(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石による吸引力と復帰バネによる弾発力により、シリンダ内を往復運動するピストンを備えた電磁式コンプレッサにおいて、
前記シリンダとピストンが収容される中央孔と、該中央孔と同軸にあって直交して配置される磁極を有する前記電磁石とを、樹脂で一体にモールドして形成されたハウジング組立体と、
該ハウジング組立体の中央孔に挿着された、任意の内径を有するシリンダとを具備し、
共通のハウジング組立体を、任意の径のピストンに適用できるようにしたことを特徴とする電磁式コンプレッサ。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁式コンプレッサにおいて、
前記任意の内径を有するシリンダは、前部シリンダであることを特徴とする電磁式コンプレッサ。
【請求項３】
電磁石による吸引力と復帰バネによる弾発力により、シリンダ内を往復運動するピストンを備えた電磁式コンプレッサの製造方法であって、
前記シリンダとピストンが収容される中央孔と、該中央孔と同軸にあって直交して配置される磁極を有する前記電磁石とを、樹脂で一体にモールドしてハウジング組立体を形成する工程と、
該ハウジング組立体の中央孔前部に、外径は同一で内径が任意の前部シリンダを挿着する工程とからなり、
同一サイズのハウジング組立体を用いて、種々の径のシリンダとピストンを有する電磁式コンプレッサを作成するようにしたことを特徴とする電磁式コンプレッサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電磁式コンプレッサおよび製造方法に関し、特に都市ガス等の可燃性ガスあるいはその他のガスの吸引、圧縮に使用して好適な電磁式コンプレッサおよび製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、空気等の流体を圧縮して吐出する電磁式コンプレッサが広く使用され、該電磁式コンプレッサに関する発明も種々なされている。この種の電磁式コンプレッサの代表例として、例えば特公昭５７−３０９８４号公報に記載されているようなものがあり、図５を参照して、簡単に説明する。
【０００３】
電磁式コンプレッサ１００は、固定電磁回路１０１を中心にして、前方（図示の左方）には前部フレーム１０２、前部カバー１０３が順次配置され、一方、後方（図示の右方）には後部フレーム１０４、後部カバー１０５が順次配置された構造を有し、これらが一体に結合されて、該電磁式コンプレッサ１００の機体の外郭を形成している。
【０００４】
前部フレーム１０２は、前部鍔１０６と後部鍔１０７を有し、前部鍔１０６にはこれと一体にかつ芯合わせされた前部嵌合筒部１０８と後部嵌合筒部１０９とが形成されている。前部嵌合筒部１０８には前部シリンダ１１０が嵌挿され、後部嵌合筒部１０９には後部シリンダ１１１が嵌挿され、前部フレーム１０２と後部シリンダ１１１とは、ねじ１１２、１１２、…により一体に固定されている。
【０００５】
後部フレーム１０４は、前部鍔１１３と外鍔１１４を有し、前記前部フレーム１０２の後部鍔１０７と該後部フレーム１０４の前部鍔１１３は共に、固定電磁回路１０１にねじ止めされている。このため、該後部鍔１０７と前部鍔１１３の対向する面は、それぞれ固定電磁回路１０１の前面、後面と突き合わせされている。
【０００６】
固定電磁回路１０１には、コイル１１５が巻回されており、該コイル１１５に通電することによって形成されるＮ極またはＳ極の磁極は、前後方向に形成された前記後部嵌合筒部１０９の切欠部の中に配置されている。該磁極に電磁吸引される磁性アーマチュア１２０は、前部シリンダ１１０内を摺動するピストンヘッド１２１を有する前部ピストン１２２と、後部シリンダ１１１内を摺動する後部ピストン１２３に挟持され、かつねじ１２４により、三者が一体に固定されている。後部ピストン１２３と後部シリンダ１１１のキャップ１２５との間には、復帰ばね１２６が配されている。
【０００７】
さて、上記の構成を有するコンプレッサにおいて、固定電磁回路１０１が励磁されると、前後部ピストン１２２、１２３（以下、単にピストン１２２と呼ぶ）と一体の磁性アーマチュア１２０は、復帰ばね１２６の弾発力に打ち勝って、図示されているように電磁吸引往動する。一方、励磁が解除されると、ピストン１２２は復帰ばね１２６に押圧されて復動する。このピストン１２２の往復動によって、前部シリンダ１１０内に画定される作動室１２７内の空気が疎密の状態を繰り返す。
【０００８】
すなわち、電磁吸引力が働いてピストン１２２が後退した時には、ピストンヘッド１２１に設けた吸入弁１２８が作動室１２７に向かって開口し、後部カバー１０５の吸入口１３０から機体内に導入された空気は、フィルタ１３１、供給孔１３２、１３２、および吸入口１３３を経て作動室１２７に流入する。一方、復帰ばね１２６に押圧されてピストン１２２が前進した時には、作動室１２７内の空気が密になる。そうすると、作動室１２７の壁部の一部に取付けられた吐出弁が開口し、圧縮空気は吐出口１３４およびタンク１３５を経て、吐出口１３６から、必要に応じてホースに接続された外部機器に供給される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した構成のコンプレッサを、都市ガス等の可燃性ガスの吸引、圧縮に適用しようとすると、作動室１２７に吸入される可燃性ガスが電気的部分、たとえばコイル１１５等の周辺を通って、供給孔１３２および吸入口１３３に導かれるという不具合があった。また、固定電磁回路１０１の前面、後面と、後部鍔１０７と前部鍔１１３とは、それぞれ突き合わされているため、可燃性ガスが該突き合わせを通って外部に漏れる恐れがあった。
【００１０】
この発明は、前記した従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、可燃性ガス等の吸引、圧縮に使用して好適な電磁式コンプレッサ（または、燃料電池用ポンプ）および製造方法を提供することにある。他の目的は、製作コストを安価にできる電磁式コンプレッサおよび製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するために、本発明は、電磁石による吸引力と復帰バネによる弾発力により、シリンダ内を往復運動するピストンを備えた電磁式コンプレッサにおいて、前記シリンダとピストンが収容される中央孔と、該中央孔と同軸にあって直交して配置される磁極を有する前記電磁石とを、樹脂で一体にモールドして形成されたハウジング組立体と、該ハウジング組立体の中央孔に挿着された、任意の内径を有するシリンダとを具備した点に第１の特徴がある。
【００１２】
また、本発明は、前記シリンダとピストンが収容される中央孔と、該中央孔と同軸にあって直交して配置される磁極を有する前記電磁石とを、樹脂で一体にモールドしてハウジング組立体を形成する工程と、該ハウジング組立体の中央孔前部に、外径は同一で内径が任意の前部シリンダを挿着する工程とからなり、同一サイズのハウジング組立体を用いて、種々の径のシリンダとピストンを有する電磁式コンプレッサを作成するようにした点に第２の特徴がある。
【００１３】
これらの特徴によれば、該電磁式コンプレッサにより圧縮される可燃性ガスなどの流体が外部に漏れる心配を完全に払拭でき、かつ共通のハウジング組立体を用いて、任意の外径のピストンを装備した電磁式コンプレッサを制作することができるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１(a)は、本発明の電磁式コンプレッサの一実施形態の断面図であり、その中心軸ａ１を通りかつ鉄心に巻回されたコイルの巻回面に平行な面で切った断面図を示す。また、図１(b)、図１(c)は、それぞれ図１(a)の左側側面図、右側側面図を示す。
【００１５】
電磁式コンプレッサは、中心軸ａ１と同軸であって、前方向（図の左方向）から後ろ方向（図の右方向）に向かって順に配置された、円筒形状の前部シリンダ１、樹脂で一体成形されたハウジング組立体２、および後部シリンダ３を有している。該前部シリンダ１、ハウジング組立体２、および後部シリンダ３の内部には、これらの内面を摺動する前部ピストン４、磁性アーマチュア６および後部ピストン５が設けられている。磁性アーマチュア６は、前部ピストン４の後端面４ａと後部ピストン５の前端面５ａとの間に挟持され、三者が一体に結合されている。前部ピストン４と後部ピストン５の中心部に、前記中心軸ａ１方向に延びる貫通孔７を有し、該貫通孔の前方先端には、インレットバルブ８が取付けられている。
【００１６】
前部ピストン４の前方には、該前部ピストン４と対向してヘッドキャップ９が設けられ、前部シリンダ１およびハウジング組立体２の前方向端部であって、作動室１０内のダンパー部１０ａと対向する位置に排出孔１０ｂが設けられ、該排出孔１０ｂを塞ぐようにハウジング組立体２の外側にアウトレットバルブ１１が取り付けられている。該アウトレットバルブ１１から送出された流体は流体排出孔１２へ導かれる。該流体排出孔１２には、ニップル等の管接続器具が結合される。
【００１７】
一方、後部ピストン５と、エンドキャップ１３との間には、復帰ばね１４が配されている。ヘッドキャップ９とエンドキャップ１３は、ハウジング組立体２と共に、ねじ１５により、一体に固定されている。該エンドキャップ１３の一部には、流体流入孔１６が形成され、ピストンが吸入サイクルの時に、該流体流入孔１６を通って、流体が吸入される。該流体流入孔１６には、ニップル等の管接続器具が結合される。
【００１８】
図２は、図１をＡ−Ａ線で切った断面を、矢示方向に見た図である。図１、図２と同一または同等物には、同一の符号が付されている。なお、図２では、磁極２０ａと対向する位置に来る磁性アーマチュア６または後部ピストン５は、図示を省略されている。
【００１９】
図２の面内には、前記磁性アーマチュア６を電磁的に吸引する電磁石が配置されている。該電磁石の鉄心２０は、ピストン４、５に対し同軸にあって直交して配置され、その腕部２０ｂ，２０ｂにはコイル２２が巻回されたボビン２１が嵌挿されている。コイル２２に通電されると、腕部２０ｂ，２０ｂの開放端に磁極２０ａ、２０ａが形成される。この図から、鉄心２０の内外周、およびボビン２１・コイル２２の外周は、樹脂でモールドされ、該鉄心２０，ボビン２１，およびコイル２２は、ハウジング組立体２と一体になっており、前部および後部シリンダ１，３が挿着され、かつ前部ピストン４、磁性アーマチュア６および後部ピストン５が前後運動する中央孔の外壁は主に前記樹脂により形成されていることが分かる。なお、２０ｄ，２０ｅは、前記鉄心２０を束ねるねじを通すための孔である。
【００２０】
以上のことから、前記シリンダ１、３、鉄心２０の外周、およびボビン２１・コイル２２の外周は、図１に示されているように、樹脂で完全にモールドされて、前記シリンダ１、３、および前記貫通孔７で形成されたガスが通る通路の外壁は密閉構造となることが理解できる。
【００２１】
次に、本実施形態の要部の構成の製造方法を、図３(a)〜(c)を参照して説明する。まず、図３(a) に示されているように、中央に芯出し用の円柱突起４１を有する下側金型４０を用意する。一方、前記鉄心２０，ボビン２１，およびコイル２２を一体にした電磁石部４２を別に用意する。そして、図３(b)に示されているように、該電磁石部４２が該下側金型４０にセットされる。すなわち、前記円柱突起４１に、対向する磁極２０ａ，２０ａで形成される電磁石部４２の腕部２０ｂ、２０ｂが、挿入されることにより、電磁石部４２が下側金型４０にセットされる。
【００２２】
次に、図３(c)に示されているように、下側金型４０上に上側金型４３をかぶせ、上側金型４３に形成された樹脂注入孔４４から、高温では流体となり常温では硬化する樹脂が投入される。該樹脂が硬化した所で、成型品を金型から取出すと、図１に示したヘッドキャップ９とエンドキャップ１３に挟まれる部分であって、ピストン、アーマチュアおよび前部、後部シリンダ１，３を除いた部分である前記ハウジング組立体２が得られる。
【００２３】
該ハウジング組立体２が得られると、該ハウジング組立体２の中心軸ａ１と同軸の中央孔の内壁に、前部シリンダ１と後部シリンダ３とを挿着する工程が行われる。この時、前部シリンダ１として、例えば図４に示されているように、使用する前部ピストン５２の外径に適合する内径を有する前部シリンダ５１を、ハウジング組立体２に挿着することができる。すなわち、外径さえ同一であれば、任意の内径を有する前部シリンダを、ハウジング組立体２に自由に挿着することができる。この結果、ハウジング組立体２を、使用するピストンの径に合わせて設計変更することなく、同一のハウジング組立体を任意の径のピストンに適用することができるようになる。
【００２４】
上記のようにして、ハウジング組立体２に前部シリンダ１または５１、および後部シリンダ３を挿着する工程が終わった後は、従来と同様の組立工程であるので説明を省略する。
【００２５】
次に、図１を参照して、本実施形態の電磁式コンプレッサの動作を説明する。
【００２６】
可燃性ガス等のガスは、流体流入孔１６を通って後部シリンダ３内に入る。いま、磁極２０ａからの電磁吸引力が働いてピストン４、５が後退（往動）すると、インレットバルブ８が開き、ガスは作動室に送り込まれる。この時、アウトレットバルブ１１は閉じられている。次に、前記電磁吸引力が停止しピストン４、５が復帰ばね１４の弾発力により前進（復動）すると、インレットバルブ８が閉じて、作動室１０内のガスは圧縮される。該ガスの圧力が所定以上になると、アウトレットバルブ１１は開き、ヘッドキャップ９側の流体排出孔１２を通って吐出される。この時、前部ピストン４の最前部が吐出口１０ｂを通過して該吐出口１０ｂを塞ぐため、前部ピストン４のヘッドとヘッドキャップ９の外周壁との間には、エアダンパ室が形成される。このため、圧縮工程時に、前部ピストン４のヘッドがヘッドキャップ９の外周基部に衝突してピストンショックが発生するのを防止できる。
【００２７】
本実施形態によれば、可燃性ガス等のガスが、主にシリンダ１，３、および貫通孔７内だけを通過するようになり、コイル２２等の電気的部分を通過しないようになるので、該ガスは該電気的部分に触れることがなくなり、安全性を高めることができるようになる。また、従来装置のように、装置内に突き合わせ部分がなく、ガスの通路の周囲は樹脂で完全に密封されているので、ガスが装置の外部に漏れる恐れは全くなくなる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、使用するピストンおよびシリンダの径が異なっても、共通のハウジング組立体を用いることができるようになる。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ガスの吸引から吐出までの通路が密閉構造になるので、該ガスが電磁式コンプレッサの電気的部分に触れたり、外部に露出するのを防止できる。
【００３０】
また、使用するピストンおよびシリンダの径が異なっても、共通のハウジング組立体を用いることができるので、装置の製作工程を簡易化できると共に、製作コストを大幅に低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の中心軸方向の断面図、および左右の側面図である。
【図２】  図１(a)のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】  本実施形態の製造工程を示す説明図である。
【図４】  本発明の応用例を示す、中心軸方向の断面図である。
【図５】  従来装置の一例の断面図である。
【符号の説明】
１、５１…前部シリンダ、２…ハウジング組立体、３…後部シリンダ、４、５２…前部ピストン、５…後部ピストン、６…磁性アーマチュア、７・・・貫通孔、８…インレットバルブ、９・・・ヘッドキャップ、１１…アウトレットバルブ、１２…流体排出孔、１３・・・エンドキャップ、１６・・・流体流入孔、２０…鉄心、２０ａ…磁極、２１…ボビン、２２…コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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