〜６０Ｈｚ ｄ）往復動振幅： ３〜１０ｍｍ ｅ）凸型可動ピストン頂端部直径：１０〜２５ｍｍ なお、往復動周波数については、ヘリウムで２０気圧の
仕様に対しては２０Ｈｚ前後を必要とし、商業周波数５
０、６０Ｈｚよりインバータにより与えられる。また２
つの凸型可動ピストン間の上死点における隙間量につい
ては０．１〜１ｍｍが設計上適当である。
な仕様は次のとおりである。ａ）作動流体：空気、窒
素、アルゴン、ヘリウム、ネオンその他混合気体ｂ）吐
出圧力：３〜２０気圧 ｃ）往復動周波数：１０〜６０Ｈｚ ｄ）往復動振幅： ３〜１０ｍｍ ｅ）凸型可動ピストン頂端部直径：１０〜２５ｍｍ なお、往復動周波数については、ヘリウムで２０気圧の
仕様に対しては２０Ｈｚ前後を必要とし、商業周波数５
０、６０Ｈｚよりインバータにより与えられる。また２
つの凸型可動ピストン間の上死点における隙間量につい
ては０．１〜１ｍｍが設計上適当である。
【００１８】本願発明の圧縮機においては、各種抵抗に
よる影響による凸型可動ピストンの振幅や上死点隙間量
を正確に測定されていることが必要である。このため、
予め実機による実験にて図６に示されるような電磁形変
位測定器により往復動変位量を測定する。３２は凸型可
動ピストンの底部２０８に取り付けられた電磁形変位測
定器用の磁性体ピン、３３は凸型固定ピストンの頂部３
０４に内蔵される電磁形変位測定器用のソレノイドであ
る。実用においては、この電磁形変位測定器は取り外さ
れている。
よる影響による凸型可動ピストンの振幅や上死点隙間量
を正確に測定されていることが必要である。このため、
予め実機による実験にて図６に示されるような電磁形変
位測定器により往復動変位量を測定する。３２は凸型可
動ピストンの底部２０８に取り付けられた電磁形変位測
定器用の磁性体ピン、３３は凸型固定ピストンの頂部３
０４に内蔵される電磁形変位測定器用のソレノイドであ
る。実用においては、この電磁形変位測定器は取り外さ
れている。
【００１９】
【発明の効果】本願発明の対向ピストン形圧縮機は、従
来のクランクシャフト式の２段圧縮機よりも部品数が極
めて少なく、また２組の同形状・同寸法の部品が用いら
れる単純構造のため、高精度での加工組立が容易で安価
に製造可能であり、同一寸法の凸型形状の２本のピスト
ンを対向型に配置し，双方が複動で圧縮仕事をするため
力学的なバランスが良く、極めて低振動（本体側面で２
〜３ミクロン程度）・低騒音（６０ｄｂ以下）で高信頼
度を保証する効果を有する。
来のクランクシャフト式の２段圧縮機よりも部品数が極
めて少なく、また２組の同形状・同寸法の部品が用いら
れる単純構造のため、高精度での加工組立が容易で安価
に製造可能であり、同一寸法の凸型形状の２本のピスト
ンを対向型に配置し，双方が複動で圧縮仕事をするため
力学的なバランスが良く、極めて低振動（本体側面で２
〜３ミクロン程度）・低騒音（６０ｄｂ以下）で高信頼
度を保証する効果を有する。
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】本発明の一実施例の一側面図である。
【図３】本発明の一実施例の凸型可動ピストンの断面図
である。
である。
【図４】本発明の一実施例の凸型固定ピストンの断面図
である。
である。
【図５】本発明の一実施例の本体部分の断面図である。
【図６】本発明に使用される一弾性支持手段の平面図で
ある。
ある。
【図７】ａ 本発明に使用される他の弾性支持手段の平
面図である。ｂ 本発明に使用される他の弾性支持手段
のＡ−Ａ線における断面図である。
面図である。ｂ 本発明に使用される他の弾性支持手段
のＡ−Ａ線における断面図である。
【図８】本発明に弾性支持手段にコイルスプリングを使
用し、凸型固定ピストン部にシールリングを適用した場
合の一部断面概念図である。
用し、凸型固定ピストン部にシールリングを適用した場
合の一部断面概念図である。
【図９】本発明に往復動変位測定器を取り付けた状態を
示す一部断面概念図である。
示す一部断面概念図である。
【図１０】本発明における圧縮流体の作動流れを示す説
明図である。
明図である。
１ 対向ピストン形圧縮機 ２ 凸型可動ピストン ３ 凸型固定ピストン ４ 固定シリンダ ５ 高圧圧縮空間部 ６ 中圧圧縮空間部 ７ リニアモータ ステータ ８ 弾性支持手段 ９ 低圧吸入口（吸入弁は図示せず） １０ 中圧吐出口 １１ 中圧吐出口一方弁 １２ 本体 １３ 中圧通路 １４ 吸入部プラグ １５ 中圧バッファタンク １６ 中圧吸入弁 １７ 中圧吸入通路 １８ 高圧吐出通路 １９ 高圧吐出弁 ２０ 高圧プラグ ２１ 高圧バッファタンク ２２ 高圧吐出口 ２３ リニアモータ用電磁コイル ２４ 固定シリンダ側バックスペース ２５ 固定ピストン側バックスペース ２６ Ｏ−リング ２７ Ｏ−リング ２８ コイルスプリング（１） ２９ コイルスプリング（２） ３０ シールリング溝 ３１ シールリング ３２ 変位測定用磁性体ピン ３３ 変位測定用検出部 ３４ 冷却フィン ３５ 止めねじ ３６ 連通路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−675（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−209978（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−143554（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−294570（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−125371（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−49804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−209676（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−9088（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−144650（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04B 27/02 F04B 25/02
Claims (6)
- 【請求項１】 同心軸上で往復動手段により同期的に往
復運動を与えられる２個の凸型可動ピストンを、その比
較的直径の小さい頂端部が同心軸上で互いに対向するよ
うに配設し、該頂端部と該頂端部が嵌合する固定シリン
ダとで囲まれた部分により中圧を高圧に圧縮するための
高圧圧縮空間部を形成し、また、前記２個の凸型可動ピ
ストンの比較的直径の大きな底端部の内側に各中圧用シ
リンダを形成し、該中圧用シリンダとで低圧を中圧に圧
縮するための各中圧圧縮空間部を形成するため、該中圧
用シリンダとそれぞれ嵌合する２個の凸型固定ピストン
を設け、該２個の凸型固定ピストンには低圧吸入口に連
なる低圧吸入弁および中圧吐出口用一方弁を有する中圧
吐出口を各々備えており、該中圧吐出口用一方弁に連通
した中圧通路を流れる中圧流体をまとめるための中圧バ
ッファタンクを有する吸入部プラグを備えており、且つ
該中圧バッファタンクに導入された中圧流体を前記高圧
圧縮空間部に導入する中圧吸入弁を備え、更に前記高圧
圧縮空間部より高圧流体を吐出する高圧吐出弁と、高圧
バッファタンクと高圧吐出口を有する高圧部プラグを備
えたことを特徴とする対向ピストン形圧縮機。 - 【請求項２】 前記往復動手段が、前記２個の凸型可動
ピストンの比較的直径の大きな部分にコイル又は／及び
永久磁石を取り付けてリニアモータのアマチュアとし、
本体の内面側に該アマチュアと対向して同心に設けられ
たソレノイド又は／及び永久磁石をリニアモータのステ
ータ部とするリニアモータであることを特徴とする請求
項１記載の対向ピストン形圧縮機。 - 【請求項３】 前記２個の凸型可動ピストンが弾性支持
手段により支持されていることを特徴とする請求項１又
は２項に記載の対向ピストン形圧縮機。 - 【請求項４】 前記２個の凸型可動ピストンの直径は１
０〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至３項
のいずれか１項に記載の対向ピストン形圧縮機。 - 【請求項５】 前記往復運動のサイクル数は１０〜６０
Ｈｚ、振幅は３〜１０ｍｍであることを特徴とする請求
項１乃至４項のいずれか１項に記載の対向ピストン形圧
縮機。 - 【請求項６】 前記弾性支持手段は円板状ばねであるこ
とを特徴とする請求項３に記載の対向ピストン形圧縮
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33159295A JP3331489B2 (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 対向ピストン形圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33159295A JP3331489B2 (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 対向ピストン形圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09170552A JPH09170552A (ja) | 1997-06-30 |
| JP3331489B2 true JP3331489B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=18245379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33159295A Expired - Fee Related JP3331489B2 (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 対向ピストン形圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3331489B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4502522B2 (ja) * | 2001-01-17 | 2010-07-14 | 株式会社テクノ高槻 | ピストン式電磁振動型ポンプ |
| US7156626B2 (en) | 2001-10-12 | 2007-01-02 | Lg Electronics Inc. | Double side action type reciprocating compressor |
| JP4279091B2 (ja) * | 2003-08-29 | 2009-06-17 | 三菱電機株式会社 | 車両用空気圧縮装置 |
| KR100724394B1 (ko) * | 2006-03-14 | 2007-06-04 | 엘지전자 주식회사 | 2-실린더 왕복동식 압축기 및 이를 적용한 냉동 장치 |
| JP6245238B2 (ja) | 2015-09-11 | 2017-12-13 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料ポンプ |
| JP6618542B2 (ja) * | 2015-09-29 | 2019-12-11 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 圧縮装置 |
-
1995
- 1995-12-20 JP JP33159295A patent/JP3331489B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09170552A (ja) | 1997-06-30 |
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