JP5317730B2

JP5317730B2 - エアポンプ

Info

Publication number: JP5317730B2
Application number: JP2009019849A
Authority: JP
Inventors: 重光石橋; 篤樹橋本
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Current assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2029-01-30
Also published as: EP2392821B1; US8297310B2; EP2392821A1; EP2392821A4; US20110284109A1; WO2010087437A1; JP2010174798A

Description

本発明は、電磁式エアポンプに係り、特に、圧縮した空気を一時的に貯留するためのエアタンクを樹脂製にした電磁式エアポンプに関する。

電磁式エアポンプは、電磁式駆動部を備え空気を周囲から吸引し圧縮するポンプ本体と、該ポンプ本体からの圧縮空気を一時的に貯留してポンプ本体によって圧縮空気に生じた脈動を除去した状態で排出するエアタンクとを有する。

エアポンプによって圧縮される空気は、断熱圧縮のためにかなりの高温となる。このため、エアタンクは放熱を効率的に行えるようにすることが必要となり、エアタンクとポンプ本体との間に放熱のための空間を設けたりすることを行われる。（特許文献１及び２参照）

特許第３４８５４７８号実公平４−４１２６７号

エアポンプでは、それを軽量化するために、エアタンクを樹脂製とすることがあるが、次のような問題がある。

樹脂製のエアタンクは金属製のものより放熱がしにくい。そのために、上述の如く、エアタンクをポンプ本体から離して、それらの間に放熱用空間が形成されるように組み立てたりすることが行われるが、そのようにしてエアタンクをポンプ本体に組み付けるのは、作業が煩雑である。また、長期間使用すると熱による変形が生じ、気密性を損ないやすい。

本発明は、樹脂製のタンクを用いて軽量化をはかりながら、このような問題を解消した電磁式エアポンプを提供することを目的としている。

すなわち、本発明は、
ポンプ本体と、
該ポンプ本体で圧縮された圧縮空気を一時的に貯留し、排出するためのエアタンクであって、該ポンプ本体を載せる頂壁、該頂壁から下方にのびる周壁を備え、下向きの開口を有する樹脂製のタンク本体、及び、該周壁の底面に当接されて該タンク本体の開口を密閉するように取り付けられる金属製の底壁部材を有するエアタンクと
を有し、
該金属製の底壁部材とポンプ本体の金属部分にボルトを通して締め付け、ポンプ本体とエアタンクとを連結固定するようにしたエアポンプを提供する。

このエアポンプでは、樹脂製のタンク本体を金属製の底壁部材とポンプ本体のケーシングとの間に挟み、該底壁部材からポンプ本体のケーシングにボルトを通して締め付けることにより当該ポンプ本体とエアタンクとを連結固定するようにしているので、樹脂製のタンク本体を剛直に且つ底壁部材とタンク本体との間の密封性の良い状態で簡単に取り付けることができ、長期間使用しても、当該タンク本体の変形を防止することが可能となる。また、当該エアポンプの保守を行う場合でも、分解組立が容易となる。

また、タンクに生じる熱は、金属製の底壁部材を介して効率的に放熱することができるとともに、エアタンクの熱がポンプ本体に伝わりにくいものとすることができる。

具体的には、該周壁を、外側壁、内側壁及びそれらの間の空隙を有する二重壁構造とすることができる。二重構造とすることで、エアタンクからエアの振動音が外部へ伝わるのを抑制するものである。

具体的には、該空隙は、周壁の周方向で間隔を開けて複数設けられ、空隙の間には、外側壁及び内側壁を連結する中間壁が設けられるようにすることができる。周壁の消音効果を図ると共に、周壁の強度を保つためである。

また、タンク本体が、その頂壁から下方に延びて、当該タンク本体内部を複数の空間に仕切る仕切り壁を有しており、該仕切り壁にはエアタンク内に導入されたエアが該複数の空間を通り当該エアポンプのエア出口に向けて流れるようにするためのエア通路が形成されており、該仕切り壁が該周壁の高さよりも短くされ、該仕切り壁と該底壁部材との間に該タンク本体の樹脂よりも軟質のシール材が設けられるようにすることができる。エア通路を備える仕切り壁を設けるのは、エアタンクから排出されるエアの脈動を低減するためである。仕切り壁を短くして軟質のシール材を設けるのは、該仕切り材を周壁と同じ高さにして、直接底壁部材と当接密封しようとした場合、周壁の下面と仕切り壁の下面とが完全に面一にならなければその密封を完全にすることができないために製作が困難になるので、軟質のシール材を介在させることにより、仕切り壁と周壁との下面が完全に面一でなくとも、密封が図れるようにするためである。仕切り壁を底壁部材に直接当接させずに、該仕切り壁よりも軟質のシール材を介在させることにより、ポンプ本体から底壁部材へ伝達される振動を抑制する効果が得られる。

また、同様の目的で、内側壁も外側壁よりも短くして、該内側壁及び仕切り壁と底壁部材との間にこれら内側壁及び仕切り壁よりも軟質のシール材が設けられるようにすることもできる。

この場合、上記シール部材をシート状の部材として底壁部材の内側面上に積層するようにし、内側壁及び仕切り壁が該シール部材に密封係合するようにすることもできる。シール材を底壁部材の内側面に積層するように設けることにより、当該エアタンク内に入るエアの脈動が底壁部材に伝わりにくくすることができる。

更に、以上の如きエアポンプにおいて、上記ポンプ本体が、
一対のピストンと、該一対のピストンをその軸線方向で整合させた状態で連結する可動子とからなるピストン組立体と、
該可動子の両側に設定され、交番電流がかけられることにより交番磁界を発生し、該可動子を該ピストンの軸線方向で往復動させるための一対の電磁石と、
該一対のピストンを摺動可能に収納する一対のシリンダ室、及び、該一対のシリンダ室の間において該可動子を通し、且つ、該電磁石を収納する駆動室を有するポンプケーシングであって、該駆動室を画定する周壁の底壁部分が、電磁石を外部から駆動室内に装填するために貫通して設けられた電磁石装填用開口を有しているポンプケーシングと
を有し、
該エアタンクの頂壁が、該ポンプケーシングの底壁部分に密封当接され、該電磁石装填用開口を閉止するようにすることができる。

このようにすることにより、電磁石装填用開口を閉じる部材を別に設けることなく、エアタンクにて閉じることができる。

更に、この場合、該ポンプケーシングの該底壁部分が、該ポンプ本体において圧縮された空気をポンプケーシングの外部に排出するエア排出口を有し、該エアタンクは、該エア排出口に対向して配置されたエア入口を備え、該エアタンクの頂壁と該ポンプケーシングの底壁部分との間には該エア排出口及び該エア入口の間の空気通路を囲うシール部材が設定されるようにすることができる。

本発明に係るエアポンプの縦断面図である。図１のII―II線断面図である。ポンプ本体のケーシングを構成するケーシング本体とシリンダ本体との組立体及びピストンと可動子との組立体とを示す断面正面図であり、一方のピストンのみ断面としていない図である。ケーシング本体とシリンダ本体との組立体の側面図である。ケーシング本体とシリンダ本体との組立体の底面図である。電磁石用台座の平面図である。図６のVII―VII線図である。図９のVIII―VIII線図である。ケーシング本体の平面図である。タンク本体の底面図である。図１０のXI―XI線図である。ポンプ本体の底面図である。エアタンクのエア出口とハウジングの排気口との間を連結するＳ字管の平面図である。

以下、本発明に係るエアポンプの一実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

図示のように、本発明に係るエアポンプ１０は、空気を周囲から吸引して圧縮するためのポンプ本体１２と、該ポンプ本体からの圧縮空気を一時的に貯留して該ポンプ本体のピストン１６の往復動によって生じた脈動を抑えて排出するためのエアタンク２０と、ポンプ本体１２とエアタンク２０とを収納するハウジング２４とを有する。

以下においては、先ず、これら構成要素及び全体構成の概要を説明する。

先ず、ポンプ本体１２は、図１で見て左右対称に配置されてピストン１６を収納する一対のシリンダ室１４を有するケーシング１７と、両ピストン１６を連結して往復動させる電磁駆動部１８とを有する。ケーシング１７は、具体的には、図２〜図５に示すように全体的に箱状で電磁駆動部１８を収納する駆動室を画定するケーシング本体２６と、該ケーシング本体２６の図１で見て左右の側壁２６−１３に形成されている貫通孔２６−１に装着された一対のシリンダ部材２８と、ケーシング本体２６をその左右両側から挟むようにして取り付けられてシリンダ部材２８と共にシリンダ室１４を画定するヘッドカバー３０と、ヘッドカバー３０の端面にシール部材３１を介して当接固定された端壁部材３３とを有している。

電磁駆動部１８は、上記一対のピストン１６を相互連結し、図１で見て左右対象に配置された板状の永久磁石３２を備える可動子３４と、図２で見て該可動子３４の両側に設けられ永久磁石３２に作用して該可動子を図１で見て左右方向に往復動させる電磁石３６とを有する。可動子３４の左右両側にはコイルバネ３５が設けられており、該可動子３４をポンプ本体の中央位置に保持するようになっており、電磁石３６に交番電流がかけられることにより、交番磁界が発生して永久磁石を備えた可動子３４及びその両端のピストン１６が往復動される。これにより、周囲の空気がハウジング２４の頂部に取り付けられたフィルタ３８を通してポンプ本体内に吸引され、シリンダ室１４内で圧縮されて、エアタンク２０に供給される。空気の流れは、その流路の詳細は示さないが、矢印Aで示すような流路をとるようにされている。電磁駆動部１８は、たとえば特開２００７−１６７６１などに開示されているような当業者には知られている技術であり、その構造の詳細な説明は省略する。

エアタンク２０は、ポンプ本体１２を載せる矩形の頂壁４０、該頂壁から下方にのびる周壁４２を備え、下向きの開口を有する樹脂製のタンク本体４４、及び、該タンク本体４４の開口を密閉するように取り付けられる金属製の底壁部材４６を有する。底壁部材４６の周縁部分には複数個のボルト４７が通され、ポンプ本体のケーシング１７に螺合されて締め付けられ、樹脂製のタンク本体４４を該金属製の底壁部材４６とケーシングとの間で挟着固定するようになっている。

ポンプ本体及びエアタンクを収納するハウジング２４は、具体的には、平底のパン状底部５０と、該底部５０の上に取り付けられたハウジング本体５２と、該ハウジング本体頂部に取り付けられたカバー５４とを有している。カバー５４とハウジング本体５２との間には雨水トラップ部５６を備える空気取入通路５８が設けられており、雨水トラップ部５６を通してハウジング内に導入された空気は、ハウジング本体頂部に設けられたフィルタ３８を通してハウジング内部にすすむようになされている。ハウジングの底部５０は防振ゴム製の支持スタッド６６を介してエアタンク２０を支持するようになっている。

以上が、本発明に係るエアポンプの概要であるが、以下においては、詳細部分について説明を行う。

図３は、ケーシング１７を構成するケーシング本体２６と、該ケーシング本体の、図で見て、左右の貫通孔２６−１に嵌合された一対のシリンダ部材２８との組立体、及び、該組立体に装填されるピストン１６と可動子３４との組立体とを示している。ケーシング本体２６は、中央底壁に電磁石装填用開口２６−２を有している。該開口２６−２は、図５に示すように、下方から見て矩形状とされている。上記一対のシリンダ部材２８は、一方のシリンダ部材２８を一方の貫通孔２６−１に通してボルト止めし、他方のシリンダ部材２８を他方の貫通孔２６−１に通して、そのピストン１６を受け入れる円筒状の内周面２８−１が上記一方のシリンダ部材の内周面２８−１と軸線方向で整合した状態としてボルト止めするようになっている
(図４、図５参照)。可動子３４とピストン１６との組立体は、図３に示すように、当該ケーシング本体２６の一方のシリンダ部材２８を通して当該ケーシング本体内に端部側から挿入できるようにされる。

図５及び図３に示すように、ケーシング本体２６の底壁の電磁石装填用開口２６−２に対応する頂壁２６−３の内側面２６−４には、該頂壁２６−３を上下に貫通するネジ穴２６−５を備えた雌ネジ部２６−６が、底部開口２６−２の周縁に対応するように、相互に間隔を開けて設けられている。これら雌ネジ部２６−６は、図５で見て上下対称に設けられており、これら上下の雌ネジ部２６−６には、それぞれ、図６及び図７に示すように、ネジ穴２６−５に対応して設けられた孔２６−８を有するコ字状の電磁石用台座部材２６−７が当接され、図２に示すように電磁石３６の下方から通したボルト３６−１が該孔２６−８を挿通し、雌ネジ部２６−６のネジ穴２６−５に螺合することにより、該電磁石を可動子３４の永久磁石３２に対する適正な位置に設定するようにしている。

ケーシング本体２６の頂壁２６−３の上面には、消音用壁２６−９が立設されている。具体的には、該消音用壁２６−９は、図９に示すように、並行に延びる一対のループ状又は環状の壁２６−１０、２６−１０´から構成されており、一方の壁２６−１０は、図の右上から反時計方向に約３６０°延びて、その終端が始端よりも内側となるようにされており、他方の壁２６−１０´は右下の位置から時計方向に上記一方の壁２６−１０に対してその内側を並行に延び、該一方の壁２６−１０の上記始端の内側を通り、更に、該一方の壁と並行に延びて全体として約３６０°延びて、それら壁２６−１０、２６−１０´の間に消音用通路としても機能するエア導入用の通路２６−１１が形成されている。該消音壁２６−９の頂部には板状の蓋部材２９が載せられてボルト止めされており、ハウジングの外周面と消音壁２６−９と該蓋部材とによって消音室２６−１４を画定している。ハウジング本体５２の頂部に設けたフィルタ３８を通して該ハウジング本体５２内に導入された空気は、消音用通路２６−１１を通して、該消音室に入り、頂壁２６−３を貫通するように設けられた孔２６−１２(図２、図５)を通して、ケーシング本体２６内に導入されるようになっている。頂壁２６−３の内側面の孔２６−１２の周りは下方に延びており、該孔２６−１２が長くされている。このような消音用壁２６−９、消音室２６−１４、孔２６−１２などの構成は、可動子３４の往復動によって生じる騒音が、これら孔２６−１２，消音室２６−１４、消音用通路２６−１１などの空気が導入される通路を通して外部に伝わるのを少なくするためのものである。

エアタンク本体４４は、図１、図１０、及び、図１１に示されるように、周壁４２が外側壁４２−１，内側壁４２−２，及び、それらの間に設けられた空隙４２−３とからなる二重壁構造とされており、タンク内の空気の振動音が外部に伝達されにくいようにされている。図示の例では、空隙４２−３が周壁の周方向で複数形成され、空隙４２−３の間には、外側及び内側壁を連結する中間壁４２−９が形成されている。エアタンク本体内には、その内部空間を複数に仕切る仕切り壁４２−４が、当該エアタンク本体の頂壁４０から吊り下げられるように形成されている。該仕切り壁４２−４には、その底部から上方に延びるエア通路４２−５が設けられており、頂壁４０に設けられたエア入口４２−６から導入された空気が、それらのエア通路４２−５を通り、エア出口４２−１０に流れるようにされており、エア出口から排出される空気の脈動を抑制するようにしている。仕切り壁４２−４及び内側壁４２−２は、外側壁４２−１よりも短くされている。エア出口４２−９は、図１３に示すようなS字管７４によりハウジング底部５０の排気口５０−１に連結されている。S字管７４を用いるのは、ハウジング底部５０とエアタンク２０との間での振動を吸収するためである。

周壁には複数のネジ挿通孔４２−７が上下方向で貫通するように設けられており、底壁部材４６の周辺部分を通されたボルト４７が該挿通孔４２−７を通り、ケーシング１７の底部部分に螺合されることにより、エアタンク本体４４を底壁部材４６とケーシング１７の底部部分との間に挟着するようになっている。また、当該エアタンク本体４４の中央部分において仕切り壁４２−４にも挿通孔４２−８が設けられており、底壁部材４６の中央部を通されたボルト４９が該挿通孔４２−８を通り、その先端が、同挿通孔４２−８に上端に嵌合されたナット４９−１に螺合することにより、該底壁部材をタンク本体に固定するようになっている。底壁部材４６の上面には、エアタンク本体４４の外側壁４２-１の内側に、エアタンク本体の樹脂よりも軟質の材料からなるシート状のシール部材４３が積層されるように設けられ、エアタンク本体の内側壁４２−２及び仕切り壁４２−４が、該シール部材４３を底壁部材４６との間に密封挟着するようになっている。図１１に示すように、エアタンク本体の内側壁及び仕切り壁の底面には、シール部材４３に食い込むような突条部４２−２’、４２−４’がそれぞれの壁に沿って設けられている。

図１２は、ポンプ本体１２を下から見た図であり、ケーシング本体２６の電磁石装填用開口２６−２からは、可動子３４及びその両側に設けられた電磁石３６並びに該電磁石への配線３６−２が見えている。上述のエアタンク本体４４を固定するボルト４７の先端（上端）が螺合されるネジ孔４７−１が、ケーシング本体２６及びヘッドカバー３０の底部に形成されている。ヘッドカバー３０の底部にはまた、シリンダ室１４から排出された空気がエアタンク２０にむけて排出されるエア排出口３０−１が形成されており、該エア排出口は、図１０に示したエアタンク本体４４の頂壁４０に形成したエア入口４２−６と整合された位置とされている。エア排出口３０−１の周囲には、それらの周縁に沿って環状の突条部７０が形成されており、エアタンク２０をポンプ本体１２の底面に固定するときに、それらの間に挟着されるシート状のシール部材７６に食い込んで密封係合するようになっている。また、電磁石装填用開口２６−２の周囲には、それらの周縁に沿って環状の突条部７６が形成されており、電磁石装填用開口２６−２に対応するようにしてシール部材７６に形成された開口の周縁に係合するようになされている。

エアポンプ１０；ポンプ本体１２；ピストン室１４；貫通孔２６−１；ピストン１６；ケーシング１７；エアタンク２０；ハウジング２４；ケーシング本体２６；貫通孔２６−１；電磁石装填用開口２６−２；頂壁２６−３；内側面２６−４；ネジ穴２６−５；雌ネジ部２６−６；電磁石用台座２６−７；孔２６−８；消音用壁２６−９；環状壁２６−１０；消音用通路２６−１１；孔２６−１２；側壁２６−１３；消音室２６−１４；シリンダ部材２８；内周面２８−１；ヘッドカバー３０；エア排出口３０−１；蓋部材２９；永久磁石３２；端壁部材３３；可動子３４；コイルバネ３５；電磁石３６；配線３６−２；フィルタ３８；頂壁４０；周壁４２；外側壁４２−１；内側壁４２−２；突条部４２−２’；空隙４２−３；仕切り壁４２−４；突条部４２−４’；エア通路４２−５；エア入口４２−６；ネジ挿通孔４２−７；挿通孔４２−８；中間壁４２−９；エア出口４２−１０；シール部材４３；タンク本体４４；底壁部材４６；ボルト４７；ネジ孔４７−１；ボルト４９；ナット４９−１；底部５０；ハウジング本体５２；カバー５４；雨水トラップ部５６；空気取入通路５８；防振ゴム６６；S字管７４

Claims

ポンプ本体と、
該ポンプ本体で圧縮された圧縮空気を一時的に貯留し、排出するためのエアタンクであって、該ポンプ本体を載せる頂壁、該頂壁から下方にのびる周壁を備え、下向きの開口を有する樹脂製のタンク本体、及び、該周壁の底面に当接されて該タンク本体の開口を密閉するように取り付けられる金属製の底壁部材を有するエアタンクと
を有し、
該金属製の底壁部材とポンプ本体の金属部分にボルトを通して締め付け、ポンプ本体とエアタンクとを連結固定するようになっており、
該ポンプ本体は、
一対のピストンと、該一対のピストンをその軸線方向で整合させた状態で連結する可動子とからなるピストン組立体と、
該可動子の両側に設定され、交番電流がかけられることにより交番磁界を発生し、該可動子を該ピストンの軸線方向で往復動させるための一対の電磁石と、
該一対のピストンを摺動可能に収納する一対のシリンダ室、及び、該一対のシリンダ室の間において該可動子を通し、且つ、該電磁石を収納する駆動室を有するポンプケーシングであって、該駆動室を画定する周壁の底壁部分が、電磁石を外部から駆動室内に装填するために貫通して設けられた電磁石装填用開口を有しているポンプケーシングと、
を有し、
該エアタンクの頂壁が、該ポンプケーシングの底壁部分に密封当接され、該電磁石装填用開口を閉止するようなっているエアポンプ。
該周壁が、外側壁、内側壁及びそれらの間の空隙を有する二重壁構造とされている請求項１に記載のエアポンプ。
該空隙は、周壁の周方向で間隔を開けて複数設けられ、空隙の間には、外側壁及び内側壁を連結する中間壁が設けられている請求項２に記載のエアポンプ。
タンク本体が、その頂壁から下方に延びて、当該タンク本体内部を複数の空間に仕切る仕切り壁を有しており、該仕切り壁にはエアタンク内に導入されたエアが該複数の空間を通り当該エアポンプのエア出口に向けて流れるようにするためのエア通路が形成されており、該仕切り壁が該周壁の高さよりも短くされ、該仕切り壁と該底壁部材との間には該タンク本体の樹脂よりも軟質のシール材が設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載のエアポンプ。
タンク本体が、その頂壁から下方に延びて、当該タンク本体内部を複数の空間に仕切る仕切り壁を有しており、該仕切り壁にはエアタンク内に導入されたエアが該複数の空間を通り当該エアポンプのエア出口に向けて流れるようにするためのエア通路が形成されており、該内側壁及び該仕切り壁が該外側壁の高さよりも短くされており、該内側壁及び該仕切り壁と該底壁部材との間には該タンク本体の樹脂よりも軟質のシール材が設けられている請求項３に記載のエアポンプ。
該シール部材がシート状の部材とされて該底壁部材の内側面上に積層されるように設けられ、該内側壁及び該仕切り壁が該シール部材に密封係合するようにされている請求項５に記載のエアポンプ。
該ポンプケーシングの該底壁部分が、該ポンプ本体において圧縮された空気をポンプケーシングの外部に排出するエア排出口を有し、該エアタンクは、該エア排出口に対向して配置されたエア入口を備え、該エアタンクの頂壁と該ポンプケーシングの底壁部分との間には該エア排出口及び該エア入口の間の空気通路を囲うように環状のシール部材が設定されている請求項１乃至６のいずれかに記載のエアポンプ。