(57)【要約】【課題】  気体吸排気機械において、摺動するピストンにより発生させられる圧縮室内の圧力が一定値を超えると、外部から供給されるエネルギーをもって往復運動させられる可動子の運動を自動的に空転状態とする。【解決手段】  圧縮室１８内に嵌合されている吸排気用ピストン１２を、外部から供給されるエネルギーをもって往復運動させられる可動子１４と、弾性体を介して連係し、ピストン１２により発生させられる圧縮室内の気体の圧力が定格以下のときには、可動子１４とピストン１２とは一体的に運動し、かつピストン１２により発生させられる圧縮室内の気体の圧力が定格以上となると、可動子１４の運動はピストン１２に伝達されなくなる。【選択図】  図１
2006152892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮室内に嵌合されている吸排気用ピストンを、外部から供給されるエネルギーをもって往復運動させられる可動子と、弾性体を介して連係し、ピストンにより発生させられる圧縮室内の気体の圧力が定格以下のときには、前記可動子とピストンとは一体的に運動し、かつピストンにより発生させられる圧縮室内の気体の圧力が定格以上となると、前記可動子の運動はピストンに伝達されなくなるように、前記弾性体の特性を定めたことを特徴とする気体吸排機械。
【請求項２】
可動子は、電気的に付勢される磁性体ヨークにおける貫通孔に内挿されて、リニアに振動させられる可動鉄心であって、作動軸と一体をなす受止鍔の前側において、作動軸に遊嵌され、かつ作動軸の前端にピストンを固着するとともに、前記可動鉄心とピストンの間に、弾性体を介在させたことを特徴とする請求項１記載の気体吸排機械。
【請求項３】
弾性体は可動鉄心とピストンとの間において、作動軸に嵌合されたコイルばねである請求項２記載の気体吸排機械。
【請求項４】
可動子は、シリンダに内挿されるとともに、動力駆動されるクランクシャフトに連接棒を介して連結された摺動体であり、圧縮室内に嵌合されている吸排気用ピストンを、前記摺動体に、摺動自在かつ軸線方向に抜け出さないようにして嵌合するとともに、前記摺動体とピストンとの間に、弾性体を介在させたことを特徴とする請求項１記載の気体吸排機械。
【請求項５】
弾性体はコイルばねである請求項４記載の気体吸排機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ内を往復摺動するピストンにより気体を吸入圧縮する気体吸排機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
基端をクランクシャフトに枢支した連接棒の先端を、シリンダ内に嵌合されているピストンに枢支し、クランクシャフトの回転に伴い、ピストンを往復運動させて、気体を吸入圧縮するようにしたピストン往復型の圧縮機においては、ピストンの往復摺動範囲は、クランクシャフトと連接棒により、常に正しく一定に規制される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、例えば電磁作用を利用して、ピストンをリニアに往復運動させるようにしたリニア振動型圧縮機においては、ピストンの運動は機械的に拘束されておらず、そのストロークは、負荷や電流の変化により変化する。
【０００４】
すなわち、電磁作用によってリニアに振動させられる可動鉄心のストロークは機械的に拘束されておらず、電磁的作用のみによって往復運動するようになっているから、始動時や圧力変動が激しい時、あるいは負荷や姿勢や、吐出気体の供給先の条件、供給電力等が変化すると、駆動時のストロークは変化し、ピストンの頂面が、圧縮室の端面における吸気弁や排気弁に当接して、これらを破壊もしくは損傷したり、ピストンリングを傷めたりすることがある。
【０００５】
また、動力駆動されるクランクシャフトに連接棒を介して連結されているピストンを、圧縮室内で往復摺動させるようにした気体の吸排機械においても、ピストンの頂面が圧縮室の端面に設けられている吸気弁や排気弁に当接することはないが圧縮室内の圧力が過大となると、吸気弁や排気弁に過大な負荷を与えて、その耐久性を損わせ、かつピストンに作用する過大な側方向の力により、ピストンリングを偏減りさせたり、クランクシャフトや連接棒の軸受け部を損傷したりすることがある。
【０００６】
本発明は、摺動するピストンにより発生させられる圧縮室内の圧力が一定値を超えると、外部から供給されるエネルギーをもって往復運動させられる可動子の運動を自動的に空転状態とすることにより、上記した諸問題を解消させるようにした気体吸排機械を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、上記目的は、〔特許請求の範囲〕の各請求項に記載されている次のような構成により解決される。
(１)圧縮室内に嵌合されている吸排気用ピストンを、外部から供給されるエネルギーをもって往復運動させられる可動子と、弾性体を介して連係し、ピストンにより発生させられる圧縮室内の気体の圧力が定格以下のときには、前記可動子とピストンとは一体的に運動し、かつピストンにより発生させられる圧縮室内の気体の圧力が定格以上となると、前記可動子の運動はピストンに伝達されなくなるように、前記弾性体の特性を定める。
【０００８】
(２)上記(１)項において、可動子は、電気的に付勢される磁性体ヨークにおける貫通孔に内挿されて、リニアに振動させられる可動鉄心であって、作動軸と一体をなす受止鍔の前側において、作動軸に遊嵌され、かつ作動軸の前端にピストンを固着するとともに、前記可動鉄心とピストンの間に、弾性体を介在させる。
【０００９】
(３)上記(２)項において、弾性体は可動鉄心とピストンとの間において、作動軸に嵌合されたコイルばねである。
【００１０】
(４)上記(１)項において、可動子は、シリンダに内挿されるとともに、動力駆動されるクランクシャフトに連接棒を介して連結された摺動体であり、圧縮室内に嵌合されている吸排気用ピストンを、前記摺動体に、摺動自在かつ軸線方向に抜け出さないようにして嵌合するとともに、前記摺動体とピストンとの間に、弾性体を介在させる。
【００１１】
(５)上記(４)項において、弾性体はコイルばねである。
【発明の効果】
【００１２】
特許請求の範囲の各請求項が記載されている発明の効果は次の通りである。
請求項１に係る発明：−ピストンにより、発生させられる圧縮室内の気体の圧力が定格以下のときには、前記可動子とピストンとは一体的に運動して、通常の機能を発揮し、ピストンにより発生させられる圧縮室内の気体の圧力が定格以上となると、前記可動子の運動はピストンに伝達されなくなるので、関係各部に過大な負荷を与えることはない。
【００１３】
請求項２に係る発明：−圧縮室内の気体の圧力が定格以下のときには、ピストンは、弾性体および電磁的にリニアに振動させられる可動鉄心と一体的に運動し、前記圧力が定格以上となると、ピストンは、弾性体を圧縮させて、可動鉄心とは無関係に後退するので、各部に過大な力が作用することはない。
【００１４】
請求項３に係る発明：−圧縮室内における圧縮されるべき圧力に応じて、強さの異なるコイルばねと簡単に交換することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明：−可動子である摺動体、動力駆動されるクランクシャフト、連接棒等に過大な力が作用するのが防止される。
【００１６】
請求項５に係る発明：−圧縮室内における圧縮されるべき圧力に応じて、強さの異なるコイルばねと簡単に交換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１〜図４は、請求項１〜３記載の発明の好ましい実施形態を示す。
【００１８】
角筒状をなす水平のハウジング(１)の左端壁(２)の中心には、内方を向くシリンダ(３)が突設されている。
【００１９】
シリンダ(３)内において、左端壁(２)の中心の両側方には、吸気孔(４)と排気孔(５)が設けられ、吸気孔(４)の内面および排気孔(５)の外面には、それぞれ吸入方向にのみ開く吸入板弁(６)と、吐出方向のみに開く吐出板弁(７)が設けられている。
【００２０】
ハウジング(１)の上下面の適所に設けた嵌孔(８)(８)には、それぞれ水平のコイル(９)が外嵌された磁性体ヨーク(10)が嵌合固着され、各ヨーク(10)の内周面には、内向円弧状の永久磁石(11)が固着されている。
【００２１】
前記シリンダ(３)内へ嵌合されたピストン(12)に一端を固定されたピストンロッド(13)は、永久磁石(11)の内側中心部に位置する可動鉄心(14)を貫通して伸び、その他端は、ハウジング(１)の右端壁(15)の中心に摺動自在に嵌合されている。
【００２２】
前記可動鉄心(14)の右側において、ピストンロッド(13)には受止鍔(16)が突設され、かつピストン(12)と、受止鍔(16)との間において、ピストンロッド(13)には、弾性体としての圧縮コイルばね(17)が嵌合されている。
【００２３】
圧縮コイルばね(17)の強さは、前記ピストン(12)により発生させられる圧縮室(18)内の気体の圧力が一定値以下のときには、ピストン(12)と可動鉄心(14)とを、一体的に運動するように結合し、かつピストン(12)が圧縮室(18)内を前進して、圧縮室(18)内の圧力が一定値以上となると、図２に示すように、ピストン(12)の前進を停止させるとともに、可動鉄心(14)はその慣性により、受止鍔(16)から離れて前進するが、可動鉄心(14)の運動はピストン(12)に伝えることはないように定められている。
【００２４】
換言すると、圧縮室(18)内の圧力が一定値以上となると、可動鉄心(14)が振動しても、ピストン(12)はその位置に止まり、それ以上の圧縮は行われなくなる。
【００２５】
排気孔(５)からの排気に伴い、圧縮室(18)内の圧力が低下すると、圧縮コイルばね(17)を介して、ピストン(12)と可動鉄心(14)は一体化され、可動鉄心(14)は図３に示すニュートラル状態を経て、反対側へ移動し、ピストン(12)はこれと一体的に移動して、図４に示すように、シリンダ(３)の最外側部へ移動する。
【００２６】
図５および図６は、請求項４および５記載の発明の好ましい実施形態を示す。
【００２７】
シリンダ(19)内に嵌合されている可動子である摺動体(20)は、動力駆動される駆動軸(21)と一体をなすクランクシャフト(22)に、連接棒(23)を介して連結されている。
【００２８】
摺動体(20)の上面には、開口部に内向縁(24)を有する凹孔(25)が形成され、凹孔(25)内には、シリンダ(19)に嵌合されている中空ピストン(26)の下部が嵌合され、かつ中空ピストン(26)の下端に設けられた外向鍔(27)は、前記凹孔(25)における内向縁(24)の下端に係合している。
【００２９】
中空ピストン(26)の内部と凹孔(25)の底壁との間には、弾性体である圧縮コイルばね(28)が挿入されている。
【００３０】
圧縮コイルばね(28)の強さは、中空ピストン(26)により発生させられる圧縮室(18)内の気体の圧力が定格以下の時には、前記摺動体(20)と中空ピストン(26)とは、図５に示すように一体的に運動し、中空ピストン(26)により発生させられる圧縮室(18)内の気体の圧力が定格以上となると、図６に示すように、前記摺動体(20)の運動は中空ピストン(26)に伝達されなくなるように定められている。
【００３１】
シリンダ(19)の頂壁には、内方を向く吸入板弁(29)を有する吸気孔(30)と、外方に開く吐出板弁(31)を有する排気孔(32)が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】請求項１〜３に記載の本発明の実施形態を、ニュートラル状態で示す縦断面図である。
【図２】異なるサイクルにおける図１と同様の図である。
【図３】さらに異なるサイクルにおける図１と同様の図である。
【図４】さらに異なるサイクルにおける図１と同様の図である。
【図５】請求項４および５記載の本発明の実施形態を、ニュートラル状態で示す縦断面図である。
【図６】異なるサイクルにおける図５と同様の図である。
【符号の説明】
【００３３】
(１)ハウジング
(２)左端壁
(３)シリンダ
(４)吸気孔
(５)排気孔
(６)吸入板弁
(７)吐出板弁
(８)嵌孔
(９)コイル
(10)ヨーク
(11)永久磁石
(12)ピストン
(13)ピストンロッド
(14)可動鉄心
(15)右端壁
(16)受止鍔
(17)圧縮コイルばね
(18)圧縮壁
(19)シリンダ
(20)摺動体
(21)駆動軸
(22)クランクシャフト
(23)連接棒
(24)内向縁
(25)凹孔
(26)中空ピストン
(27)外向鍔
(28)圧縮コイルばね
(29)吸入板弁
(30)吸気孔
(31)吐出板弁
(32)吐気孔
【図１】
2006152892.tif 000003
【図２】
2006152892.tif 000004
【図３】
2006152892.tif 000005
【図４】
2006152892.tif 000006
【図５】
2006152892.tif 000007
【図６】
2006152892.tif 000008