(57)【要約】【課題】流体の吸入工程の際に、ピストンの外側面に付設した吸入板弁が過度に変形しないようにし、かつ流体の吸入工程から圧縮工程に移行した際に、吸入板弁を閉弁方向に即時に復帰させて、吸入板弁の復帰遅れに伴う、流体漏れによる吐出圧の不均一を防止する。【解決手段】ピストン３０の往復摺動に伴い、吸入孔３５の外側端を開閉するための吸入板弁３６を設けるとともに、吸入板弁３６の吸入孔３５における外側端からの離間量を規制するための制限部材１を取付ける。制限部材１の内側面に、制限部材１の中心部から周辺部に至る流体通路５を設ける。ピストン３０の吸入工程から圧縮工程に移行した際に、流体を、制限部材１の外側面側から、流体通路５に流動させて、吸入板弁３６の外側面に接触させた状態で、制限部材１の中心部から周辺部に向けて流動させうるようにする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向の吸入孔が穿設されているピストンを、シリンダ内において軸線方向に往復運動または往復振動をもって往復摺動させることにより、流体を吸入し、圧縮して吐出させるようにした往復摺動型吸排出装置において、
前記ピストンの外側面に、その往復摺動に伴い、前記吸入孔の外側端を開閉するための吸入板弁を設けるとともに、この吸入板弁の前記吸入孔における外側端からの離間量を規制するための吸入板弁変形制限部材を取付け、かつこの吸入板弁変形制限部材の内側面に、吸入板弁変形制限部材の中心部から周辺部方向に向かう流体通路を設け、前記ピストンが吸入工程から圧縮工程に移行した際に、圧縮室内の流体を、吸入板弁変形制限部材の外側面側から、前記流体通路に導いて、吸入板弁の外側面に圧接させるようにしたことを特徴とする流体の往復摺動型吸排出装置。
【請求項２】
吸入板弁変形制限部材の中心部に取付孔を設け、この取付孔へ、ピストンの外側面側から挿入した締付ねじをもって、吸入板弁変形制限部材をピストンの中心部に取付けた請求項１記載の流体の往復摺動型吸排出装置。
【請求項３】
吸入板弁変形制限部材の取付孔の内周面と締付ねじの外周面との間に間隙を設けるとともに、この間隙を前記流体通路に連通させ、流体を吸入板弁変形制限部材の外側面側から前記間隙を通して、前記流体通路に導入させるようにした請求項１または２記載の流体の往復摺動型吸排出装置。
【請求項４】
吸入板弁変形制限部材の取付孔に挿通した締付ねじに、軸線方向の流通孔を設けるとともに、この流通孔を前記流体通路に連通させ、流体を吸入板弁変形制限部材の外側面側から前記流通孔を通して、前記流体通路に導入させるようにした請求項１または２記載の流体の往復摺動型吸排出装置。
【請求項５】
流体通路を、吸入板弁変形制限部材の内側面に、吸入板弁変形制限部材の取付孔から径方向の外方に向けて放射状に凹設した溝により形成した請求項１〜４項のいずれかに記載の流体の往復摺動型吸排出装置。
【請求項６】
流体通路を、吸入板弁変形制限部材の内側面上に、吸入板弁変形制限部材の取付孔から径方向の外方に向けて放射状に凸条を設け、この凸条に凹設した溝により形成した請求項１〜４項のいずれかに記載の流体の往復摺動型吸排出装置。
【請求項７】
流体通路を、吸入板弁変形制限部材の取付孔から、その内側面における外周辺部に向かう渦巻き状の溝により形成した請求項１〜４項のいずれかに記載の流体の往復摺動型吸排出装置。
【請求項８】
吸入板弁変形制限部材の内側面を、径方向の外方へ行くに従って、吸入板弁の外側面から離間しうるように傾斜させた請求項１〜７項のいずれかに記載の流体の往復摺動型吸排出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ内に嵌合したピストンを、軸線方向の往復運動または往復振動により往復摺動させ、毎回の運動毎に、ピストンをもって、シリンダの外部の流体を吸入し、圧縮と吐出を行う流体の往復摺動型吸排出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハウジング内に配置したピストンと一体をなす駆動軸、もしくはハウジング内に軸線方向に対向配置したシリンダ内に嵌合したピストンを連結する駆動軸を、機械的に往復運動させたり、電磁的に往復振動させたりして、ピストンにより、シリンダの外部の気体もしくは液体を吸入し、圧縮して吐出させるようにした、流体の往復摺動型吸排出装置は公知である（特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は、特許文献１に記載されている、従来における流体の往復摺動型吸排出装置の一例としてのリニア振動型圧縮機を略示する縦断正面図である。
【０００４】
なお、この明細書において使用する用語、内面と外面、内周と外周、および内向と外向は、特記しない限り、径方向に関して言い、その他の内外、すなわち、内方と外方、内側面と外側面、内端と外端等は、物体の中心部より軸線方向に関して言うものとする。
【０００５】
角筒状をなすハウジング２１の左右の端壁２２、２２の内側面には、それぞれ、内方を向くシリンダ２３が、同軸上に対向して固設されている。
【０００６】
各シリンダ２３の軸線方向の内端は、ハウジング２１より内向突設した環状仕切壁２４に、気密的に止着され、ハウジング２１と端壁２２とシリンダ２３と環状仕切壁２４との間には、導気室２５が形成されている。
【０００７】
ハウジング２１の軸線方向の中央部において、その上下面に設けた径方向の嵌孔２６、２６には、それぞれ磁性体ヨーク２７が嵌合固着されている。
【０００８】
磁性体ヨーク２７には、水平のコイル２８が外嵌され、磁性体ヨーク２７の内周面には、内向円弧状の永久磁石２９が固着されている。
【０００９】
それぞれシリンダ２３内に嵌合された左右のピストン３０、３０の中心部同士は、駆動軸３１をもって連結されている。ピストン３０の外周のリング溝３２には、ピストンリング３３が嵌合されている。
【００１０】
なお、ピストンリング３３は、周知のように、また図１１に示すように、切欠きリングの端末同士が、相互に入り込んで係合するように、相補的な角型凹凸部３３ａ、３３ｂ、もしくは相互係合斜面としたものである。
【００１１】
駆動軸３１の長手方向の中央部には、前記永久磁石２９の内面に、僅小の間隙をもって位置する可動鉄心３４が固着されている。
【００１２】
各ピストン３０の中心より径方向の外方、一定半径の個所には、複数の軸線方向の吸入孔３５、３５があけられている。
【００１３】
各ピストン３０の外側面には、ピストン３０よりもやや小径で、吸入孔３５、３５を閉塞したり、開放したりしうる円形の吸入板弁３６が当接され、吸入板弁３６の中心孔３６ａは、ピストン３０の外側面中心部に形成された円形の支持突起３０ａに嵌合されている。
【００１４】
吸入板弁３６は、その中心部へ外側より挿入した締付けねじ３７を、駆動軸３１の外端面に螺合することにより、ピストン３０の外側面に当接されている。
【００１５】
各シリンダ２３の外側端部付近には、外面に板状吐出弁３８を備える吐出孔３９があけられている。
【００１６】
前記環状仕切壁２４の外側方および内側方において、ハウジング２１には、それぞれ、出口孔４０および入口孔４１があけられている。
【００１７】
コイル２８に通電して、可動鉄心３４とともに駆動軸３１をリニアに振動させると、左右のピストン３０、３０は、一方が吸入行程、他方が圧縮および吐出行程となるように往復運動する。
【００１８】
これに伴い、外気は、入口孔４１からハウジング２１内へ吸引された後、ピストン３０の吸入孔３５および吸入板弁３６を経て圧縮室２３ａに導入され、シリンダ２３の吐出孔３９および吐出弁３８を経て、導気室２５内へ吐出され、出口孔４０より排出される。
【００１９】
図１０に示すような従来における流体の往復摺動型吸排出装置においては、左側の作動部について述べると、入口孔４１よりハウジング２１内へ流入していた外気は、駆動軸３１の往動（図１０において、左から右に至る方向の運動）に伴い、ピストン３０における吸入孔３５を経て、吸入板弁３６の周辺部を外側方へ変形させて、ピストン３０の外側面より離間させて吸入孔３５を開き、圧縮室２３ａに導入される。
【００２０】
駆動軸３１の復動（図１０において、右から左に至る方向の運動）に伴い、吸入板弁３６を弾性復帰させて、吸入孔３５を閉じ、圧縮室２３ａ内に導入された外気は、圧縮されて吐出孔３９より吐出弁３８を開いて、導気室２５内へ吐出された後、出口孔４０より排出される。
右側の作動部についても同様である。
【００２１】
従って、吸入板弁３６は、締付ねじ３７を基点として過度に外方へ変形し、タイミング良く復帰して吸入孔３５を適時に適切に閉じないことがある。また、吸入板弁３６が過度に変形すると、中心の締付ねじ３７による吸入板弁３６の取付部に過度の繰返し応力が集中して、吸入板弁３６が傷められたり劣化させられたり、永久変形させられたりし、また締付ねじ３７による締付けが不良となったりすることがある。
【００２２】
このような問題に対応するため、本願出願人は、吸入板弁３６が過度に変形しないようにするための吸入板弁変形制限部材を取付けた発明を先に提案した（特許文献２）。
【００２３】
しかし、この吸入板弁変形制限部材を取付けた場合、前記吸入板弁変形制限部材の表面に付着したグリース等により、吸入板弁３６が、吸入板弁変形制限部材から離れにくくなり、吸入工程から圧縮工程に移行した際に、吸入板弁３６が閉弁方向に即時に復帰しない場合があり、吸入板弁３６の復帰遅れに起因して、流体漏れによる吐出圧の不均一が生ずるという新たな問題があることが判明した。
【特許文献１】特開２００６−１０５０６０号公報
【特許文献２】特開２００６−２３５４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は、特許文献２に記載の発明を改良するものであって、前記問題点に鑑み、吸入板弁３６が過度に変形して、その耐久性等を損なうことがないようにするとともに、吸入工程から圧縮工程に移行した際に、吸入板弁３６を閉弁方向に即時に復帰させて、吸入板弁３６の復帰遅れに伴う、流体漏れによる吐出圧の不均一を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
（１）  軸線方向の吸入孔が穿設されているピストンを、シリンダ内において軸線方向に往復運動または往復振動をもって往復摺動させることにより、流体を吸入し、圧縮して吐出させるようにした往復摺動型吸排出装置において、
前記ピストンの外側面に、その往復摺動に伴い、前記吸入孔の外側端を開閉するための吸入板弁を設けるとともに、この吸入板弁の前記吸入孔における外側端からの離間量を規制するための吸入板弁変形制限部材を取付け、かつこの吸入板弁変形制限部材の内側面に、吸入板弁変形制限部材の中心部から周辺部方向に向かう流体通路を設け、前記ピストンが吸入工程から圧縮工程に移行した際に、圧縮室内の流体を、吸入板弁変形制限部材の外側面側から、前記流体通路に導いて、吸入板弁の外側面に圧接させるようにする。
【００２６】
（２）  上記（１）項において、吸入板弁変形制限部材の中心部に取付孔を設け、この取付孔へ、ピストンの外側面側から挿入した締付ねじをもって、吸入板弁変形制限部材をピストンの中心部に取付ける。
【００２７】
（３）  上記（２）項において、吸入板弁変形制限部材の取付孔の内周面と締付ねじの外周面との間に間隙を設けるとともに、この間隙を前記流体通路に連通させ、流体を吸入板弁変形制限部材の外側面側から前記間隙を通して、前記流体通路に導入させるようにする。
【００２８】
（４）  上記（２）項または（３）項において、吸入板弁変形制限部材の取付孔に挿通した締付ねじに、軸線方向の流通孔を設けるとともに、この流通孔を前記流体通路に連通させ、流体を吸入板弁変形制限部材の外側面側から前記流通孔を通して、前記流体通路に導入させるようにする。
【００２９】
（５）  上記（１）〜（４）項のいずれかにおいて、流体通路を、吸入板弁変形制限部材の内側面に、吸入板弁変形制限部材の取付孔から径方向の外方に向けて放射状に凹設した溝により形成する。
【００３０】
（６）  上記（１）〜（４）項のいずれかにおいて、流体通路を、吸入板弁変形制限部材の内側面上に、吸入板弁変形制限部材の取付孔から径方向の外方に向けて放射状に凸条を設け、この凸条に凹設した溝により形成する。
【００３１】
（７）  上記（１）〜（４）項のいずれかにおいて、流体通路を、吸入板弁変形制限部材の取付孔から、その内側面における外周辺部に向かう渦巻き状の溝により形成する。
【００３２】
（８）  上記（１）〜（７）項のいずれかにおいて、吸入板弁変形制限部材の内側面を、径方向の外方へ行くに従って、吸入板弁の外側面から離間しうるように傾斜させる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
請求項１記載の発明によれば、吸入板弁変形制限部材を設けてあるため、ピストンの外側面の吸入板弁が過度に変形するのが防止される。
また、吸入板弁変形制限部材の内側面に、吸入板弁変形制限部材の中心部から周辺部方向に向かう流体通路を設けて、ピストンが吸入工程から圧縮工程に移行した際に、流体を、吸入板弁変形制限部材の外側面側から、流体通路に導いて、吸入板弁の外側面に圧接させるようにしてあるため、吸入板弁の外側面に背圧が付与される。この背圧は、吸入板弁の中心部から周辺部に向けて順次付与されるため、従来生じていた吸入板弁の周辺部が吸入板弁変形制限部材の内外面から離脱しても、吸入板弁の中心部が離脱し難く吸入板弁の復帰遅れや、復帰しても吸入孔の閉塞が不完全となるといったような弊害を効果的に防止することができる。すなわち、吸入工程から圧縮工程に移行した際に、吸入板弁を閉弁方向に即時に復帰させて、復帰遅れに伴う、流体漏れによる吐出圧の不均一を効果的に防止することができる。
【００３４】
請求項２記載の発明によれば、吸入板弁変形制限部材の取付けを、容易に行うことができるとともに、吸入板弁をピストンの外側面に確実に保持することができる。
【００３５】
請求項３記載の発明によれば、流体を、吸入板弁変形制限部材の外側面から、内側面に設けた流体通路に効率よく導入させることができる。
【００３６】
請求項４記載の発明によれば、前項と同様の効果が得られる。
【００３７】
請求項５記載の発明によれば、吸入板弁の外側面に、ほぼ均一に背圧を付与して、吸入板弁を即時に復帰させることができる。
【００３８】
請求項６記載の発明によれば、前項と同様の効果が得られる。
【００３９】
請求項７記載の発明によれば、前項と同様の効果が得られる。
【００４０】
請求項８記載の発明によれば、吸入板弁の過度の変形が良好に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
図１は、本発明の一実施形態を示す縦断正面図であって、図１０と同様の図である。図２は、図１における左側のピストンとその周辺部材の拡大縦断正面図である。図３は、同じく左側のピストンとその周辺部材の分解斜視図である。図４は、図１〜図３における吸入板弁変形制限部材を内側方より見た斜視図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線要部拡大断面図で、流体通路の断面を示す図である。図６は、吸入板弁変形制限部材が取付けられているピストンを外方より見た斜視図である。
【００４２】
図１〜図３に示すものの主要な構成は、図１０に示すものと同様であるので、同一の要素には、同一の符号を付して、その説明を省略し、以下、図１０と異なる部分のみについてのみ説明する。
【００４３】
図１において、ピストン３０の外側面には、吸入板弁３６を覆う吸入板弁変形制限部材（以下、制限部材と略称する）１が取付けられている。
【００４４】
制限部材１は、図２〜図４および図６に明示するように、吸入板弁３６の径よりやや大径の円盤２の内周縁部に、内側方に向けて突出させた複数の弧状の係合突起３を設けてなり、これらの係合突起３は、ピストンリング３３の外側面に刻設された係合溝３３ｃに係合しうるようになっている。
【００４５】
制限部材１における円盤２の中心には、取付孔６が穿設されており、この取付孔６へピストン３０の外側面側から挿入した締付ねじ３７をもって、制限部材１はピストン３０の中心部に取付けられている。
【００４６】
吸入板弁３６の外側面と対向する制限部材１の内側面は、径方向の外方へ行くに従って、吸入板弁３６の外側面から離間するように傾斜する傾斜面４となっている。この傾斜面４には、制限部材１の取付孔６から周辺部に至るように、径方向の外方に向けて放射状に延びる流体通路５が設けられている。
【００４７】
流体通路５は、図５に示すように、制限部材１の内側面に、制限部材１の取付孔６から径方向の外方に向けて放射状に凹設した溝状のもので、ピストン３０の吸入孔３５、３５の位置と対応させて設けられ、かつその径方向の内端は、制限部材１の取付孔６と連通されている。
【００４８】
制限部材１の取付孔６の内周面と締付ねじ３７の外周面との間には、流体通路５に連通する間隙７が設けられ、流体を制限部材１の外側面側から、前記間隙７を経て、前記流体通路５に導入させるようになっている。
【００４９】
駆動軸３１の往動（図１において、左から右に至る方向の運動）に伴うピストン３０の吸入工程において、入口孔４１よりハウジング２１内へ流入した外気は、ピストン３０における吸入孔３５を経て、吸入板弁３６の周辺部を外側方へ変形させ、吸入孔３５を開き、吐出弁３８により閉じられた圧縮室２３ａ側に導入される。
【００５０】
吸入板弁３６の変形は、制限部材１の内側面に当接して規制されるため、過度の変形が防止される。
【００５１】
次いで、駆動軸３１の復動（図１において、右から左に至る方向の運動）に伴うピストン３０の吸入工程から圧縮工程への移行の際には、吸入板弁３６を弾性復帰させて、吸入孔３５を閉じ、圧縮室２３ａに導入された外気を圧縮し、所望の吐出圧まで加圧した後、吐出弁３８を開いて、導気室２５内へ吐出させた後、出口孔４０より排出される。
【００５２】
前記の圧縮工程において、出口孔４０から吐出しようとする外気の一部は、制限部材１の取付孔６の内周面と締付ねじ３７の外周面との間の間隙７を通して、制限部材１の内側面に、制限部材１の取付孔６から径方向の外方に向けて放射状に凹設した溝により形成した流体通路５を、吸入板弁３６の外側面に接触しながら流動する。この流体の流動により、吸入板弁３６の外側面に背圧が付与される。
【００５３】
吸入板弁３６は、制限部材１の内側面に付着したグリース等により、弾性復帰力が低減されるような状態となっていても、前記背圧の作用により、即時に閉弁方向に復帰する。
【００５４】
図７は、流体排出経路の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。この実施形態においては、制限部材１の取付孔６に挿通した締付ねじ３７内に、軸線方向の流通孔８を設け、この流通孔８の内端を、径方向孔８ａを介して前記流体通路５に連通させ、圧縮室２３ａ内の流体を、制限部材１の外側面側から前記流通孔８を通して、前記流体通路５に流動させるようになっている。
【００５５】
図８は、流体通路の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。この実施形態においては、制限部材１の内側面に、その中心部から径方向の外方に向けて放射状に延びる凸条５Ａを突出させ、この凸条５Ａの内側面に溝５Ｂを設けて、流体通路を形成してある。
【００５６】
図９は、流体通路のさらに他の実施形態を示す要部拡大断面図である。この実施形態においては、制限部材１の内側面における周辺部から、その中心部に向かう渦巻き状の溝９を設けて、流体通路を形成してある。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断正面図である。
【図２】図１における左側のピストンと、その周辺部材の拡大縦断正面図である。
【図３】同じく左側のピストンとその周辺部材の分解斜視図である。
【図４】図１〜図３における吸入板弁変形制限部材を内側方より見た斜視図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線要部拡大断面図で、流体通路の断面を示す図である。
【図６】吸入板弁変形制限部材が取付けられているピストンを外方より見た斜視図である。
【図７】流体排出経路の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図８】流体通路の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図９】流体通路の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１０】従来の往復摺動型吸排出装置の代表例を示す縦断正面図である。
【図１１】従来の代表的な往復摺動型吸排出装置におけるピストンリングの斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１    吸入板弁変形制限部材
２    円盤
３    係合突起
４    傾斜面
５    流体通路
５Ａ  凸条
５Ｂ  溝
６    取付孔
７    隙間
８    流通孔
８ａ  径方向孔
９    溝
２１  ハウジング
２２  端壁
２３  シリンダ
２３ａ  圧縮室
２４  環状仕切壁
２５  導気室
２６  嵌孔
２７  磁性体ヨーク
２８  コイル
２９  永久磁石
３０  ピストン
３０ａ  支持突起
３１  駆動軸
３２  リング溝
３３  ピストンリング
３３ａ、３３ｂ  角型凹凸部
３３ｃ  係合溝
３４  可動鉄心
３５  吸入孔
３６  吸入板弁
３６ａ  中心孔
３７  締付ねじ
３８  吐出弁
３９  吐出孔
４０  出口孔
４１  入口孔
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008202487.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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