JPH0540305Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、流体圧縮機に関するものであり、特
に、電気的エネルギを効率的に機械的エネルギに
変換して、流体圧縮機ピストンを往復動させるの
に好適な流体圧縮機に関するものである。

（従来の技術） 従来の流体圧縮機として、実開昭54−14412号
公報に開示されているような装置がある。第３図
は、該装置の断面図である。

同図において、ハウジング１の中央部には鉄心
６が固定され、該ハウジング１の両側には圧縮室
７ａ，７ｂが設けられている。圧縮室７ａ，７ｂ
の壁面の１つはダイヤフラム１ａ，１ｂによつて
構成される。該ダイヤフラム１ａ，１ｂと対向す
る圧縮室７ａ，７ｂの壁面８ａ，８ｂには、吐出
弁９ａ，９ｂと吸入弁１０ａ，１０ｂとがそれぞ
れ設けられている。

前記鉄心６には界磁コイル３が巻かれ、磁極が
形成されている。前記鉄心６の中心部にはロツド
４が挿通されている。ロツド４の両端は前記ダイ
ヤフラム１ａ，１ｂに結合され、該ロツド４の中
間部には、可動コイル２ａが巻かれたカツプ状の
コイル保持部材２が固定されている。

以上の構成を有する流体圧縮機において、界磁
コイル３と可動コイル２ａとに交流電源を接続し
て通電すると、界磁コイル３によつて形成される
磁界と、可動コイル２ａとの間に電磁力が作用
し、可動コイル２ａが巻装されたコイル保持部材
２はギヤツプ５内で往復動する。

コイル保持部材２の往復動に伴つて、該保持部
材２が固定されたロツド４と、該ロツド４の両端
に結合されたダイヤフラム１ａ，１ｂも往復動す
る。ダイヤフラム１ａおよび１ｂがＡ方向に動く
と、流体は吸入弁１０ａから圧縮室７ａへ吸入さ
れ、一方、圧縮室７ｂの流体は吐出弁９ｂから排
出される。

また、ダイヤフラム１ａおよび１ｂが矢印Ｂの
方向に動くと、流体は吸入弁１０ｂから圧縮室７
ｂへ吸入され、圧縮室７ａの流体は吐出弁９ａか
ら排出される。

上述のような装置で、界磁コイルおよび可動コ
イルに供給された電力を効率良く電磁力に変換す
るため、可動コイルを挿入するために設けられる
鉄心のギヤツプ５は極力小さくすることが望まし
い。

（考案が解決しようとする課題） 上記した従来の技術は、次のような問題点を有
していた。

上記従来の装置では、可動部分の往復動に際し
て、ロツド４と該ロツド４に固定されたコイル保
持部材２等の可動部分と鉄心６等の固定部分とが
接触しないようにする必要がある。

ところで、ロツド４およびコイル保持部材２の
加工精度と、可動コイル２ａの巻上がり寸法の精
度、ならびにロツド４を保持しているダイヤフラ
ム１ａ，１ｂが可撓性を有しているために生じる
可動部分の振れ等を考慮すると、コイル保持部材
２が鉄心６に接触しないようにするためには、前
記コイル保持部材２と鉄心６とのギヤツプ５を比
較的大きくとる必要がある。

前記コイル保持部材２と鉄心６とのギヤツプ５
が大きいと、界磁コイル３および可動コイル２ａ
に供給された電力を効率良く電磁力に変換するこ
とができない。

また、前記ギヤツプ５を小さくするという目的
のために、該ギヤツプ５に挿入される可動コイル
２ａの巻数が制限されるようになり、そのために
可動コイル２ａの巻数を増加させて電磁力の増大
を図るということができないことになり、ダイヤ
フラム１ａ，１ｂの振幅の設定等、圧縮機の設計
上の制約が大きくなるという問題点もあつた。

本考案は、前述の問題点を解決し、可動部分と
固定部分とのギヤツプの縮小が図れ、かつ、可動
コイルの巻数を増加できる流体圧縮機を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段および作用） 前記の問題点を解決するために本考案は、揺動
自在に軸支された可動部材、ならびに該可動部材
の内周および外周のいずれか一方に配置された固
定部材を有する流体圧縮用ピストンの駆動手段
と、前記可動部材の揺動を前記ピストンの直線往
復動に変換するため、前記可動部材の揺動中心軸
と直交する方向に該可動部材から突出して設けら
れ、前記ピストンに連結される連結板とを具備す
ると共に、前記可動部材および固定部材の一方が
永久磁石で、他方が該永久磁石の磁束を横切る方
向に設けられた溝、および該溝に巻装されるコイ
ルを有する鉄心で構成された点に第１の特徴があ
る。

さらに、本考案は、前記第１の特徴に加えて、
前記ピストンを一方向に付勢するためのねじりば
ねを具備した点に第２の特徴がある。

上記構成を有する本考案では、永久磁石の磁束
を横切るようにコイルに電流が流されると、コイ
ルおよび磁束の相互関係により、前記永久磁石お
よびコイルのうちの可動部材を構成する方が力を
受け、コイルに流される電流の方向に応じて所定
の方向に回転される。

そして、前記第１の特徴を有する本考案におい
て前記コイルに交流電流が流されると、該電流の
方向の変化に従つて可動部材は揺動し、該可動部
材の揺動は、前記可動部材とピストンとを連結す
る手段によつてピストンに伝達され、ピストンは
シリンダ内を往復動する。

一方、前記第２の特徴を有する本考案において
前記コイルに半波交流またはパルス電流が流され
ると、電流が流されている間は電流の方向に従つ
て可動部材が所定の方向に回動し、電流の間欠部
分では前記ねじりばねの反発力によつて、可動部
材は前記回動方向とは反対の方向に押戻される。
その結果、可動部材が揺動してピストンがシリン
ダ内で往復動される。

（実施例） 以下に図面を参照して、本考案を詳細に説明す
る。

第１図および第２図には、本考案に係る流体圧
縮機の一実施例を示す。第１図は圧縮機を側面か
ら見た断面図、第２図は正面の蓋１３を外した状
態で該圧縮機を正面から見た部分断面図である。

第１図および第２図において、該圧縮機は空気
の圧縮部１１と、該圧縮部１１を駆動する駆動部
１２とから構成される。

圧縮部１１は、シリンダ１５と、該シリンダ１
５内に往復動自在に収容されたピストン１６と、
前記シリンダ１５の外周に形成され、空気の流れ
を平滑にして吐出するための緩衝室１８とを有し
ている。さらに、シリンダ１５には、該シリンダ
１５の内面と、ピストン１６と、蓋１３とで閉塞
された圧縮室２０が形成されている。

ピストン１６の往復動によつて、ピストン１６
に設けられた吸入口１９から圧縮室２０に吸入さ
れる空気は、シリンダ１５の壁面に設けられた吐
出口１４から緩衝室１８に送出され、吐出管２１
から吐出される。

なお、空気が一方向にのみ通過できるように、
前記吸入口１９には吸入弁１９ａが、また吐出口
１４には吐出弁１４ａがそれぞれ設けられてい
る。

一方、上記圧縮部１１のピストン１６を駆動さ
せるための駆動部１２は、円柱状に形成された可
動部材としての成層鉄心２２と、該鉄心２２の外
周にあつて、互いに対向位置に配置された固定部
分としての永久磁石２３ａ，２３ｂとを有してい
る。

該永久磁石２３ａ，２３ｂは互いに異なる極性
同士が対向するように配置され、ヨーク２７を介
してハウジング２５に固定される。

鉄心２２には、第１図における左側および右側
に、それぞれ４条の溝２８が設けられている。該
溝２８は鉄心２２の軸２４に平行に形成される。
そして、該溝２８に巻かれるコイル２９は、該コ
イル２９に電流が流された場合、その電流方向
が、鉄心２２の左側に配設された溝２８に巻かれ
たコイルと、右側に配設された溝２８に巻かれた
コイルとでは逆になるように巻かれる。

前記軸２４は鉄心２２の中心に挿通され、該軸
２４の両端はハウジング２５に設けられた軸受２
６で支承されている。該軸２４はその長手方向に
中空であつて、該中空部分を通して前記コイル２
９の始端および終端が外部に引出される。

また、連結板３０は、その一端が鉄心２２に固
定され、他端はピストン１６に回動自在に連結さ
れている。すなわち、連結板３０は、鉄心２２の
揺動中心軸と直交する方向に、該鉄心２２から突
出して設けられ、その一端がピストン１６に連結
されている。

なお、軸２４を中心に揺動される鉄心２２の動
きが、連結板３０を介して円滑にピストン１６に
伝達されるように、連結板３０に設けられた孔３
２と、ピストン１６に固定されたピン３１とは、
連結板３０の長手方向に適当な遊びを有して係合
される。

ねじりばね３３は、その一端がケーシング２５
に引掛けられ、他端が鉄心２２に引掛けられてい
て、鉄心２２を一方向に付勢させるように作用す
る。

上記構成の空気圧縮装置において、鉄心２２に
巻装されたコイル２９に半波整流された電流また
はパルス電流を流すと、該電流は永久磁石２３
ａ，２３ｂの磁束を横切る。その結果、コイル２
９は回転力を受け、鉄心２２はコイル２９を流れ
る電流の方向に応じて決定される方向に回転す
る。

例えば、鉄心２２が矢印ａの方向に回転するよ
うに、コイル２９に通電される場合には、前記ね
じりばね３３は、鉄心２２を矢印ｂの方向に回転
させる方向に力が作用するように配置する。その
結果、コイル２９に電流が流されると、鉄心２２
は矢印ａの方向に回動され、電流の間欠部分で
は、ねじりばね３３の作用によつて矢印ｂ方向に
反転される。

このように、コイル２９に半波整流された電
流、またはパルス電流のような間欠電流を流すこ
とによつて、鉄心２２は矢印ａ方向およびｂ方向
に揺動する。

鉄心２２が矢印ａ，ｂ方向に揺動すると、鉄心
２２の揺動は、連結板３０を介してピストン１６
に伝達され、ピストン１６は矢印ｄ，ｃ方向に往
復動する。

ピストン１６がｃ方向に動くと、吸入弁１９ａ
が開き、空気が吸入口１９から圧縮室２０に吸入
される。圧縮室２０に吸入された空気は、ピスト
ン１６がｄ方向に動くことによつて圧縮されて吐
出弁１４ａを開かせ、圧縮空気は吐出口１４を通
つて緩衝室１８に送出され、吐出管２１から吐出
される。

以上の説明のように、本実施例では、鉄心２２
の揺動をピストン１６の直線往復動に変換して、
空気の吸入圧縮を行うようにしている。そのため
に、駆動部１２は、溝２８内にコイル２９が巻装
された鉄心２２を、軸２４を中心に揺動できるよ
うに構成した。

本実施例では、駆動部１２において、永久磁石
２３ａ，２３ｂを固定部材とし、コイル２９を巻
回した成層鉄心２２を可動部材としたが、これと
は逆に、永久磁石２３ａ，２３ｂを可動部材とし
てこれに前記連結板３０を設け、コイルを巻回し
た成層鉄心２２を固定部材としても本実施例と同
様の効果が達成できる。なお、固定部材および回
転部材のいずれを外周側に配置するかは任意に決
定できる。

また、本実施例ではねじりばね３によつて鉄心
２２を反転させるように構成したが、ばねの反発
力を直接ピストン１６に作用させて、ピストン１
６を一方向に付勢するように構成することもでき
る。

さらに、コイル２９に流す電流として交流を使
用することにより、ピストン１６を一方向に付勢
するためのねじりばね３３を省略することもでき
る。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案では、
鉄心に設けられた溝内にコイルを巻装できるの
で、コイルと該コイルに対して相対運動する永久
磁石とが接触するおそれがなくなつた。

また、軸受によつて可動部分を堅固に支承でき
ると共に、可動部分と固定部分とを同心円上に配
置したので、可動部分の揺動によつても可動部分
および固定部分のギヤツプは一定に保持できる。
すなわち、可動部分が軸と直角の方向に振れて固
定部分に接触するというおそれがなくなつた。

その結果、可動部分と固定部分とのギヤツプを
従来より小さくして、磁気損失を減少させること
ができるので、コイルに流される電流を効率良く
駆動部の揺動に変換できる。

さらに、鉄心に設けられた溝内にコイルを巻装
できるので、コイルの巻数を多くできる。その結
果、低電流に大きい電磁力が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を側面から見た断面
図、第２図は正面の蓋をはずした状態で本考案の
一実施例を正面から見た断面図、第３図は従来の
流体圧縮機の断面図である。 １１……圧縮部、１２……駆動部、１３……
蓋、１４……吐出口、１５……シリンダ、１６…
…ピストン、１９……吸入口、２０……圧縮室、
２１……吐出管、２２……鉄心、２３ａ，２３ｂ
……永久磁石、２４……軸、２５……ハウジン
グ、２８……溝、２９……コイル、３０……連結
板、３３……ねじりばね。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) シリンダ内でピストンを往復動させることに
   よつて、流体を吸入圧縮して吐出すように構成
   された流体圧縮機において、 揺動自在に軸支された可動部材、ならびに該
   可動部材の内周および外周のいずれか一方に、
   該可動部材と同心円上に配置された固定部材を
   有する前記ピストンの駆動手段と、 前記可動部材の揺動を前記ピストンの直線往
   復動に変換するため、前記可動部材の揺動中心
   軸と直交する方向に該可動部材から突出して設
   けられ、前記ピストンに連結される連結板とを
   具備すると共に、 前記可動部材および固定部材の一方が永久磁
   石で、他方が該永久磁石の磁束を横切る方向に
   設けられた溝および該溝内に巻回されるコイル
   を有する鉄心で構成されたことを特徴とする流
   体圧縮機。 (2) 前記ピストンを一方向に付勢するためのねじ
   りばねを具備したことを特徴とする請求項１記
   載の流体圧縮機。