【手続補正書】
【提出日】平成24年8月29日(2012.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧側ピストンと低圧側シリンダとを有し、前記低圧側ピストンが前記低圧側シリンダ内で揺動しつつ往復動することで空気を圧縮する低圧側圧縮部と、
高圧側ピストンと高圧側シリンダとを有し、前記高圧側ピストンが前記高圧側シリンダ内で揺動しつつ往復動することで前記低圧側圧縮部で圧縮された空気をさらに圧縮する高圧側圧縮部と、
前記低圧側圧縮部及び前記高圧側圧縮部を駆動するモータとを備える往復動圧縮機であって、
前記低圧側ピストンの揺動時における最大傾斜角よりも前記高圧側ピストンの揺動時における最大傾斜角が大きくならないことを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項２】
前記低圧側ピストンの揺動時に前記低圧側ピストンと前記低圧側シリンダとの間に生じる最大隙間よりも前記高圧側ピストンの揺動時に前記高圧側ピストンと前記高圧側シリンダとの間に生じる最大隙間が大きくならないことを特徴とする請求項１に記載の往復動圧縮機。
【請求項３】
前記低圧側ピストン及び前記高圧側ピストンは、それぞれ前記モータの回転軸に連結され、回転運動を行うエキセントリックとシリンダ内において空気を圧縮するピストン本体と前記エキセントリックと前記ピストン本体を接続する連接棒とを備え、前記ピストン本体が前記連接棒に固定されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の往復動圧縮機。
【請求項４】
前記エキセントリックの回転運動に伴い、前記ピストン本体が揺動運動をすることを特徴とする請求項３に記載の往復動圧縮機。
【請求項５】
前記低圧側ピストンのボア径よりも前記高圧側ピストンのボア径を大きくしないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の往復動圧縮機。
【請求項６】
前記エキセントリックの中心から前記低圧側ピストンの先端までの長さと前記エキセントリックの中心から前記高圧側ピストンの先端までの長さをほぼ等しくすることを特徴とする請求項３に記載の往復動圧縮機。
【請求項７】
前記低圧側ピストンの前記低圧側シリンダ内において空気を圧縮するピストン本体にリップリングを設け、前記高圧側ピストンの前記ピストン本体にピストンリングを設けることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の往復動圧縮機。
【請求項８】
前記低圧側ピストンの前記低圧側シリンダ内において空気を圧縮するピストン本体にピストンリングを設け、前記高圧側ピストンの前記ピストン本体にピストンリングを設けることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の往復動圧縮機。
【請求項９】
回転軸を有するモータと、
低圧側シリンダと低圧側ピストンとを備え、空気を圧縮する低圧側圧縮部と、
高圧側シリンダと高圧側ピストンとを備え、前記低圧側圧縮部で圧縮された空気をさらに圧縮する高圧側圧縮部とを備える往復同圧縮機であって、
前記低圧側ピストン及び前記高圧側ピストンはそれぞれ前記モータの回転軸の回転に伴い偏心運動を行うエキセントリックと、前記エキセントリックから延びた連接棒と、前記連接棒の先端に設けられたピストン本体とを備え、
前記低圧側ピストンの前記エキセントリックの前記モータの回転軸に対する偏心量をｒ１、前記高圧側ピストンの前記エキセントリックの前記モータの回転軸に対する偏心量をｒ２としたときに、ｒ１＞ｒ２となるように前記低圧側ピストン及び前記高圧側ピストンを形成することを特徴とする往復動圧縮機。
【請求項１０】
前記低圧側ピストンの揺動時に前記低圧側ピストンと前記低圧側シリンダとの間に生じる最大隙間よりも前記高圧側ピストンの揺動時に前記高圧側ピストンと前記高圧側シリンダとの間に生じる最大隙間を小さくすることを特徴とする請求項９に記載の往復動圧縮機。
【請求項１１】
前記低圧側ピストン及び前記高圧側ピストンは、それぞれ前記ピストン本体が前記連接棒に固定されていることを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記載の往復動圧縮機。
【請求項１２】
前記エキセントリックの偏心運動に伴い、前記ピストン本体が前記高圧側シリンダ及び前記低圧側シリンダ内を揺動しながら往復動することを特徴とする請求項９に記載の往復動圧縮機。
【請求項１３】
前記低圧側ピストンのボア径よりも前記高圧側ピストンのボア径を小さくすることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の往復動圧縮機。
【請求項１４】
前記低圧側ピストンの前記エキセントリックの中心から前記低圧側ピストンのピストン本体の先端までの長さをｌ１、前記高圧側ピストンの前記エキセントリックの中心から前記高圧側ピストンのピストン本体の先端までの長さをｌ２としたときにｒ１/ｌ１＞ｒ２/ｌ２となるように前記低圧側ピストン及び前記高圧側ピストンを形成することを特徴とする請求項９に記載の往復動圧縮機。
【請求項１５】
前記低圧側ピストンの前記ピストン本体にリップリングを装着し、前記高圧側ピストンの前記ピストン本体にピストンリングを装着することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の往復動圧縮機。
【請求項１６】
前記低圧側ピストンの前記ピストン本体にピストンリングを装着し、前記高圧側ピストンの前記ピストン本体にピストンリングを装着することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の往復動圧縮機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した課題を解決するために本発明における往復動圧縮機は、低圧側ピストンと低圧側シリンダとを有し、前記低圧側ピストンが前記低圧側シリンダ内で揺動しつつ往復動することで空気を圧縮する低圧側圧縮部と、高圧側ピストンと高圧側シリンダとを有し、前記高圧側ピストンが前記高圧側シリンダ内で揺動しつつ往復動することで前記低圧側圧縮部で圧縮された空気をさらに圧縮する高圧側圧縮部と、前記低圧側圧縮部及び前記低圧側圧縮部を駆動するモータとを備える往復動圧縮機であって、前記低圧側ピストンの揺動時における最大傾斜角を前記高圧側ピストンの揺動時における最大傾斜角よりも大きくすることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明の他の観点における往復動圧縮機は、回転軸を有するモータと、低圧側シリンダと低圧側ピストンとを備え、空気を圧縮する低圧側圧縮部と、高圧側シリンダと高圧側ピストンとを備え、前記低圧側圧縮部で圧縮された空気をさらに圧縮する高圧側圧縮部とを備える往復同圧縮機であって、前記低圧側ピストン及び前記高圧側ピストンはそれぞれ前記モータの回転軸の回転に伴い偏心運動を行うエキセントリックと、前記エキセントリックから延びた連接棒と、前記連接棒の先端に設けられたピストン本体とを備え、前記低圧側ピストンの前記エキセントリックの前記モータの回転軸に対する偏心量をｒ１、前記高圧側ピストンの前記エキセントリックの前記モータの回転軸に対する偏心量をｒ２としたときに、ｒ１＞ｒ２となるように前記低圧側ピストン及び前記高圧側ピストンを形成することを特徴とすることを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
次に図２に示す高圧側圧縮部の拡大図を参照しつつ説明する。
リップリング６、リップリング９およびピストンリング１０は、耐摩耗性および自己潤滑性に優れた樹脂材料によって、ほぼ円環状に形成されている。ピストンリング１０は、断面は、ほぼ矩形状であり、径方向幅がほぼ全周にわたって一定となっている。また、ピストンリング１０には、その周方向に合口部（図示せず）が形成されており、合口部によってシール性を維持しつつ拡縮径可能となっている。加えて、ピストンリング１０は、高圧側のピストン８が上死点位置あるいは下死点位置にあるとき後述する高圧側のシリンダ１７の内周面に接触する状態での内径が、ピストンリング１０を装着する部分の溝であるピストンリング溝の最小径よりも大径になっている。これにより、ピストンリング１０は、高圧側のピストン８に対して、径方向への移動が可能となっている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
リップリング９は、リップリング６とは逆向き（スカート部がクランクケース側を向いた方向）に装着されている。この向きに装着することで、リップリング９とピストン本体１１の中心が一致する。また、シリンダ１７をクランクケース１に組み付けた際に、リップリング９がシリンダ１７の内壁面に接触しシリンダ１７の組立位置を決定する。よって、シリンダ１７とピストン本体１１の中心が一致する。これによりピストン本体１１上に装着されるピストンリング１０とシリンダ１７の芯出し（センタリング）をおこなうことが可能になる。また、リップリング９によって、ピストンリング１０が摩耗した際のピストン本体１１とシリンダ１７との接触を防止することができるので、ピストン本体１１とシリンダ１７の寿命を向上させることができる。また、リップリング９をベース１１Ａと連接棒８Ａとの間に挟み込むことで、シリンダ１７内で発生する圧縮熱がピストン本体１１から連接棒８Ａに伝わるのを防ぐことができ大端部の温度を低減することができる。これによりエキセントリック７、１３の外周に設けた軸受の寿命を向上させることが可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ここで、特許文献２の二段式圧縮機では、高圧側において、連接棒をニードルベアリングを介してピストンに接続した往復動ピストン構造を採用していたが、本発明における本実施形態ではニードルベアリングを廃止し、連接棒とピストン本体とを一体的に形成するロッキングピストン機構とすることにより、可動部の削減による耐久性の向上、軽量化と低騒音化、および部品点数削減によるコストダウンを実現した。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
以上を考慮して本発明の実施形態では、低圧側のピストン４と高圧側のピストン８を連接棒４Ａ、８Ａとピストン本体５（１１）とを一体的に形成し、連接棒４Ａ、８Ａが傾斜した場合に連接棒４Ａ、８Ａと共にピストン本体５（１１）が傾斜し、ピストン本体５（１１）がシリンダ１４、１７内を揺動しつつ往復動するロッキングピストン機構とし、低圧側ピストン４と高圧側ピストン８がそれぞれ、シリンダ１４、１７内で傾斜する角度を考慮して設計を行った。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
ここで、特に持ち運びされる可搬型空気圧縮機の場合は製品の重心バランスが重要であり、可搬型空気圧縮機は図３に示すように、例えば一対の空気タンク２２上（のほぼ中心）に、図１にて説明した低圧側圧縮部および高圧側圧縮部を備える圧縮機本体２１とモータ３を搭載し、各補器部品、特に質量の大きい減圧弁２３（２６）や圧力計２４（２７）、空気取出し用のカプラ２５（２８）を圧縮機本体２１に対して対称になるように搭載することで、製品の重心バランスを考慮したレイアウトとしている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
図４に示すように、ピストン４（８）および連接棒４Ａ（８Ａ）は、吸込みおよび吐出し工程において連接棒４Ａ（８Ａ）が上死点および下死点へ向かう途中、連接棒４Ａ（８Ａ）はエキセントリック７（１３）の偏心によりシリンダ１４（１７）の中心軸に対して斜めになる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
ピストン４（８）のシリンダ１４（１７）に対する揺動時における最大傾斜角について説明する。ここで、シリンダ１４（１７）内でピストン４（８）が揺動時において、シリンダ中心軸に対して連接棒４Ａ（８Ａ）の長手方向軸が傾く最大の角度、または、シリンダ中心軸に対して直角な仮想平面と連接棒の上部側に取り付けたピストン上面が傾く最大の角度を傾斜角θとしたとき、傾斜角θは以下の式（１４）のように連接棒４Ａ（８Ａ）の長さ（エキセントリック７（１３）の中心からピストン本体５（１１）の先端（上面）までの長さ）lとモータ３のシャフト２に対するエキセントリック７（１３）の偏心量ｒによって決まる。
【数１０】
2011220287.tif 000001
l：連接棒長さ
ｒ：偏心量（＝ストロークＳ／２）
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
吸込みおよび吐出し工程において連接棒４Ａ（８Ａ）が上死点および下死点へ向かう途中、連接棒４Ａ（８Ａ）はエキセントリック７（１３）の偏心によりシリンダ１４（１７）の中心軸に対して斜めになる。この時、リップリング６（ピストンリング１０）とシリンダ１４（１７）との接触面形状は揺動方向（図４の左右方向）が長軸となる楕円形状（シリンダの中心軸上方から見て）となるため、リップリング６（ピストンリング１０）の揺動方向側６Ａ（９Ａ）とシリンダ１４（１７）との間に隙間ができやすく、特に上死点へ向かう圧縮工程中では圧縮空気がその隙間から漏れることで性能低下を引き起こす可能性があった。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
１・・・クランクケース
２・・・シャフト（回転軸）
３・・・モータ
４・・・ピストン（低圧側）
４Ａ・・・連接棒（低圧側）
５・・・ピストン本体（低圧側）
５Ａ・・・リテーナ
６・・・リップリング（低圧側）
７・・・エキセントリック（低圧側）
８・・・ピストン（高圧側）
８Ａ・・・連接棒（高圧側）
９・・・リップリング（高圧側）
１０・・・ピストンリング
１１・・・ピストン本体（高圧側）
１１Ａ・・・ベース
１２・・・トップ
１３・・・エキセントリック（高圧側）
１４・・・シリンダ（低圧側）
１５・・・空気弁（低圧側）
１６・・・シリンダヘッド（低圧側）
１７・・・シリンダ（高圧側）
１８・・・空気弁（高圧側）
１９・・・シリンダヘッド（高圧側）
２０・・・冷却ファン
２１・・・空気タンク
２２・・・圧縮機本体
２３・・・減圧弁（低圧側）
２４・・・圧力計（低圧側）
２５・・・カプラ（低圧側）
２６・・・減圧弁（高圧側）
２７・・・圧力計（高圧側）
２８・・・カプラ（高圧側）
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011220287.tif 000002
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2011220287.tif 000003