WO2012165582A1 - 流体ポンプ - Google Patents

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WO2012165582A1
WO2012165582A1 PCT/JP2012/064173 JP2012064173W WO2012165582A1 WO 2012165582 A1 WO2012165582 A1 WO 2012165582A1 JP 2012064173 W JP2012064173 W JP 2012064173W WO 2012165582 A1 WO2012165582 A1 WO 2012165582A1
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Inventor
竹味幸彦
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アイシン精機株式会社
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    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
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    • F04B39/16—Filtration; Moisture separation
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    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/20—Filtering

Definitions

  • the present invention relates to a fluid pump that supplies and discharges fluid by operation of a piston, and more particularly, to a technology for managing the supply and discharge of fluid to a drive chamber in which a connection rod connected to the piston and a crank mechanism are disposed.
  • a piston is provided inside a cylinder so as to be capable of reciprocating, and drive means for converting the driving force of the motor into a reciprocating operation by a crank mechanism and transmitting it to the piston is provided.
  • a vacuum pump is shown with a valve body having a valve and an exhaust valve.
  • a case is disposed at a position adjacent to a drive chamber (crank chamber in the document) accommodating the crank mechanism, and the exhaust gas of the valve body is supplied to an internal space (in the document chamber) of the case.
  • An exhaust gas flow passage is formed in the cylinder wall.
  • the drive chamber communicates with the internal space (apparatus chamber) of the case by the drive chamber side exhaust port, and the case is formed with a relaxation chamber side exhaust port for discharging the exhaust gas of the internal space to the atmosphere.
  • a piston is provided to be able to reciprocate inside a cylinder, a valve assembly is provided on a cylinder head at the top of the cylinder, and a crankcase is provided at the bottom of the cylinder As a crank mechanism provided inside the crankcase, a compressor (air compressor) in which a cross slider crank mechanism and a piston are connected by a piston rod is shown.
  • a compressor air compressor
  • Patent Document 2 an air passage is formed in the support member at the lower portion of the cylinder, and a sealed chamber is connected to the air passage (FIG. 5 in the document) or an air filter is connected to the air passage (document) Figures 6 and 9 etc.) are shown.
  • a sealed chamber is connected to the air passage (FIG. 5 in the document) or an air filter is connected to the air passage (document) Figures 6 and 9 etc.) are shown.
  • the chamber air is sucked or an air filter (air cleaner in the literature) is passed through.
  • the pressure in the space under the piston rises due to the operation of the piston, the air in this space is sent to the sealed chamber or through the air filter.
  • an operation of sending out to the outside is performed.
  • the operating power is reduced, and the temperature rise in the cylinder is suppressed.
  • the pressure also fluctuates in the drive chamber on the opposite side of the piston head (the space in which the crank mechanism etc. is arranged)
  • the drive chamber is a sealed space
  • pressure fluctuation in the drive chamber acts as a drive load for the actuator.
  • Patent Document 1 In order to eliminate this disadvantage, it is considered effective to be able to supply and discharge fluid from the outside to the drive chamber as described in Patent Document 1 or Patent Document 2.
  • the configuration of the vacuum pump described in Patent Document 1 there is no waste in the flow of fluid that leads the exhaust from the space on the cylinder head side to the drive chamber when the piston operates in the exhaust direction.
  • the flow of fluid for supplying a part of the fluid in the drive chamber to the cylinder when the piston operates in the intake direction There is no waste in Adopting such a configuration reduces the load on the electric motor that drives the piston.
  • An object of the present invention is to rationally configure a fluid pump that can suppress suction of dust and moisture to the drive chamber while reducing the drive load by supplying and discharging the fluid to the drive chamber that drives the piston.
  • a feature of the present invention is a fluid pump, wherein a cylinder, the inside of the cylinder is divided into a compression / decompression chamber on the side of the cylinder head, and a drive chamber on the opposite side to the compression / decompression chamber. It has a piston reciprocably provided, a control space for causing fluid in the compression / decompression chamber to act on the object of pressurization / decompression, and a delivery / discharge space for feeding / discharging fluid between the compression / decompression chamber and the external space.
  • a valve unit provided in the cylinder head so as to control the flow of fluid to the compression / decompression chamber when the piston reciprocates, a vent path communicating the drive chamber with an external space, and the valve unit There is a fluid path connected to the supply and discharge space, a merging space where the fluid path merges in the middle of the ventilation path, and a fluid filter provided in the merging space.
  • the piston when the piston operates in the exhaust direction and the drive chamber reaches a negative pressure state, the fluid from the vent path is drawn to the drive chamber in a filtered state with the fluid filter, and At the same time, the fluid from the fluid path connected to the merging space is also sucked into the drive chamber.
  • the piston when the piston operates in the intake direction and the drive chamber reaches the pressurized state, the fluid in the drive chamber is sent out from the ventilation path to the external space while being filtered by the fluid filter. At the same time, part of the fluid in the drive chamber is sent to the fluid path connected to the merging space.
  • a fluid pump has been configured that can suppress suction of dust and moisture to the drive chamber while reducing the drive load by supplying and discharging the fluid to the drive chamber that drives the piston.
  • sound supply and discharge are generated with pressure fluctuation in the drive chamber.
  • the air passage and the fluid passage are connected to the drive chamber, the air pressure in these spaces is increased. The rapid fluctuation is suppressed to produce the effect of noise reduction.
  • the valve unit is opened only when the piston operates in the intake direction, and suctions air as the fluid from the negative pressure acting target as the pressure target to the pressure reducing chamber and the control. It has an intake valve disposed in a space, and an exhaust valve which is opened only when the piston is actuated in the exhaust direction and delivers air as the fluid to the pressurizing and depressurizing chamber, and is disposed in the supply and discharge space.
  • an exhaust path for delivering air from the exhaust valve to the merging space may be provided.
  • the piston when the piston operates in the intake direction, the air from the negative pressure acting target is sucked into the pressurizing and depressurizing chamber through the intake valve, and the air in the driving chamber is ventilated along with the pressure increase in the driving chamber. Are sent out to the outside space.
  • the exhaust valve is opened to deliver the air of the pressure reducing chamber to the exhaust path as the fluid path.
  • the drive chamber Since the drive chamber is under negative pressure during this operation, the air in the external space is sucked from the vent passage into the drive chamber while being filtered by the fluid filter, and the air from the fluid passage joining the vent passage is the drive chamber Sucked into That is, air sucked into the drive chamber from the external space is always filtered by the fluid filter to remove dust and moisture, and at the time of suction, a part of the air sent from the compression / decompression chamber to the exhaust path is merged space Thus, the amount of air drawn from the external space can be reduced while reducing the load acting on the piston.
  • the valve unit opens only when the piston operates in the exhaust direction, and supplies air as the fluid from the pressurization / decompression chamber to the pressurization target as the pressurization / decompression target, and also in the control space
  • an intake valve which is opened only when the piston operates in the intake direction and sucks air as the fluid into the pressurizing and depressurizing chamber, and the intake valve disposed in the supply and discharge space.
  • the fluid path may include an intake path for supplying a fluid sucked through the fluid filter to the intake valve.
  • air in the external space is supplied from the merging space to the pressurization / decompression chamber from the intake path as a fluid path in a state of being filtered by the fluid filter. Air is sent from the ventilation path to the merging space, and a part of the air sent to the merging space is sent to the suction path.
  • air from the compression / decompression chamber is supplied to the pressure target via the exhaust valve, and the drive chamber is under negative pressure during this operation. The air in the external space is drawn into the drive chamber in a state of being filtered by the fluid filter from the air passage, and a part of the air in the intake passage is also drawn into the drive chamber.
  • the present invention comprises a passage block forming the merging space, and an opening formed in a bottom wall of the passage block to communicate the internal space of the passage block with the external space, and the upper surface of the bottom wall May be formed in an inclined posture in which the closer to the opening, the lower the position.
  • the water droplets when water droplets are generated inside the passage block, the water droplets flow along the slope of the upper surface of the bottom wall to reach the opening, and are easily discharged from the opening to the outside of the passage block. Be done.
  • a plurality of vertical walls extending upward from the upper surface of the bottom wall are formed in an annular area surrounding the open port centering on the open port, and the confluence space is formed by the area surrounded by the vertical walls.
  • the fluid path and the vent path may communicate with each other outside the combined space.
  • the fluid filter can be easily disposed in a state in which the movement is restricted by the vertical wall, such as inserting the fluid filter in the space surrounded by the plurality of vertical walls.
  • a cylindrical body may be protruded downward at a position surrounding the open port on the lower surface side of the bottom wall of the path block.
  • the cylindrical body prevents the phenomenon that the water droplet moves in the direction of the opening, and freezing also occurs when the water droplet is frozen. It does not impede the flow of fluid in the open mouth.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a positional relationship between a piston ring and a communication hole when the piston of the first embodiment moves in the exhaust direction and the intake direction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a positional relationship between a piston ring and a communication hole when the piston of the first embodiment moves in the exhaust direction and the intake direction.
  • a piston 2 is provided in the cylinder 1 so as to reciprocate reciprocately, and a compression / decompression chamber A is provided on the cylinder head side with respect to the piston 2 and a compression / decompression chamber A with the piston 2 as a reference.
  • a drive chamber B containing a crank mechanism C for transmitting the driving force to the piston 2 on the opposite side, a reciprocating vacuum pump as a fluid pump is configured.
  • This vacuum pump is used as a negative pressure source of a brake booster (not shown) of a car, and the negative pressure is applied to the pressure reducing chamber A by operating the piston 2 in the intake direction (right side in FIG. 1).
  • the air as fluid is discharged from the pressure reducing chamber A to the outside by operating the piston 2 in the exhaust direction (left side in FIG. 1).
  • the vacuum pump is not limited to one used in a car, but can be used in other devices that require a negative pressure, and a fluid other than air may be used as the fluid.
  • the pump housing 3 is provided with the electric motor 4, and the proximal end of the connecting rod 6 is connected to the crank arm 5 which rotates integrally with the output shaft 4A of the electric motor 4.
  • the piston 2 is connected to the tip of the connecting rod 6 doing.
  • the crank mechanism C includes the crank arm 5 and the connecting rod 6. From this configuration, the crank mechanism C converts the rotational driving force of the output shaft 4A of the electric motor 4 into a reciprocating operation force, transmits it to the piston 2, and causes the piston 2 to reciprocate.
  • the drive chamber B has a structure in which a space opened laterally in the pump housing 3 is closed by a plate-like closing member 7, and a vent 7 A is bored in the closing member 7.
  • a passage block 15 having an internal space communicating with the vent 7A is disposed on the lower surface outside the closing member 7, and the passage block 15 and the closing member 7 are connected and fixed to the pump housing 3 by a fixing bolt 8. Further, a cylindrical portion 16 communicating with the internal space of the passage block 15 is provided so as to protrude in the direction of the valve unit V.
  • the valve unit V includes an intake valve 22 in a portion communicating with the intake space 21A (an example of a control space) of the valve body 21 and exhausts a portion communicating with the exhaust space 21B (an example of a supply / discharge space) of the valve body 21.
  • a valve 23 is provided.
  • the valve unit V includes a cover plate 24 that isolates the intake space 21A and the exhaust space 21B from the outside, and a negative pressure is applied to the cover plate 24 to an external brake booster (an example of an object to be pressurized or depressurized).
  • the tube 25 is connected.
  • the intake valve 22 is made of a material that can be flexibly deformed like resin, and when the flow of air is blocked, the lip on the outer periphery is in close contact with the valve body 21 and the flow of air is allowed. The lip portion rises from the valve body 21 to form a space that allows the flow of air.
  • the exhaust valve 23 is configured to be biased in the closing direction by the spring 23S, and when the flow of air is blocked, the outer periphery is in close contact with the valve body 21 by the biasing force of the spring 23S. When the flow is allowed, the outer peripheral portion floats up from the valve body 21 against the biasing force of the spring 23S to form a space which allows the flow of air.
  • a ball or poppet biased in a closing direction by a spring may be used, or a plate-like member operated by a hinge may be used.
  • a cylindrical projecting portion 26 communicating with the exhaust space 21 ⁇ / b> B is provided in the valve body 21 so as to project toward the pump housing 3.
  • a tubular connecting pipe 9 is provided which connects the projecting portion 26 and the tubular portion 16 in communication with each other. One end of the connecting pipe 9 is externally fitted to the projecting portion 26, and the other end is tubular member 16 and It is provided in the form fitted outside.
  • the valve unit V is connected to the pump housing 3 in such a manner that the tip end of the connection bolt 10 inserted into the through hole of the valve body 21 and the cover plate 24 is screwed to the female screw portion of the pump housing 3.
  • This connection is performed by a plurality of connection bolts 10, and at the time of connection, the cylinder 1 is sandwiched between the valve unit V and the pump housing 3, and the connection pipe 9 is interposed between the valve unit V and the passage block 15.
  • An air passage F is formed which passes from the air vent 7A through the internal space of the passage block 15 and communicates with the opening 15H formed on the outer surface of the passage block 15. Further, a fluid path E functioning as an exhaust path communicating from the exhaust space 21 B of the valve body 21 to the internal space of the path block 15 via the connection pipe 9 is formed.
  • the fluid path E joins at a merging space G formed at an intermediate position of the ventilation path F, and the merging space G is provided with an air filter 17 (an example of a fluid filter).
  • this vacuum pump is designed to be used with the electric motor 4 at the top and the path block 15 at the bottom.
  • the passage block 15 integrally formed a flange body 15C projecting laterally at the upper position of the block main body having a circular bottom wall 15A and a cylindrical wall 15B connected to the outer periphery. It has a configuration.
  • the flange body 15C is formed with a bolt hole 15D through which the fixing bolt 8 is inserted, and a seal groove 15E for accommodating the seal 19 is formed at a position surrounding the block body.
  • an opening 15H is formed to connect the internal space of the passage block 15 with the external space, and the upper surface of the bottom wall 15A is inclined to a lower level as the position nears the opening 15H. It is formed by the posture.
  • a plurality of vertical walls 15F rising from the bottom wall 15A are integrally formed with the bottom wall 15A in an annular region surrounding the opening 15H.
  • Reinforcing ribs 15G connected to the plurality of vertical walls 15F and the bottom wall 15A are formed to extend radially around the opening 15H. Water can flow along the slope of the upper surface of the bottom wall 15A in the space between the plurality of vertical walls 15F.
  • the longitudinal dimension of the vertical wall 15F is set shorter than the distance from the top surface of the flange body 15C of the passage block 15 to the bottom wall 15A.
  • a cylindrical, downwardly projecting cylindrical body 15L is integrally formed with the bottom wall 15A at a position surrounding the opening 15H on the lower surface side of the bottom wall 15A, and this cylindrical body 15L and the bottom A rib 15M connected to the lower surface of the wall 15A is formed to extend radially around the opening 15H.
  • the cylindrical portion 16 described above is formed on the side wall of the passage block 15, and the cylindrical portion 16 communicates with the internal space of the block main body formed of the bottom wall 15A and the cylindrical wall 15B. Further, in a state where the passage block 15 is connected to the closing member 7, the vent 7A bored in the closing member 7 is in communication with the internal space of the block main body.
  • a space surrounded by the vertical wall 15F in the internal space of the passage block 15 forms a filter space provided with the air filter 17, and a hollow silencer having a donut shape surrounding the filter space is formed.
  • a combined space G is formed by combining the silencer space constituting the silencer 18 and the filter space.
  • the filter space is formed in the path of the outer space side (the side closer to the opening 15 H than the filter space) of the combined path G in the ventilation path F.
  • a silencer space constituting the silencer 18 and a filter space are formed between the outer wall of the closing member 7 and the inner wall of the passage block 15.
  • an air filter 17 is provided in close contact with the outer wall of the closing member 7 and the inner wall of the passage block 15.
  • the air filter 17 is made of wool felt having dust removing performance, paper, urethane foam or the like.
  • the passage block 15 has an internal space that constitutes the fluid passage E, the ventilation passage F, and the merging space G, realizes dust removal and dehumidification by the air filter 17, and realizes noise cancellation by the silencer 18. Further, since the bottom wall 15A of the passage block 15 is formed in the inclined posture, the direction of the opening 15H along the inclination of the upper surface of the bottom wall 15A with the water droplets generated inside and the water removed by the air filter 17 And discharge it from the open port 15H to the outside.
  • the cylindrical body 15L is provided on the lower surface side of the bottom wall 15A, for example, even in an environment where water droplets adhere to the lower surface of the bottom wall 15A and are frozen, the water droplets are frozen near the opening 15H To maintain good air permeability of the opening 15H.
  • the amount of downward projection of the cylindrical body 15L is set to be smaller than the amount of downward projection of the head of the fixing bolt 8, the breakage of the cylindrical body 15L is also suppressed.
  • an annular groove 2G is formed on the entire circumference of the outer surface of the piston 2, and in a width direction (working direction of the piston 2) inside the annular groove 2G with a width narrower than the groove width of the annular groove 2G.
  • a piston ring 30 is fitted in a displaceable manner.
  • a piston guide bush 31 is fitted on the outer periphery of the piston 2, the piston ring 30 and the piston guide bush 31 contact the inner peripheral surface of the cylinder 1, and the outer periphery of both ends of the piston 2 is the inner peripheral surface of the cylinder 1 It is configured not to touch.
  • the annular groove 2G has a first side wall 2Ga on the pressure / decompression chamber side, a second side wall 2Gb on the drive chamber side, and a bottom wall 2Gc which is a bottom of the annular groove 2G at a position sandwiched therebetween.
  • the piston ring 30 has a triple structure in which three types of an inner ring 30A, an intermediate ring 30B, and an outer ring 30C are superimposed.
  • the inner ring 30A is made of stainless steel and a slit is formed in the ring portion.
  • the middle ring 30B and the outer ring 30C are made of tetrafluoroethylene resin, and a slit is formed in the ring portion.
  • the slits of the inner ring 30A, the intermediate ring 30B and the outer ring 30C are the same as those generally formed to facilitate the expansion of the inner diameter when fitted into the annular groove 2G. Further, the slit position of the intermediate ring 30B is arranged 180 degrees different from the slit of the inner ring 30A, and the slit of the outer ring 30C is arranged 180 degrees different from the slit position of the intermediate ring 30B. The sealing performance is improved.
  • the piston ring 30 exerts an urging force in a direction in which the inner ring 30A enlarges the radius, and causes the outer periphery of the outer ring 30C to contact the inner peripheral surface of the cylinder 1 by this urging force, and the inside of the inner ring 30A.
  • a gap is formed between the circumferential surface and the bottom wall 2Gc of the annular groove 2G.
  • a plurality of communication holes 2T for communicating the bottom wall 2Gc of the annular groove 2G with the inside of the piston 2 are formed, and the communication holes 2T are in communication with the drive chamber B. Then, when the piston 2 operates in the intake direction, as shown in FIG. 5B, the piston ring 30 is displaced in the direction of the first side wall 2Ga and abuts on the first side wall 2Ga. Block the flow of air from the air flow to the communication hole 2T. On the contrary, when the piston 2 operates in the exhaust direction, as shown in FIG.
  • the piston ring 30 is displaced in the direction of the second side wall 2Gb and abuts on the second side wall 2Gb, In order to form a gap between the piston ring 30 and the first side wall 2Ga, the flow of air from the pressure reducing chamber A to the communication hole 2T is permitted.
  • the exhaust valve 23 is opened and air from the pressure reducing chamber A is sent to the fluid path E.
  • the air in the compression / decompression chamber A is sent to the communication hole 2T from the gap between the piston ring 30 and the first side wall 2Ga because the piston ring 30 is displaced to a position where it abuts on the second side wall 2Gb.
  • the drive chamber B reaches a negative pressure state, but since the air is sent from the communication hole 2T to the drive chamber B, the degree of the negative pressure is low, and the amount of air drawn into the drive chamber B from the vent 7A is reduced. Ru.
  • the vent path F for sending air to the vent 7A joins the fluid path E (exhaust path) in the merging space G, the air from the fluid path E (exhaust path) is sent to the vent path F Even when air is sucked into the drive chamber B due to negative pressure, the air in the fluid path E (exhaust path) and the air sucked through the opening 15H are mixed, and the amount of suction of the outside air is Can be reduced.
  • the air filtered by the air filter 17 is sucked, so dust and moisture (water) are removed by the air filter 17 and enter the drive chamber B. I have not.
  • the air in the compression / decompression chamber A flows directly to the drive chamber B through the communication hole 2T, so this drive chamber B suppresses negative pressure to drive the load.
  • this drive chamber B suppresses negative pressure to drive the load.
  • the durability of the electric motor 4 is improved without changing the power supplied to the electric motor 4.
  • the piston 2 may be simply provided with the piston ring 30 without forming the communication hole 2T in the piston 2.
  • a piston 2 is provided in the cylinder 1 so as to reciprocate reciprocately, and a compression / decompression chamber A is provided on the cylinder head side with respect to the piston 2 and a compression / decompression chamber A with the piston 2 as a reference.
  • a drive chamber B containing a crank mechanism C for transmitting the drive force to the piston 2 on the opposite side, a reciprocating compressor as a fluid pump is configured.
  • This compressor sucks air as a fluid into the pressure reducing chamber A by operating the piston 2 in the intake direction (right side in FIG. 6), and operates the piston 2 in the exhaust direction (left side in FIG. 6)
  • the pressurized air as fluid is discharged from the pressure reducing chamber A to the outside.
  • a gas other than air may be used as the fluid.
  • This compressor differs from the first embodiment in the configuration of the valve unit V and differs in that the piston 2 is not provided with the communication hole 2T, but the other configuration is the same as that of the first embodiment. It is common.
  • the valve unit V at one end (the cylinder head side) of the cylinder 1, the pressure reducing chamber A is formed between the valve unit V and the piston 2. Further, the pump housing 3 is disposed on the other end side of the cylinder 1, and a drive chamber B is formed by the internal space of the pump housing 3.
  • the pump housing 3 is provided with the electric motor 4, and the proximal end of the connecting rod 6 is connected to the crank arm 5 which rotates integrally with the output shaft 4A of the electric motor 4.
  • the piston 2 is connected to the tip of the connecting rod 6 doing.
  • the crank mechanism C includes the crank arm 5 and the connecting rod 6.
  • the drive chamber B has a structure in which a space opened laterally in the pump housing 3 is closed by a plate-like closing member 7, and a vent 7 A is bored in the closing member 7.
  • a passage block 15 having an internal space communicating with the vent 7A is disposed outside the closing member 7, and the passage block 15 and the closing member 7 are connected and fixed to the pump housing 3 by a fixing bolt 8. Further, a cylindrical portion 16 communicating with the internal space of the passage block 15 is provided so as to project from the passage block 15 in the direction of the valve unit V.
  • the valve unit V includes an intake valve 22 in a portion communicating with the intake space 21A (an example of supply and discharge space) of the valve body 21, and exhausts a portion communicating with the exhaust space 21B (an example of control space) of the valve body 21.
  • a valve 23 is provided.
  • the valve unit V includes a cover plate 24 that isolates the intake space 21A and the exhaust space 21B from the outside, and the cover plate 24 covers the external pressurization target (an example of the pressurization and depressurization target).
  • the tube 25 is connected to supply pressurized air.
  • the intake valve 22 is made of a material that can be flexibly deformed like rubber or resin, and when the flow of air is blocked, the lip on the outer periphery is in close contact with the valve body 21 to allow the flow of air The lip portion rises from the valve body 21 to form a space that allows the flow of air.
  • the exhaust valve 23 is configured to be biased in the closing direction by the spring 23S, and when the flow of air is blocked, the outer periphery is in close contact with the valve body 21 by the biasing force of the spring 23S. When the flow is allowed, the outer peripheral portion floats up from the valve body 21 against the biasing force of the spring 23S to form a space which allows the flow of air.
  • a tubular connecting pipe 9 is provided which connects the projecting portion 26 and the tubular portion 16 in communication with each other.
  • One end of the connecting pipe 9 is externally fitted to the projecting portion 26, and the other end is tubular member 16 and It is provided in the form fitted outside.
  • the valve unit V is connected to the pump housing 3 in such a manner that the tip end of the connection bolt 10 inserted into the through hole of the valve body 21 and the cover plate 24 is screwed to the female screw portion of the pump housing 3.
  • This connection is performed by a plurality of connection bolts 10, and at the time of connection, the cylinder 1 is sandwiched between the valve unit V and the pump housing 3, and the connection pipe 9 is interposed between the valve unit V and the passage block 15.
  • An air passage F is formed which passes from the air vent 7A through the internal space of the passage block 15 and communicates with the open hole 15H formed on the outer surface of the passage block 15. Further, a fluid path E functioning as an intake path communicating from the intake space 21A of the valve body 21 to the internal space of the path block 15 through the connection pipe 9 is formed.
  • the fluid path E joins at a merging space G formed at an intermediate position of the ventilation path F, and the merging space G is provided with an air filter 17 (an example of a fluid filter).
  • a space surrounded by the vertical wall 15F in the internal space of the passage block 15 forms a filter space provided with the air filter 17, and a hollow silencer having a donut shape surrounding the filter space is formed.
  • a combined space G is formed by combining the silencer space constituting 18 and the filter space.
  • the filter space is formed in the path of the outer space side (the side closer to the opening 15 H than the filter space) of the combined path G in the ventilation path F.
  • a silencer space constituting the silencer 18 and a filter space are formed between the outer wall of the closing member 7 and the inner wall of the passage block 15.
  • an air filter 17 is provided in close contact with the outer wall of the closing member 7 and the inner wall of the passage block 15.
  • the air filter 17 is made of wool felt having dust removing performance, paper, urethane foam or the like.
  • the passage block 15 has an internal space that constitutes the fluid passage E, the ventilation passage F, and the merging space G, and realizes dust removal and dehumidification by the air filter 17. Realize silence. Further, since the bottom wall 15A of the passage block 15 is formed in the inclined posture, the direction of the opening 15H along the inclination of the upper surface of the bottom wall 15A with the water droplets generated inside and the water removed by the air filter 17 And discharge it from the open port 15H to the outside.
  • a piston ring 30 is fitted in an annular groove formed on the entire circumference of the outer surface of the piston 2.
  • this piston ring 30 has a configuration in which a plurality of rings are stacked outward from inside, and tetrafluoroethylene resin is used for the outermost ring.
  • a piston guide bush 31 is fitted on the outer periphery of the piston 2, the piston ring 30 and the piston guide bush 31 contact the inner peripheral surface of the cylinder 1, and the outer peripheries of both ends of the piston 2 contact the inner peripheral surface of the cylinder 1 It is configured not to.
  • the exhaust valve 23 is opened, and the air from the pressure reducing chamber A is sent out to the tube 25.
  • the drive chamber B has a negative pressure
  • external air is sent from the open port 15H to the vent path F and sucked into the drive chamber B, and part of the air in the fluid path E enters the merging space G It is sucked in the form to join. That is, when the piston 2 operates in the exhaust direction, the fluid path E is not in communication with the pressure reducing chamber A, but when the drive chamber B reaches a negative pressure, air is delivered as in the chamber. Can reduce the amount of air drawn from the outside space. Further, air from which external air is sucked into the drive chamber B is always filtered through the air filter 17 in the filter space, so dust and moisture (water) are not removed by the air filter 17 and do not enter the drive chamber B. .
  • the piston 2 when the piston 2 operates, if the piston 2 operates in the intake direction, air is discharged from the drive chamber B, and if the piston 2 operates in the exhaust direction, air is drawn to the drive chamber B Therefore, the width of the pressure fluctuation of the drive chamber B is reduced to stabilize the drive torque of the electric motor 4. Further, by driving the electric motor 4 with a constant load, the durability of the electric motor 4 is improved without changing the power supplied to the electric motor 4.
  • air between the fluid path E and the ventilation path F intermittently flows to generate noise along with pressure fluctuation, but the silencer 18 suppresses the noise.
  • the present invention can be generally applied to a fluid pump configured to operate a piston inside a cylinder.

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Abstract

　流体ポンプのピストンを駆動する駆動室に対する流体の給排により駆動負荷の軽減を図りながら、駆動室に対する塵埃や湿気の吸引を抑制する。シリンダの内部で、シリンダヘッド側の弁ユニットとピストンとの間に加減圧室を形成し、この反対側に駆動室を配置し、駆動室と外部空間とを連通する通気経路と、弁ユニットの給排空間に接続する流体経路と、流体経路が通気経路の途中で合流する合流空間と、合流空間に設けられた流体フィルタを備える。

Description

流体ポンプ
　本発明は、ピストンの作動により流体の給排を行う流体ポンプに関し、詳しくは、ピストンに連結するコネクションロッドやクランク機構等が配置された駆動室に対する流体の給排を管理する技術に関する。
　流体ポンプの一例として、特許文献１にはシリンダの内部に往復移動自在にピストンを備え、モータの駆動力をクランク機構により往復作動に変換してピストンに伝える駆動手段を備え、シリンダヘッドには吸気弁と排気弁とを有するバルブボディを備えた真空ポンプが示されている。
　この特許文献１では、クランク機構を収容する駆動室（文献ではクランク室）に隣接する位置にケースが配置され、このケースの内部空間（文献では機器室）に対しバルブボディの排出ガスを供給する排出ガス流路がシリンダ壁内に形成されている。駆動室とケースの内部空間（機器室）とが駆動室側排気ポートにより連通し、ケースには内部空間の排出ガスを大気へ放出する緩和室側排気ポートが形成されている。これにより、ピストンの作動時には排出ガスが、排出ガス流路、クランク室、駆動室側排気ポート、機器室、緩和室側排気ポートに順次流れることで外部に排出され、排出時の脈動圧の変化を抑制して排気騒音を抑制する。
　また、流体ポンプの一例として、特許文献２には、シリンダの内部に往復移動自在にピストンを備え、シリンダの上部のシリンダヘッドにバルブ組付体を備え、シリンダの下部にクランクケースを備え、このクランクケースの内部に備えたクランク機構としてクロススライダクランク機構とピストンとがピストンロッドにより連結された構成のコンプレッサ（空気圧縮機）が示されている。
　この特許文献２では、シリンダ下部の支持部材に空気通路が形成され、この空気経路に密封チャンバが接続する構成（文献中の図５）、あるいは、この空気経路にエアーフィルタが接続する構成（文献中の図６、図９など）が示されている。これらの構成では、ピストンの作動によりピストンの下側（シリンダヘッドと反対側）の空間の圧力が低下した場合には、チャンバの空気を吸入する、あるいは、エアーフィルタ（文献ではエアクリーナ）を透して外部の空気を吸入し、これとは逆に、ピストンの作動によりピストンの下側の空間の圧力が上昇した場合には、この空間の空気を密封チャンバに送り出す、あるいは、エアーフィルタを透して外部に送り出す作動が行われる。このような構成から、作動動力の軽減を図り、シリンダ内の温度上昇を抑制している。
特開２０１１－７１１８号公報 特開平１０－２６６９６６号公報
　ピストンの作動によりピストンヘッド側の空間に流体を給排する流体ポンプでは、ピストンの往復作動時にピストンヘッドの反対側の駆動室（クランク機構等が配置された空間）においても圧力が変動することになり、この駆動室が密封された空間である場合には、駆動室の圧量変動がアクチュエータの駆動負荷として作用する。
　この不都合を解消するため、特許文献１、あるいは、特許文献２に記載されるように駆動室に対して外部から流体の給排を行えるように構成することが有効と考えられる。特に、特許文献１に記載される真空ポンプの構成では、ピストンの排気方向への作動時にシリンダヘッド側の空間からの排気を駆動室に導くことが流体の流れに無駄がなく、特許文献２に記載されるコンプレッサ（空気圧縮機）の構成（文献中の図６、図９に示される構成）ではピストンの吸気方向への作動時に駆動室の流体の一部をシリンダに供給するため流体の流れに無駄がない。このような構成を採用することでピストンを駆動する電動モータの負荷が軽減する。
　しかしながら、ピストンの作動により流体の給排を行う流体ポンプにおいて負圧状態に達した駆動室に流体が吸入される場合に、その流体に塵埃や湿気が含まれていると、駆動系の作動不良を招くことや、腐食を招くことがあり改善の余地がある。
　本発明の目的は、ピストンを駆動する駆動室に対する流体の給排により駆動負荷の軽減を図りながら、駆動室に対する塵埃や湿気の吸引を抑制し得る流体ポンプを合理的に構成する点にある。
　本発明の特徴は、流体ポンプであって、シリンダと、当該シリンダの内部をシリンダヘッドの側の加減圧室と、前記加減圧室と反対側の駆動室とに仕切りつつ、前記シリンダの内部で往復作動自在に設けられたピストンと、前記加減圧室の流体を加減圧対象に作用させる制御空間と、前記加減圧室と外部空間との間で流体を給排する給排空間とを有し、前記ピストンの往復作動時に前記加減圧室への流体の流れを制御するように前記シリンダヘッドに設けられた弁ユニットと、前記駆動室と外部空間とを連通する通気経路と、前記弁ユニットの前記給排空間に接続される流体経路と、前記流体経路が前記通気経路の途中で合流する合流空間と、前記合流空間に設けられた流体フィルタと、を備える点にある。
　この構成によると、ピストンが排気方向に作動して駆動室が負圧状態に達した場合には、駆動室に対して通気経路からの流体が流体フィルタで濾過された状態で吸引され、これと同時に、合流空間に接続する流体経路からの流体も駆動室に吸引される。これとは逆に、ピストンが吸気方向に作動して駆動室が加圧状態に達した場合には、駆動室の流体が通気経路から流体フィルタで濾過された状態で外部空間に送り出され、これと同時に、合流空間に接続する流体経路に対して駆動室の流体の一部が送られる。
　その結果、ピストンを駆動する駆動室に対する流体の給排により駆動負荷の軽減を図りながら、駆動室に対する塵埃や湿気の吸引を抑制し得る流体ポンプが構成された。特に、この構成では、ピストンの作動時には駆動室の圧力変動に伴い給排音が発生するものであるが、駆動室に通気経路と流体経路とが接続しているので、これらの空間の空気圧の急激な変動を抑制して騒音低減の効果を奏する。
　本発明は、前記弁ユニットが、前記ピストンの吸気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧対象としての負圧作用対象から前記加減圧室に対し前記流体としての空気を吸引すると共に前記制御空間に配置された吸気弁と、前記ピストンの排気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧室に対し前記流体としての空気を送り出すと共に前記給排空間に配置された排気弁と、を備え、前記流体経路として、前記排気弁から前記合流空間に空気を送り出す排気経路を備えても良い。
　これによると、ピストンが吸気方向に作動した場合には、負圧作用対象からの空気を吸気弁を介して加減圧室に吸引すると共に、駆動室の圧力上昇に伴い駆動室の空気が通気経路から外部空間に送り出される。これとは逆に、ピストンが排気方向に作動した場合には、排気弁が開放して加減圧室の空気を流体経路としての排気経路に送り出す。この作動時には駆動室が負圧になるため、外部空間の空気が通気経路から流体フィルタで濾過された状態で駆動室に吸引されると共に、この通気経路に合流する流体経路からの空気が駆動室に吸引される。つまり、駆動室に外部空間から吸引される空気は必ず流体フィルタで濾過され、塵埃や湿気が除去されることになり、この吸引時には加減圧室から排気経路に送られる空気の一部を合流空間を介して駆動室に吸引するので、ピストンに作用する負荷を軽減しながら外部空間から吸引する空気の量を低減できる。
　本発明は、前記弁ユニットが、前記ピストンの排気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧対象としての加圧対象に前記加減圧室から前記流体としての空気を供給すると共に前記制御空間に配置された排気弁と、前記ピストンの吸気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧室に前記流体としての空気を吸引すると共に前記給排空間に配置された吸気弁と、を備え、前記流体経路として、前記流体フィルタを介して吸引した流体を前記吸気弁に供給する吸気経路を備えても良い。
　これによると、ピストンが吸気方向に作動した場合には、外部空間の空気が流体フィルタで濾過された状態で合流空間から流体経路としての吸気経路から加減圧室に供給されると共に、駆動室の空気が通気経路から合流空間に送り出され、この合流空間に送られた空気の一部が吸気経路に送られる。これとは逆に、ピストンが排気方向に作動した場合には、加圧対象に対して加減圧室からの空気を排気弁を介して供給すると共に、この作動時には駆動室が負圧になるため、外部空間の空気が通気経路から流体フィルタで濾過された状態で駆動室に吸引され、吸気経路の空気の一部も駆動室に吸引される。
　本発明は、前記合流空間を形成する経路ブロックと、前記経路ブロックの底壁に穿設されて前記経路ブロックの内部空間と前記外部空間とを連通させる開放口とを備え、前記底壁の上面が前記開放口に近い位置ほど低くなる傾斜姿勢で形成されても良い。
　これによると、経路ブロックの内部に水滴が発生した場合には、この水滴が底壁の上面の傾斜に沿って流れることにより、開放口に達し、この開放口から経路ブロックの外部に容易に排出される。
　本発明は、前記開放口を中心として、前記開放口を取り囲む環状領域に、前記底壁の上面から上方に延びる複数の縦壁を形成され、前記縦壁で取り囲まれる領域によって前記合流空間が形成され、前記合流空間の外側で前記流体経路と前記通気経路とが連通しても良い。
　これよると、複数の縦壁に取り囲まれる空間に流体フィルタを挿入する等、流体フィルタを、縦壁によって移動が規制される状態で容易に配置できる。
　本発明は、前記経路ブロックの前記底壁の下面側で前記開放口を取り囲む位置に筒状体が下方に向けて突設されても良い。
　これによると、経路ブロックの底壁に水滴が付着した場合にも、その水滴が開放口の方向へ移動する現象を筒状体が阻止することになり、その水滴が凍結した場合にも凍結により開放口における流体の流れを阻害されることはない。
は、第１実施形態の真空ポンプの断面図である。 は、経路ブロックの上面からの斜視図である。 は、経路ブロックの下面からの斜視図である。 は、経路ブロックの縦断側面図である。 は、第１実施形態のピストンが排気方向と吸気方向とに移動する際のピストンリングと連通孔との位置関係を示す断面図である。 は、第２実施形態のコンプレッサの断面図である。
　以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
　図１に示すように、シリンダ１の内部に往復移動自在にピストン２を備え、このピストン２を基準にしてシリンダヘッド側に加減圧室Ａを備え、ピストン２を基準にして加減圧室Ａと反対側にピストン２に駆動力を伝えるクランク機構Ｃを収容した駆動室Ｂを備えることにより流体ポンプとしてのレシプロ型の真空ポンプが構成されている。
　この真空ポンプは、自動車のブレーキブースター（図示せず）の負圧源として使用されるものであり、ピストン２を吸気方向（図１で右側）に作動させることにより、加減圧室Ａに負圧を作り出し、ピストン２を排気方向（図１で左側）に作動させることにより、流体としての空気を加減圧室Ａから外部に排出する。尚、この真空ポンプは自動車に使用されるものに限らず、負圧を必要とする他の機器にも使用可能であり、流体として空気以外のガスを対象にしても良い。
〔具体構成〕
　この真空ポンプは、シリンダ１の一方の端部（シリンダヘッド側）に弁ユニットＶを配置することにより、この弁ユニットＶとピストン２との間に加減圧室Ａが形成される。また、シリンダ１の他方の端部側にポンプハウジング３を配置し、このポンプハウジング３の内部空間によって駆動室Ｂが形成される。
　ポンプハウジング３に電動モータ４が備えられ、この電動モータ４の出力軸４Ａと一体的に回転するクランクアーム５にコネクティングロッド６の基端を連結し、このコネクティングロッド６の先端にピストン２が連結している。このようにクランク機構Ｃは、クランクアーム５とコネクティングロッド６とを備えて構成されている。この構成から、電動モータ４の出力軸４Ａの回転駆動力をクランク機構Ｃが往復作動力に変換してピストン２に伝え、このピストン２を往復作動させる。
　駆動室Ｂは、ポンプハウジング３において側方に開放する空間をプレート状の閉塞部材７で閉塞した構造を有しており、閉塞部材７には通気口７Ａが穿設されている。この通気口７Ａと連通する内部空間を有する経路ブロック１５が閉塞部材７の外側の下面に配置され、この経路ブロック１５と閉塞部材７とが固定ボルト８によりポンプハウジング３に連結固定されている。また、経路ブロック１５の内部空間に連通する筒状部１６が弁ユニットＶの方向に突設されている。
　弁ユニットＶは、弁ボディ２１の吸気空間２１Ａ（制御空間の一例）と連通する部位に吸気弁２２を備え、この弁ボディ２１の排気空間２１Ｂ（給排空間の一例）と連通する部位に排気弁２３を備えている。また、この弁ユニットＶは、吸気空間２１Ａと排気空間２１Ｂとを外部から隔絶するカバープレート２４を備え、このカバープレート２４には外部のブレーキブースター（加減圧対象の一例）に負圧を作用させるチューブ２５が接続している。吸気弁２２は、樹脂のように柔軟に変形し得る素材を用いて構成され、空気の流れを阻止する場合には外周のリップ部が弁ボディ２１に密着し、空気の流れを許す場合にはリップ部が弁ボディ２１から浮き上がり空気の流れを許す空間を形成する。また、排気弁２３は、バネ２３Ｓで閉塞方向に付勢される構成を有しており、空気の流れを阻止する場合にはバネ２３Ｓの付勢力により外周が弁ボディ２１に密着し、空気の流れを許す場合には、バネ２３Ｓの付勢力に抗して外周部分が弁ボディ２１から浮き上がり空気の流れを許す空間を形成する。尚、吸気弁２２と排気弁２３として、バネで閉じ方向に付勢されたボールやポペット等を用いることや、ヒンジによって作動する板状の部材を用いても良い。
　弁ボディ２１には、排気空間２１Ｂに連通する筒状の突出部２６がポンプハウジング３の方向に向けて突設されている。この突出部２６と筒状部１６とを連通状態で接続する筒状の接続管９が備えられ、この接続管９は、一端を突出部２６に外嵌し、他端を筒状部１６とに外嵌する形態で備えられる。
　弁ユニットＶは、弁ボディ２１とカバープレート２４との貫通孔に挿通する連結ボルト１０の先端をポンプハウジング３の雌ネジ部に螺合させる形態でポンプハウジング３に連結している。この連結は複数の連結ボルト１０により行われるものであり、連結時に弁ユニットＶとポンプハウジング３との間にシリンダ１を挟み込み、弁ユニットＶと経路ブロック１５との間に接続管９を挟み込むことで、これらが一体化される。
　通気口７Ａから経路ブロック１５の内部空間を通過し、経路ブロック１５の外面に穿設された開放口１５Ｈに連通する通気経路Ｆが形成されている。また、弁ボディ２１の排気空間２１Ｂから接続管９を介して経路ブロック１５の内部空間に連通する排気経路として機能する流体経路Ｅが形成されている。この流体経路Ｅは、通気経路Ｆの中間位置に形成された合流空間Ｇで合流しており、この合流空間Ｇにエアーフィルタ１７（流体フィルタの一例）が備えられている。
　この真空ポンプは図１に示す如く、電動モータ４を上部に配置し、経路ブロック１５を下側に配置した姿勢で使用するように設計されている。経路ブロック１５は、図２～図４に示すように、円形の底壁１５Ａと、この外周に連なる円筒壁１５Ｂとを有するブロック本体の上部位置に側方に張り出すフランジ体１５Ｃを一体形成した構成を有している。フランジ体１５Ｃには固定ボルト８が挿通するボルト孔１５Ｄが形成され、ブロック本体を取り囲む位置にシール１９を収容するシール溝１５Ｅが形成されている。
　底壁１５Ａの中心位置には、経路ブロック１５の内部空間と外部空間とを連通させる開放口１５Ｈが穿設され、この底壁１５Ａの上面が、開放口１５Ｈに近い位置ほど低いレベルとなる傾斜姿勢で形成されている。この底壁１５Ａの上面で開放口１５Ｈを取り囲む環状領域に底壁１５Ａから立ち上がる姿勢の複数の縦壁１５Ｆが底壁１５Ａと一体的に形成されている。この複数の縦壁１５Ｆと底壁１５Ａとに連結する補強リブ１５Ｇが開放口１５Ｈを中心にして放射状に伸びる姿勢で形成されている。複数の縦壁１５Ｆ同士の隙間部分には、底壁１５Ａの上面の傾斜に沿って水を流すことが可能となる。この縦壁１５Ｆの縦方向の寸法は、経路ブロック１５のフランジ体１５Ｃの上面から底壁１５Ａまでの距離より短く設定されている。
　図３に示すように、底壁１５Ａの下面側で開放口１５Ｈを取り囲む位置に円筒状で下方に突出する筒状体１５Ｌが底壁１５Ａと一体的に形成され、この筒状体１５Ｌと底壁１５Ａの下面とに連結するリブ体１５Ｍが開放口１５Ｈを中心にして放射状に伸びる姿勢で形成されている。
　この経路ブロック１５の側壁に前述した筒状部１６が形成され、この筒状部１６が、底壁１５Ａと円筒壁１５Ｂとで成るブロック本体の内部空間に連通している。また、この経路ブロック１５を閉塞部材７に連結した状態で、閉塞部材７に穿設された通気口７Ａがブロック本体の内部空間に連通するように構成されている。
　特に、経路ブロック１５の内部空間のうち縦壁１５Ｆに取り囲まれる空間によってエアーフィルタ１７が備えられるフィルタ空間が形成され、このフィルタ空間を取り囲むドーナツ状となる空洞型のサイレンサ１８が形成されている。このサイレンサ１８を構成するサイレンサ空間とフィルタ空間とを併せて合流空間Ｇが形成されている。尚、フィルタ空間は、通気経路Ｆのうち合流空間Ｇの外部空間側（フィルタ空間より開放口１５Ｈに近い側）の経路中に形成されている。サイレンサ１８を構成するサイレンサ空間と、フィルタ空間とは、閉塞部材７の外壁と経路ブロック１５の内壁との間に形成されている。フィルタ空間には閉塞部材７の外壁と経路ブロック１５の内壁とに密接する状態でエアーフィルタ１７が備えられている。このエアーフィルタ１７は除塵性能を有する羊毛フェルトや、紙材、ウレタンフォーム等が使用される。
　つまり、経路ブロック１５は、流体経路Ｅと通気経路Ｆと合流空間Ｇとを構成する内部空間を有すると共に、エアーフィルタ１７による除塵、除湿を実現し、サイレンサ１８による消音を実現する。また、経路ブロック１５の底壁１５Ａが傾斜姿勢で形成されているため、内部で発生した水滴や、エアーフィルタ１７で除去された水を底壁１５Ａの上面に傾斜に沿って開放口１５Ｈの方向に流し、開放口１５Ｈから外部に排出する。
　底壁１５Ａの下面側に筒状体１５Ｌを突設しているので、例えば、底壁１５Ａの下面に水滴が付着して凍結する環境においても、この水滴が開放口１５Ｈの付近で凍結する不都合を解消して開放口１５Ｈの通気性を良好に維持できるように構成されている。尚、筒状体１５Ｌの下方への突出量を、固定ボルト８の頭部の下方への突出量より小さくすることで、この筒状体１５Ｌの破損を抑制するようにも構成されている。
〔ピストンリング〕
　図５に示すように、ピストン２の外面の全周に環状溝２Ｇが形成され、この環状溝２Ｇの溝幅より狭い幅で、環状溝２Ｇの内部で幅方向（ピストン２の作動方向）に変位自在にピストンリング３０が嵌め込まれている。また、ピストン２の外周にはピストンガイドブッシュ３１が嵌め込まれ、シリンダ１の内周面にはピストンリング３０とピストンガイドブッシュ３１とが接触し、ピストン２の両端の外周がシリンダ１の内周面に接触しないように構成されている。環状溝２Ｇは、加減圧室側の第１側壁２Ｇａと駆動室側の第２側壁２Ｇｂと、これらに挟まれる位置の環状溝２Ｇの底部となる底壁２Ｇｃとを有している。ピストンリング３０は、内リング３０Ａと中間リング３０Ｂと外リング３０Ｃとの３種を重ね合わせた３重構造を有している。
　内リング３０Ａは、ステンレス鋼で成りリング部にスリットが形成されている。中間リング３０Ｂと外リング３０Ｃとは４フッ化エチレン樹脂で成り、リング部にスリットが形成されている。尚、内リング３０Ａと中間リング３０Ｂと外リング３０Ｃとのスリットは環状溝２Ｇに嵌め込む際に内径の拡大を容易にするために一般的に形成されるものと変わりはない。また、内リング３０Ａのスリットに対し中間リング３０Ｂのスリットの位置を１８０度異なる位置に配置し、この中間リング３０Ｂのスリットの位置に対し外リング３０Ｃのスリットを１８０度異なる位置に配置することでシール性能の向上が図られている。
　このピストンリング３０は、内リング３０Ａが半径を拡大する方向に付勢力を作用させており、この付勢力により外リング３０Ｃの外周をシリンダ１の内周面に接触させると共に、内リング３０Ａの内周面と環状溝２Ｇの底壁２Ｇｃとの間に隙間を形成している。
　環状溝２Ｇの底壁２Ｇｃとピストン２の内部とを連通させる複数の連通孔２Ｔが形成され、この連通孔２Ｔは駆動室Ｂに連通している。そして、ピストン２が吸気方向へ作動した場合には、図５（ｂ）に示すように、ピストンリング３０が第１側壁２Ｇａの方向に変位して第１側壁２Ｇａに当接し、加減圧室Ａから連通孔２Ｔへの空気の流れを阻止する。これとは逆に、ピストン２が排気方向へ作動した場合には、図５（ａ）に示すように、ピストンリング３０が第２側壁２Ｇｂの方向に変位して第２側壁２Ｇｂに当接し、このピストンリング３０と第１側壁２Ｇａとの間に隙間を形成するため加減圧室Ａから連通孔２Ｔへの空気の流れを許す。
〔第１実施形態の作動形態〕
　このような構成のため、ピストン２が吸気方向に作動する場合には、ピストンリング３０が第１側壁２Ｇａに当接（密接）する位置に変位するため加減圧室Ａから駆動室Ｂへの空気の流れが阻止される。このピストン２の作動により吸気弁２２が開放してチューブ２５からの空気を加減圧室Ａに吸引して負圧を作用させることになり、駆動室Ｂの空気が通気口７Ａから通気経路Ｆに送られ開放口１５Ｈからポンプ外に排出される。
　また、ピストン２が排気方向に作動する際には、排気弁２３が開放して加減圧室Ａからの空気が流体経路Ｅに送られる。これと同時に、ピストンリング３０が第２側壁２Ｇｂに当接する位置に変位するため加減圧室Ａの空気がピストンリング３０と第１側壁２Ｇａとの間の隙間から連通孔２Ｔに送られる。この作動では駆動室Ｂが負圧状態に達するが、連通孔２Ｔから駆動室Ｂに空気が送り込まれるため負圧の程度は低く、通気口７Ａから駆動室Ｂに吸引される空気量は低減される。特に、通気口７Ａに空気を送る通気経路Ｆは合流空間Ｇにおいて流体経路Ｅ（排気経路）と合流しているため、通気経路Ｆに対して流体経路Ｅ（排気経路）からの空気を送ることが可能となり、負圧により駆動室Ｂに空気が吸引される場合でも、流体経路Ｅ（排気経路）の空気と、開放口１５Ｈで吸引された空気とが混合することになり、外気の吸引量を低減できる。尚、開放口１５Ｈから空気が吸引される場合にはエアーフィルタ１７で濾過された空気が吸引されることになるので、塵埃や湿気（水分）がエアーフィルタ１７で除去され駆動室Ｂに浸入することがない。
　更に、排気方向にピストン２が作動する場合に、加減圧室Ａの空気が連通孔２Ｔを介して直接的に駆動室Ｂに流れるため、この駆動室Ｂが負圧化を抑制して駆動負荷の変動を少なくして電動モータ４の駆動トルクを安定させる。また、電動モータ４を一定の負荷で駆動することにより電動モータ４に供給される電力を変動させず電動モータ４の耐久性が向上する。ピストン２の往復作動時には流体経路Ｅと通気経路Ｆとの空気が間歇的に流れ、圧力変動に伴い騒音を発生させるが、サイレンサ１８が騒音を抑制する。
　尚、この第１実施の形態では、ピストン２に連通孔２Ｔを形成せず、ピストン２に対してピストンリング３０を単純に備えた構成を採用しても良い。
　以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
　図６に示すように、シリンダ１の内部に往復移動自在にピストン２を備え、このピストン２を基準にしてシリンダヘッド側に加減圧室Ａを備え、ピストン２を基準にして加減圧室Ａと反対側にピストン２に駆動力を伝えるクランク機構Ｃを収容した駆動室Ｂを備えることにより流体ポンプとしてのレシプロ型のコンプレッサが構成されている。
　このコンプレッサは、ピストン２を吸気方向（図６で右側）に作動させることにより、流体としての空気を加減圧室Ａに吸入し、ピストン２を排気方向（図６で左側）に作動させることにより、流体としての加圧空気を加減圧室Ａから外部に排出する。尚、このコンプレッサでは流体として空気以外のガスを対象とするものでも良い。
〔具体構成〕
　このコンプレッサは、第１実施形態と比較して弁ユニットＶの構成が異なり、ピストン２に連通孔２Ｔを備えていない点において構成が異なるものであるが、これ以外の構成は第１実施形態と共通している。
　つまり、シリンダ１の一方の端部（シリンダヘッド側）に弁ユニットＶを配置することにより、この弁ユニットＶとピストン２との間に加減圧室Ａが形成されている。また、シリンダ１の他方の端部側にポンプハウジング３を配置し、このポンプハウジング３の内部空間によって駆動室Ｂが形成されている。
　ポンプハウジング３に電動モータ４が備えられ、この電動モータ４の出力軸４Ａと一体的に回転するクランクアーム５にコネクティングロッド６の基端を連結し、このコネクティングロッド６の先端にピストン２が連結している。このようにクランク機構Ｃは、クランクアーム５とコネクティングロッド６とを備えて構成されている。
　駆動室Ｂは、ポンプハウジング３において側方に開放する空間をプレート状の閉塞部材７で閉塞した構造を有しており、閉塞部材７には通気口７Ａが穿設されている。この通気口７Ａと連通する内部空間を有する経路ブロック１５が閉塞部材７の外側に配置され、この経路ブロック１５と閉塞部材７とが固定ボルト８によりポンプハウジング３に連結固定されている。また、経路ブロック１５の内部空間に連通する筒状部１６が、この経路ブロック１５から弁ユニットＶの方向に突設されている。
　弁ユニットＶは、弁ボディ２１の吸気空間２１Ａ（給排空間の一例）と連通する部位に吸気弁２２を備え、この弁ボディ２１の排気空間２１Ｂ（制御空間の一例）と連通する部位に排気弁２３を備えている。また、この弁ユニットＶは、吸気空間２１Ａと排気空間２１Ｂとを外部から隔絶するカバープレート２４を備え、このカバープレート２４には外部の加圧対象（加減圧対象の一例）に加減圧室Ａから加圧空気を供給するチューブ２５が接続している。吸気弁２２は、ゴムや樹脂のように柔軟に変形し得る素材を用いて構成され、空気の流れを阻止する場合には外周のリップ部が弁ボディ２１に密着し、空気の流れを許す場合にはリップ部が弁ボディ２１から浮き上がり空気の流れを許す空間を形成する。また、排気弁２３は、バネ２３Ｓで閉塞方向に付勢される構成を有しており、空気の流れを阻止する場合にはバネ２３Ｓの付勢力により外周が弁ボディ２１に密着し、空気の流れを許す場合には、バネ２３Ｓの付勢力に抗して外周部分が弁ボディ２１から浮き上がり空気の流れを許す空間を形成する。
　弁ボディ２１には、吸気空間２１Ａに連通する筒状の突出部２６がポンプハウジング３の方向に向けて突設されている。この突出部２６と筒状部１６とを連通状態で接続する筒状の接続管９が備えられ、この接続管９は、一端を突出部２６に外嵌し、他端を筒状部１６とに外嵌する形態で備えられる。
　弁ユニットＶは、弁ボディ２１とカバープレート２４との貫通孔に挿通する連結ボルト１０の先端をポンプハウジング３の雌ネジ部に螺合させる形態でポンプハウジング３に連結している。この連結は複数の連結ボルト１０により行われるものであり、連結時に弁ユニットＶとポンプハウジング３との間にシリンダ１を挟み込み、弁ユニットＶと経路ブロック１５との間に接続管９を挟み込むことで、これらが一体化される。
　通気口７Ａから経路ブロック１５の内部空間を通過し、経路ブロック１５の外面に穿設された開放口１５Ｈに連通する通気経路Ｆ形成されている。また、弁ボディ２１の吸気空間２１Ａから接続管９を介して経路ブロック１５の内部空間に連通する吸気経路として機能する流体経路Ｅが形成されている。この流体経路Ｅは、通気経路Ｆの中間位置に形成された合流空間Ｇで合流しており、この合流空間Ｇにエアーフィルタ１７（流体フィルタの一例）が備えられている。
　特に、経路ブロック１５の内部空間のうち縦壁１５Ｆに取り囲まれる空間によってエアーフィルタ１７が備えられるフィルタ空間が形成され、このフィルタ空間を取り囲むドーナツ状となる空洞型のサイレンサ１８が形成され、このサイレンサ１８を構成するサイレンサ空間とフィルタ空間とを併せて合流空間Ｇが形成されている。尚、フィルタ空間は、通気経路Ｆのうち合流空間Ｇの外部空間側（フィルタ空間より開放口１５Ｈに近い側）の経路中に形成されている。サイレンサ１８を構成するサイレンサ空間と、フィルタ空間とは、閉塞部材７の外壁と経路ブロック１５の内壁との間に形成されている。フィルタ空間には閉塞部材７の外壁と経路ブロック１５の内壁とに密接する状態でエアーフィルタ１７が備えられている。このエアーフィルタ１７は除塵性能を有する羊毛フェルトや、紙材、ウレタンフォーム等が使用される。
　尚、経路ブロック１５は、第１実施形態と同様に、流体経路Ｅと通気経路Ｆと合流空間Ｇとを構成する内部空間を有すると共に、エアーフィルタ１７による除塵、除湿を実現し、サイレンサ１８による消音を実現する。また、経路ブロック１５の底壁１５Ａが傾斜姿勢で形成されているため、内部で発生した水滴や、エアーフィルタ１７で除去された水を底壁１５Ａの上面に傾斜に沿って開放口１５Ｈの方向に流し、開放口１５Ｈから外部に排出する。
　また、ピストン２の外面の全周に形成された環状溝に対してピストンリング３０が嵌め込まれている。図面には詳細を示していないが、このピストンリング３０は複数のリングを内方から外方に重ね合わせた構成を有しており、最も外周のリングには４フッ化エチレン樹脂が用いられている。ピストン２の外周にはピストンガイドブッシュ３１が嵌め込まれ、シリンダ１の内周面にはピストンリング３０とピストンガイドブッシュ３１とが接触し、ピストン２の両端の外周がシリンダ１の内周面に接触しないように構成されている。
〔第２実施形態の作動形態〕
　このような構成のため、ピストン２が吸気方向に作動する場合には、吸気弁２２が開放することにより、外部空間の空気が開放口１５Ｈから吸引され、エアーフィルタ１７で濾過された状態で流体経路Ｅ（吸気経路）から加減圧室Ａに供給される。この吸気が行われる場合には、駆動室Ｂの圧力が上昇するため、駆動室Ｂの空気が通気経路Ｆに送り出され、この空気の一部が合流空間Ｇ（フィルタ空間とサイレンサ空間）で合流した状態で流体経路Ｅに送られる。つまり、ピストン２が吸気方向に作動した場合には、外部の空気と駆動室Ｂから送り出された空気とが合流空間Ｇで合流し、加減圧室Ａに供給されるのである。
　また、ピストン２が排気方向（圧縮方向）に作動する際には、排気弁２３が開放して加減圧室Ａからの空気がチューブ２５に送り出される。これと同時に、駆動室Ｂが負圧になるため、外部の空気が開放口１５Ｈから通気経路Ｆに送られ駆動室Ｂに吸引されると共に、流体経路Ｅの空気の一部が合流空間Ｇに合流する形態で吸引される。つまり、ピストン２が排気方向に作動する際には、流体経路Ｅは加減圧室Ａと連通しない状態にあるが、駆動室Ｂが負圧に達した場合にはチャンバと同様に空気を送り出すことが可能となり、外部空間から吸引される空気量を低減できる。また、外部の空気が駆動室Ｂに吸引される空気はフィルタ空間のエアーフィルタ１７を必ず濾過されるため、塵埃や湿気（水分）がエアーフィルタ１７で除去され駆動室Ｂに浸入することがない。
　更に、ピストン２の作動時において、ピストン２が吸気方向に作動する場合には、駆動室Ｂの空気を送り出し、ピストン２が排気方向に作動する場合には、駆動室Ｂに対して空気を吸入するため、この駆動室Ｂの圧力変動の幅を小さくして電動モータ４の駆動トルクを安定させる。また、電動モータ４を一定の負荷で駆動することにより電動モータ４に供給される電力を変動させず電動モータ４の耐久性が向上する。ピストン２の往復作動時には流体経路Ｅと通気経路Ｆとの空気が間歇的に流れ、圧力変動に伴い騒音を発生させるが、サイレンサ１８が騒音を抑制する。
　本発明は、シリンダの内部でピストンが作動する構成の流体ポンプ全般に利用することができる。

Claims (6)

  1. 　流体ポンプであって、
    　シリンダと、
    　当該シリンダの内部をシリンダヘッドの側の加減圧室と、前記加減圧室と反対側の駆動室とに仕切りつつ、前記シリンダの内部で往復作動自在に設けられたピストンと、
    　前記加減圧室の流体を加減圧対象に作用させる制御空間と、前記加減圧室と外部空間との間で流体を給排する給排空間とを有し、前記ピストンの往復作動時に前記加減圧室への流体の流れを制御するように前記シリンダヘッドに設けられた弁ユニットと、
    　前記駆動室と外部空間とを連通する通気経路と、
    　前記弁ユニットの前記給排空間に接続される流体経路と、
    　前記流体経路が前記通気経路の途中で合流する合流空間と、
    　前記合流空間に設けられた流体フィルタと、
    を備える。
  2. 　請求項１記載の流体ポンプであって、
    　前記弁ユニットが、
    　前記ピストンの吸気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧対象としての負圧作用対象から前記加減圧室に対し前記流体としての空気を吸引すると共に前記制御空間に配置された吸気弁と、
    　前記ピストンの排気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧室に対し前記流体としての空気を送り出すと共に前記給排空間に配置された排気弁と、
    を備え、
    　前記流体経路として、前記排気弁から前記合流空間に空気を送り出す排気経路を備える。
  3. 　請求項１記載の流体ポンプであって、
    　前記弁ユニットが、
    　前記ピストンの排気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧対象としての加圧対象に前記加減圧室から前記流体としての空気を供給すると共に前記制御空間に配置された排気弁と、
    　前記ピストンの吸気方向への作動時にのみ開放して前記加減圧室に前記流体としての空気を吸引すると共に前記給排空間に配置された吸気弁と、
    を備え、      
    　前記流体経路として、前記流体フィルタを介して吸引した流体を前記吸気弁に供給する吸気経路を備える。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の流体ポンプであって、
    　前記合流空間を形成する経路ブロックと、
    　前記経路ブロックの底壁に穿設されて前記経路ブロックの内部空間と前記外部空間とを連通させる開放口とを備え、
    　前記底壁の上面が前記開放口に近い位置ほど低くなる傾斜姿勢で形成されている。
  5. 　請求項４記載の流体ポンプであって、
    　前記開放口を中心として、前記開放口を取り囲む環状領域に、前記底壁の上面から上方に延びる複数の縦壁を形成され、
    　前記縦壁で取り囲まれる領域によって前記合流空間が形成され、
    　前記合流空間の外側で前記流体経路と前記通気経路とが連通している。
  6. 　請求項４又は５記載の流体ポンプであって、
    　前記経路ブロックの前記底壁の下面側で前記開放口を取り囲む位置に筒状体が下方に向けて突設されている。
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