JP4403047B2 - リニア振動型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダ内でピストンを電磁的に往復振動させるようにしたリニア振動型圧縮機に関する。

例えば基端をクランクシャフトに枢支した連接棒の先端を、シリンダ内に嵌合されているピストンに枢支し、クランクシャフトの回転に伴い、ピストンを往復運動させて、気体を圧縮するようにした機械的ピストン往復型の圧縮機においては、ピストンの往復摺動範囲は、クランクシャフトと連接棒により正しく一定に規制されている。

しかし、電磁作用を利用して、ピストンをリニアーに往復運動させるようにしたリニア振動型圧縮機においては、ピストンは機械的に拘束されておらず、その運動範囲は、負荷や電流の変化により変化する。

そのため、負荷や姿勢あるいは作動条件等により、ピストンがシリンダの端壁の内面に衝突して振動や騒音を発したり、さらにはピストンやこれに取付けられている弁体を破損したりすることもある。

このような不都合を、電気的制御によって防止することは可能ではあるが、そのためには、制御器が必要であり、またその設置のためのスペースが必要となるとともに高価となる。

そのため従来は、シリンダの端壁とピストンの外面との当接する可能性のある個所に、環状パッキン状の緩衝体を設け、ピストンの端面をこれに衝突させることにより、衝撃を緩和させるようにしていた（例えば特許文献１、２）。

しかしこの場合、ピストンの緩衝範囲は、緩衝体の厚さ、すなわちそれを全圧縮するまでの行程に限られ、かつその緩衝力は、緩衝体を押圧変形させるのに要する力の範囲内に限られ、しかも緩衝体を圧縮した後には、反発力は急速に大となるため、作動が不円滑となり、必ずしも十分に目的を果たしていなかったのが実情である。
特開平１０−１３１８５６号公報 図３の緩衝材(14) 特開２００３−２２７４６５号公報 図２のダンピング部 材(42)

本発明はピストンのストロークが機械的に規制されていないリニア振動型圧縮機において、ピストンが、その前進ストロークの終端において、シリンダの端面に激しく当衝することなしに、その運動エネルギを吸収して、円滑に戻りストロークに移行しうるようにし、もって衝撃を緩和するとともに、騒音の発生を防止し、かつ各部に無理な負荷を与えることなく、長期に亘って円滑に作動しうるようにしたリニア振動型圧縮機を得ることを課題としている。

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)電磁的にリニアに振動しうるようにした駆動軸に取付けたピストンをシリンダ内へ嵌合し、前記駆動軸の往復振動に伴い、ピストンの端面がシリンダの端壁に近接離間するようにしたリニア振動型圧縮機において、前記シリンダの端壁の内側面に、可撓性材料よりなる環状挟支片の径方向の内周に、軸線方向を向く逆Ｖ字状断面の環状突起を連設するとともに、この環状突起の径方向の内周にわたって閉塞片を設けた緩衝パッキンを止着し、ピストンの外端面がこの緩衝パッキンに当接すると、前記閉塞片とピストンの外端面と前記環状突起で囲まれる密閉空間内の空気を加圧するとともに、環状突起を押圧変形させ、かつその内部とシリンダの端壁との間の密閉空間内の空気を加圧し、さらに閉塞片をシリンダの端壁に押圧させることにより、衝撃を吸収させるようにする。

(２)上記(１)項において、閉塞片の軸線方向の外側面を、環状挟支片の外側面を含む平面と同一面とする。

(３)上記(１)項において、閉塞片の軸線方向の外側面を、環状挟支片の外側面を含む平面より離隔させる。

(４)上記(３)項において、閉塞片の軸線方向の外側面に、外側面が環状挟支片の外側面を含む平面上に位置する軟質受圧片を設ける。

(５)上記(４)項において、軟質受圧片を、閉塞片と一体をなす環状突起と一体をなす突片とする。

(６)上記(５)項において、突片を環状のものとする。

(７)上記(１)〜(６)項のいずれかにおいて、環状突起を、環状管体とする。

請求項１の発明：−ピストンの外端面が緩衝パッキンの環状突起を押すと、それを変形させることによりエネルギは吸収されるとともに、ピストンの外端面と環状突起と閉塞片で囲まれる空間内の空気は圧縮されてエネルギは吸収され、さらにピストンが前進すると、閉塞片がシリンダの端壁の内面を押圧することにより、ピストンの衝撃は３段式に吸収される。

請求項２の発明：−ピストンの端面が環状突起の先端を押すのとほぼ同時に、閉塞片はシリンダの端壁を押圧し、ピストンの衝撃は吸収される。

請求項３の発明：−ピストンの端面が環状突起の先端へ軽く当接した際には、そのままの状態でエネルギは軽く吸収され、さらに強く当接した際に、環状突起内の空気が圧縮されるとともに、閉塞片がシリンダの端面を押圧して、ピストンのエネルギは効果的に吸収される。

請求項４の発明：−ピストンの前進に伴い、環状突起が押圧変形されるとともに、軟質受圧片が閉塞片により押されて、ピストンのエネルギは効果的に吸収される。

請求項５の発明：−軟質受圧片である突起を、環状突起、従って、緩衝パッキンを一体成形することができる。

請求項６の発明：−ピストンにより、環状をなす突起の内部の空気も加圧されて、効果的なエネルギの吸収が行われる。

請求項７の発明：−管体からなる環状突起はピストンのエネルギを効果的に吸収し、かつ環状支持片に環状突起を接着して、容易に形成することができる。

図１、図２に示すように、角筒状をなすハウジング(１)の左右の端壁(２)(２)には、ぞれぞれ緩衝パッキン(３)を介して、シリンダ(４)(４)が、同軸上に対向して設けられている。

ハウジング(１)の上下面の軸線方向の中央部に設けた嵌孔(５)(５)にはそれぞれ、水平のコイル(６)が外嵌された磁性体ヨーク(７)(７)が嵌合固着されている。各ヨーク(７)の内周面には、内向円弧状の永久磁石(８)が固着されている。

各シリンダ(４)(４)に嵌合されているピストン(９)(９)の中心部同士は、駆動軸(10)をもって連結され、駆動軸(10)の中央部には、前記永久磁石(８)の中心部に位置する可動鉄心(11)が固着されている。

各シリンダ(４)には、外側のみに開く板弁(12)付きの吐出孔(13)が設けられている。

また各ピストン(９)には外側のみに開く板弁(14)付きの吸入孔(15)(15)があけられている。

各シリンダ(４)の内端は、ハウジング(１)の内面より突設した内向フランジ(16)に気密的に止着されている。

この内向フランジ(16)の軸線方向の内外側において、ハウジング(１)には、それぞれ入口孔(17)と出口孔(18)があけられている。

本発明においては、上記緩衝パッキン(３)を、従来の単なる平板状のものとは異なり、次のような特徴的なものとしてある。

緩衝パッキン(３)は、ゴムもしくはプラスチック等の可撓性材料よりなり、前記端壁(２)とシリンダ(４)の間に挟支される環状挟支片(19)の内周に、軸線方向を向く逆Ｖ字状断面の環状突起(20)を連設するとともに、この環状突起(20)の径方向の内周にわたって閉塞片(21)を設けたものである。

閉塞片(21)の軸線方向の外側面は、環状挟支片(19)の外側面とほぼ同一面上に位置している（請求項２）。

しかし、図３に示すように、環状突起(20)の内周縁(20a)を、環状挟支片(19)の外側面より、内方へ向かって浮上させることもある（請求項３）。

図４は、請求項４記載の発明における緩衝パッキン(３)を示し、図３に示した閉塞片(21)の外側面に、外側面が環状挟支片(19)の外側面を含む平面上に位置する軟質受圧片(22)を重合し、適宜止着してある。

図５は、図４に示した軟質受圧片(22)を、閉塞片(21)と一体をなす突片(21a)としたものである（請求項５）。

上記突片(21a)を、円心円状の環状とすることもある（請求項５）。

図６は、請求項７記載の緩衝パッキンの要部を示し、図１〜図５に示した環状突起(20)の代わりに、環状挟支片(19)の内周にそれとほぼ同質の内方を向く環状管体(23)を、接着その他の手段により止着したものである。

このようにしても、請求項１〜６に記載した緩衝パッキン(３)と同様の作用効果が発揮され、かつピストン(９)の端面が環状管体(23)に当接した初期段階における衝撃吸収力を大とすることができる。

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II−II線縦断面図である。 緩衝パッキンの異なる例を示す上半部拡大縦断面図である。 緩衝パッキンのさらに異なる例を示す上半部拡大縦断面図である。 緩衝パッキンのさらに異なる例を示す上半部拡大縦断面図である。 緩衝パッキンのさらに異なる例を示す上半部拡大縦断面図である。

符号の説明

(１)ハウジング
(２)端壁
(３)緩衝パッキン
(４)シリンダ
(５)嵌孔
(６)コイル
(７)磁性体ヨーク
(８)永久磁石
(９)ピストン
(10)駆動軸
(11)可動鉄心
(12)板弁
(13)吐出孔
(14)板弁
(15)吸入孔
(16)内向フランジ
(17)入口孔
(18)出口孔
(19)環状挟支片
(20)環状突起
(20a)内周縁
(21)閉塞片
(21a)突片
(22)軟質受圧片
(23)環状管体

Claims (7)

1. 電磁的にリニアに振動しうるようにした駆動軸に取付けたピストンをシリンダ内へ嵌合し、前記駆動軸の往復振動に伴い、ピストンの端面がシリンダの端壁に近接離間するようにしたリニア振動型圧縮機において、
   前記シリンダの端壁の内側面に、可撓性材料よりなる環状挟支片の径方向の内周に、軸線方向を向く逆Ｖ字状断面の環状突起を連設するとともに、この環状突起の径方向の内周にわたって閉塞片を設けた緩衝パッキンを止着し、ピストンの外端面がこの緩衝パッキンに当接すると、前記閉塞片とピストンの外端面と前記環状突起で囲まれる密閉空間内の空気を加圧するとともに、環状突起を押圧変形させ、かつその内部とシリンダの端壁との間の密閉空間内の空気を加圧し、さらに閉塞片をシリンダの端壁に押圧させることにより、衝撃を吸収させるようにしたことを特徴とするリニア振動型圧縮機。
2. 閉塞片の軸線方向の外側面を、環状挟支片の外側面を含む平面と同一面としてなる請求項１記載のリニア振動型圧縮機。
3. 閉塞片の軸線方向の外側面を、環状挟支片の外側面を含む平面より離隔させてなる請求項１記載のリニア振動型圧縮機。
4. 閉塞片の軸線方向の外側面に外側面が環状挟支片の外側面を含む平面上に位置する軟質受圧片を設けてなる請求項３記載のリニア振動型圧縮機。
5. 軟質受圧片を、閉塞片と一体をなす環状突起と一体をなす突片としてなる請求項４記載のリニア振動型圧縮機。
6. 突片を環状のものとしてなる請求項５記載のリニア振動型圧縮機。
7. 環状突起を、環状管体としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のリニア振動型圧縮機。

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