JPH09170552A - Mutually facing piston type compressor - Google Patents
Mutually facing piston type compressorInfo
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- JPH09170552A JPH09170552A JP33159295A JP33159295A JPH09170552A JP H09170552 A JPH09170552 A JP H09170552A JP 33159295 A JP33159295 A JP 33159295A JP 33159295 A JP33159295 A JP 33159295A JP H09170552 A JPH09170552 A JP H09170552A
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- convex
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Abstract
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compressor for compressing a gas fluid, and more particularly to a microminiature Joule-Thomson expansion type refrigerator or an opposed piston type compressor used for portable painting or the like. .
【0002】[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。2. Description of the Related Art Conventionally, crankshaft driven piston type gas compressors and linear motor driven one stage compression type gas compressors are commercially available. A multistage compressor for obtaining a higher gas pressure by connecting a plurality of piston type gas compressors and the like is also known. However, all of them have relatively large capacities, and there are not many examples of portable or ultra-small ones. The reason for this is that in the former, it is difficult to configure the crankshaft mechanism to be relatively small, the shape of the piston itself is difficult to downsize due to the relationship with the connecting rod small end, and noise and mechanical vibration are large. Also,
This is because in the latter case, it is difficult to achieve high pressure.
【0003】[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。A commercially available linear motor drive type one-stage compression type gas compressor is compact, but even if the working fluid (hereinafter referred to as fluid) is air, atmospheric pressure to 3 atm ( It was difficult to compress more efficiently than the absolute pressure. In particular, the discharge pressure is low and it cannot be used for paint coating, air supply for automobile tires and air brakes. Further, the flow rate tends to be insufficient even in a septic tank requiring a long pipe, and since it is a single cylinder, mechanical vibration and noise are very large. The present invention is a compressor that eliminates the above-mentioned defects, in which two convex pistons of the same size are arranged in opposition to each other, and both of them synchronously perform compression work in each double action, so that a mechanical balance is achieved. Good and extremely low vibration (around 2 to 3 microns on the side of the body)
・ Low noise (60db or less), high reliability, simple structure with few parts, composed of almost two sets of common parts, and parts are machined and assembled on a concentric shaft, resulting in high machine accuracy. The purpose is to provide a small gas compressor that is inexpensive and has stable performance and low noise and mechanical vibration because it can be made high.
【0004】[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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides two convex movable pistons which are synchronously reciprocated by a reciprocating means on a concentric shaft. And a high pressure compression space for compressing medium pressure to high pressure is formed by a portion surrounded by the top end portion and a fixed cylinder into which the top end portion is fitted, and Two medium pressure cylinders are formed inside the bottom ends of the two convex movable pistons having a relatively large diameter, and medium pressure compression space portions for compressing low pressure to medium pressure are formed by the medium pressure cylinders. Therefore, two convex fixed pistons that are respectively fitted to the intermediate pressure cylinders are provided, and the two convex fixed pistons have a low pressure suction valve and a one-way valve for medium pressure discharge port that are connected to the low pressure suction port. Each has a medium pressure discharge port, and one for the medium pressure discharge port A suction port plug having a medium pressure buffer tank for collecting the medium pressure fluid flowing through the medium pressure passage communicating with the medium pressure passage, and the medium pressure fluid introduced into the medium pressure buffer tank to the high pressure compression space portion. An opposed piston type compression characterized by comprising a high pressure discharge valve for discharging a high pressure fluid from the high pressure compression space section, and a high pressure section plug having a high pressure buffer tank and a high pressure discharge port. The machine is trying to solve this.
【0005】[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。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The structure of the present invention is mainly composed of a main body, 2
Convex convex movable pistons 2, 2 convex fixed pistons 3,
The suction part plug 14, the high pressure part plug 20, the reciprocating means, the elastic supporting means, and various valves, which form two medium pressure compression space portions 6 and one high pressure compression space portion 5 and a fluid passage communicating with them. However, the two-stage compression type high-efficiency gas compressor is constituted by the intermediate-pressure compression space portion and the high-pressure compression space portion.
【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。The details of the structure of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2, 3, 4 and 5 which are sectional views of an embodiment of the present invention. The main body 12 of the compressor 1 has a cooling fin 3 on its outer peripheral portion.
4, the fixed cylinder 4 is formed at the center of the longitudinal center, and the suction plug 14 and the intermediate pressure suction valve 16 and the intermediate pressure suction valve 16 are provided at diametrically symmetrical positions of the portion 121 that constitutes the fixed cylinder 4. The high-pressure part plug 20 and the high-pressure discharge valve 19 are built in, and the inner diameters 123 on both sides in the axial direction constitute a back space part that is concentrically opened to the outside. Inner diameter 12
3 is provided with a sleeve or coating 122 made of an oil-free sliding material. In addition, the fixed cylinder 4 penetrates the inner diameter 123 and the sleeve or coating 122.
Fluid passages 17 and 18 are provided to connect the medium pressure suction valve 16 and the high pressure discharge valve 19 with each other. When the reciprocating means is a linear motor, the stator portion of the linear motor is fixed to the inner diameter 123. The medium pressure suction valve 16 and the high pressure discharge valve 19 may be any one-way valves that are compact, but those using a reed valve, those using a ball / spring, etc. are suitable. Al alloy is mainly used as the material of the main body 12.
【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。The two convex movable pistons 2 have a top end 201 having a relatively small diameter and a bottom end 202 having a relatively large diameter, and the top ends are fitted to the fixed cylinder 4. The movable piston portion 203, and the bottom end portion 2
The inside of 02 forms a movable cylinder portion 204. Further, when the reciprocating means is a linear motor, the outer peripheral portion 205 of the bottom end portion is configured as an armature portion of the linear motor. Al alloy is mainly used as the material of the convex movable piston. Further, the problem of gas tightness in each compression portion directly affects the efficiency of the present invention, and is between the piston and the cylinder, particularly the piston portion 20 of the convex movable piston 2.
It is necessary that the clearance between the fixed cylinder 1 and the fixed cylinder 4 is minimized. For this, the piston part 2
01 and the fixed cylinder 4 are required to have a precise fitting accuracy.
The fitting clearance needs to be accurately finished to about 0.005 to 0.015 mm. It is also possible to improve the gas tightness by providing the labyrinth seal or the seal ring groove 30 in the piston portion 201 and inserting the seal ring 31. In this case, the seal ring is an oil-free type seal ring, and as the material, a tetrafluoroethylene resin containing a filler, a polyimide resin, a polyamide resin, or the like is used.
【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。The two convex fixed pistons 3 are composed of a fixed piston portion 301 and a flange portion 302, and the outer circumference of the fixed piston portion 301 is fitted to the inner diameter of the movable cylinder portion 204 of the convex movable piston 2. ing. Inside the fixed piston portion 301, there are provided a low pressure suction port 9 for supplying a fluid to the intermediate pressure compression space portion 6 and an intermediate pressure discharge port 10 for guiding the intermediate pressure fluid compressed and pressurized in the intermediate pressure compression space portion 6. Has been. The medium pressure discharge port 10 is communicated with the suction plug 14 through the medium pressure discharge port one-way valve 11 and the passages 308 and 310 connected to the medium pressure discharge port 10. The medium pressure outlet one-way valve 11 may be any one-way valve that is compact, but one using a ball / spring is suitable. The low-pressure inlet 9 is connected to an external filter (not shown), a surge tank, and a low-pressure fluid pipe via a one-way valve. 309 is the passage 308
It is a blind plug with a hole for processing. The fitting portion 30 is provided so that the body 12 is sufficiently sealed by the O-ring 26.
It is fitted by 6 and is engaged by a screw or the like. Reference numeral 313 is a hermetic seal for the lead wire 312 to the coil of the linear motor.
【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。An electromagnetic induction type or synchronous type linear motor is most suitable as the reciprocating means. The stator portion 7 composed of a coil for a linear motor, a yoke, a permanent magnet, etc. is fixed to the inner diameter 123 of the main body 12, and the coil 23 or the like is attached to the outer peripheral portion 205 of the bottom end portion of the convex movable piston 2 at a position corresponding thereto. The convex movable piston 2 is reciprocally moved with respect to the stator portion 7 by winding an alternating current in the armature portion of the linear motor, that is, in the intermediate pressure compression space portion 6 and the high pressure compression space portion 5. Gives a compressive movement. The alternating frequency depends on the compression ratio and the specific heat ratio of the fluid, but when He gas is expected to have a pressure of 20 atm or higher, the frequency is set to about 20-30 Hz by the inverter, but normally 50 or 60 Hz by a commercial power source is used Further, as a reciprocating means, it is also possible to use a method in which two electromagnetic magnets are used, and an electric current is alternately supplied to the electromagnetic magnets to reciprocate the convex movable piston 2.
【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。In order to give the reciprocating motion smoothly, the convex movable piston 2 is supported by elastic supporting means. It is important that the elastic support means does not apply an unbalanced thrust load to the axial center of the convex movable piston 2.
A concentric shaft-shaped disc spring made of metal, plastic, composite material or the like as shown in FIGS. 7 and 8 is suitable.
In the case of the corrugated plate spring as shown in FIG. 8, it is necessary to prevent loss work due to the reciprocating motion of the convex movable piston 2 between the fixed cylinder side back space 24 and the fixed piston side back space 25. Therefore, a communication passage 36 is provided, and a fluid is allowed to flow in and out of the communication passage 36, thereby preventing the loss work. In FIG. 8, the communication passage 36 is provided in the disk-shaped spring, but it may be provided anywhere as long as it connects only the back spaces 24 and 25.
【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。Further, the disc-shaped spring shown in FIG. 7 is a spiral disc-shaped spring which is usually used in the cone portion of a dynamic speaker for acoustics and whose center axis is hard to be displaced in the circumferential direction. This is a disc-shaped spring material in which three slits are spirally formed, and has higher flexibility than a corrugated spring. In this case, the communication passage 36 is replaced by the slit.
【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。It is economical and preferable to use a coil spring as the elastic supporting means. The coil spring is composed of a coil spring 28 on the top end side and a coil spring 29 on the bottom end side of the convex movable piston 2, and the coil springs 28 are arranged in a balanced form. Seats 281, 282 and 2
Reference numerals 91 and 292 denote seats for fixing the coil spring 28 and the coil spring 29 at respective positions. In this case, it is desirable to provide a detent to prevent the convex movable piston 2 from rotating in the circumferential direction.
【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。With reference to FIGS. 10 and 1, the operation of the present invention will be described focusing on the flow of fluid. In FIG. 1, the convex movable piston 2 is located at the top dead center, that is, the end of compression, and the volume of the high-pressure compression space 5 is minimum. The gap between the two convex movable pistons in this state is about 0.1.
~ 1 mm, compression specifications (fluid type, working pressure,
Flow rate). At this top dead center, the high-pressure fluid ends the discharge process and then goes to the suction process. At the position of this top dead center, the volume of the medium-pressure compression space 6 formed on the opposite side of the two convex movable pistons is the maximum, and the position where the suction of the low-pressure fluid is completed and the compression process is completed is set. Shows.
【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。By the reciprocating means, the two convex movable pistons 2 are synchronously moved in the separating directions to increase the volume of the high-pressure compression space 5 and suck the medium-pressure fluid, and at the same time, the medium-pressure compression space 6 is drawn. Is reduced to compress the low-pressure fluid, and the medium-pressure fluid whose pressure has been set in advance by the medium-pressure outlet one-way valve is discharged. This process ends at the final amplitude position of the reciprocating motion.
【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。As shown in FIG. 10, the low-pressure fluid has two low-pressure inlets of the compressor of the present invention from a pipe a branched from a filter a and a surge tank b separately provided from the outside. 9 intake valve d (not shown)
Is introduced into the compression section e, which is the compression section e, and is compressed. The medium-pressure fluid compressed in advance to the pressure set by the one-way valve f is radiated by the radiator g by the cooling fins of the main body 12 through the pipe and accumulated in the medium-pressure buffer tank i provided in the suction plug 14. One-way valve j
And is compressed by the high-pressure compression space part 16 which is one compression part k. The compressed fluid is discharged to the outside as a high pressure fluid whose pressure is preset by the one-way valve 1.
【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。That is, the two intermediate-pressure compression spaces 6 are sucked,
The compression and discharge are performed in the same phase, and the one high-pressure compression space 5 and the intermediate-pressure compression space 6 perform suction, compression, and discharge processes with a phase difference of 180 degrees. For this reason, the two convex movable pistons 2 perform the same work in a balanced manner on the concentric shafts in a synchronously and double-acting manner, so that the contact pressure with which the piston portion 201 contacts the fixed cylinder 4 is extremely small, and vibration does not occur. Extremely small. In addition, by using a linear motor that is simple and has the same shape and has a small number of parts, vibration noise is extremely reduced.
【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。The main specifications of the present invention for carrying out the above operation are as follows. a) Working fluid: Air, nitrogen, argon, helium, neon and other mixed gases b) Discharge pressure: 3 to 20 atm c) Reciprocating frequency: 10 to 60 Hz d) Reciprocating amplitude: 3 to 10 mm e) Convex movable piston Top end diameter: 10 to 25 mm In addition, about the reciprocating frequency, about 20 Hz is required for the specification of 20 atm with helium, and the commercial frequency is 5
It is given by the inverter from 0 and 60 Hz. Also 2
The amount of clearance at the top dead center between the two convex movable pistons is 0.1 to 1 mm in design.
【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。In the compressor of the present invention, it is necessary to accurately measure the amplitude of the convex movable piston and the amount of clearance at the top dead center due to the influence of various resistances. For this reason,
The amount of reciprocating motion is measured in advance by an experiment using an actual machine using an electromagnetic displacement measuring device as shown in FIG. Reference numeral 32 is a magnetic pin for an electromagnetic displacement measuring device attached to the bottom portion 208 of the convex movable piston, and 33 is the top portion 3 of the convex fixed piston.
This is a solenoid for the electromagnetic displacement measuring instrument built in 04. In practical use, this electromagnetic displacement measuring device is removed.
【0019】[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。The opposed piston type compressor of the present invention has an extremely smaller number of parts than the conventional crankshaft type two-stage compressor, and has a simple structure in which two sets of parts having the same shape and size are used. Therefore, it is easy to process and assemble with high precision and can be manufactured at low cost. Two convex pistons of the same size are arranged in the opposite type, and both sides perform double-compression work, resulting in a mechanical balance. Good, extremely low vibration (2 on the side of the body
It has the effect of guaranteeing high reliability with low noise (60db or less).
【図1】本発明の一実施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例の一側面図である。FIG. 2 is a side view showing an embodiment of the present invention.
【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。FIG. 3 is a sectional view of a convex movable piston according to an embodiment of the present invention.
【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。FIG. 4 is a sectional view of a convex fixed piston according to an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施例の本体部分の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a main body portion according to an embodiment of the present invention.
【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。FIG. 6 is a plan view of one elastic supporting means used in the present invention.
【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。7a is a plan view of another elastic supporting means used in the present invention. FIG. b A sectional view taken along line AA of another elastic supporting means used in the present invention.
【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。FIG. 8 is a partial cross-sectional conceptual view of a case where a coil spring is used as the elastic support means and a seal ring is applied to the convex fixed piston portion in the present invention.
【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。FIG. 9 is a partial cross-sectional conceptual view showing a state in which a reciprocating displacement measuring device is attached to the present invention.
【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。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an operation flow of a compressed fluid in the present invention.
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 1 Opposed Piston Compressor 2 Convex Movable Piston 3 Convex Fixed Piston 4 Fixed Cylinder 5 High Pressure Compression Space 6 Medium Pressure Compression Space 7 Linear Motor Stator 8 Elastic Support Means 9 Low Pressure Suction Port (Suction Valve Not Shown) 10 Medium Pressure Discharge Port 11 Medium Pressure Discharge Port One-way Valve 12 Main Body 13 Medium Pressure Passage 14 Suction Port Plug 15 Medium Pressure Buffer Tank 16 Medium Pressure Suction Valve 17 Medium Pressure Suction Passage 18 High Pressure Discharge Passage 19 High Pressure Discharge Valve 20 High Pressure Plug 21 High Pressure Buffer tank 22 High-pressure discharge port 23 Electromagnetic coil for linear motor 24 Fixed cylinder side backspace 25 Fixed piston side backspace 26 O-ring 27 O-ring 28 Coil spring (1) 29 Coil spring (2) 30 Seal ring groove 31 Seal Ring 32 Magnetic pin for displacement measurement 33 Detection for displacement measurement 34 cooling fins 35 setscrew 36 communicating path
Claims (6)
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。1. Two convex movable pistons, which are synchronously reciprocated by a reciprocating means on a concentric shaft, are arranged such that their top ends having relatively small diameters face each other on the concentric shaft. Then, a high pressure compression space portion for compressing an intermediate pressure to a high pressure is formed by a portion surrounded by the top end portion and a fixed cylinder into which the top end portion is fitted, and the two convex movable pistons The medium pressure cylinders are formed inside the bottom end portion having a relatively large diameter, and the medium pressure cylinders are used to form the medium pressure compression spaces for compressing low pressure to medium pressure. Two convex fixed pistons that are fitted to each other are provided, and each of the two convex fixed pistons is provided with a low pressure suction valve connected to the low pressure suction port and a medium pressure discharge port having a one-way valve for medium pressure discharge port. Flow through a medium pressure passage communicating with the one-way valve for medium pressure discharge port. A medium-pressure buffer tank for collecting the medium-pressure fluid, and a medium-pressure suction valve for introducing the medium-pressure fluid introduced into the medium-pressure buffer tank into the high-pressure compression space. An opposed-piston compressor, further comprising a high-pressure discharge valve for discharging a high-pressure fluid from the high-pressure compression space, and a high-pressure plug having a high-pressure buffer tank and a high-pressure discharge port.
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。2. An armature of a linear motor, wherein the reciprocating means has a coil or / and a permanent magnet attached to a portion having a relatively large diameter of the two convex movable pistons.
2. The opposed piston type compressor according to claim 1, which is a linear motor having a solenoid or / and a permanent magnet provided concentrically on the inner surface side of the main body so as to face the armature, as a stator portion of the linear motor.
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。3. The opposed piston type compressor according to claim 1, wherein the two convex movable pistons are supported by elastic supporting means.
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。4. The diameter of the two convex movable pistons is 1
It is 0-25 mm, The opposed piston type compressor of any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.
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。5. The number of reciprocating cycles is 10 to 60.
The opposed piston compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein Hz and amplitude are 3 to 10 mm.
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。6. The opposed piston type compressor according to claim 3, wherein the elastic supporting means is a disk spring.
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---|---|---|---|
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1995
- 1995-12-20 JP JP33159295A patent/JP3331489B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP3331489B2 (en) | 2002-10-07 |
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