(57)【要約】【課題】エアータンクをコンプレッサ本体と一体に設け、吐出空気量を減少させることなく脈動を効率的に抑えることができ、空気圧縮機を構成する部品点数の削減とその組立作業の簡易化並びに小型化を図るようにした空気圧縮機を提供すること。【解決手段】圧縮体５の往復動により空気を圧縮する圧縮室３、４とこの圧縮室３、４から空気を吐出する吐出室１１を有するコンプレッサ本体１に、吐出空気の脈動を抑えるエアータンク部１５を一体に設けた空気圧縮機である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮体の往復動により空気を圧縮する圧縮室とこの圧縮室から空気を吐出する吐出室を有するコンプレッサ本体に、吐出空気の脈動を抑えるエアータンク部を一体に設けたことを特徴とする空気圧縮機。
【請求項２】
上記吐出室とエアータンク部とを吐出穴を介して連通させ、このエアータンク部は、前記吐出室を一体に延設した延設部とこの延設部に被蓋して内部容積を形成させた構成としている請求項１に記載の空気圧縮機。
【請求項３】
上記コンプレッサ本体は、磁性体または永久磁石を一体的に設けた圧縮体と、前記磁性体または永久磁石の周りに設けられた固定電磁石と、前記圧縮体を一方向に復帰させる復帰手段とからなる電磁往復動式コンプレッサである請求項１又は２に記載の空気圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気圧縮機に関し、特に、電磁往復動式コンプレッサを用いたブロワ等を小型化でき、空気吐出量を減少させることなく、しかも吐出空気の脈動を極力減少させた空気圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の空気圧縮機は、圧縮駆動源の一例として電磁往復動式コンプレッサ等を用いて空気を圧縮し、この圧縮空気を別体に設けられたエアータンクを介して外部に吐出するものが知られている。
本件発明者は、コンプレッサから吐出される空気の脈動を外部に伝達されないようにするため、コンプレッサから吐出した圧縮空気を一旦蓄積するバッファ用のエアータンクをコンプレッサ部位とは別体に設け、コンプレッサの吐出口に設けたノズルを介して別体のエアータンクに圧縮空気を吐出して空気の脈動を抑える構造のコンプレッサを提案している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４５９４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１は、別体のエアータンクを設けてこのエアータンクへ吐出空気を一旦蓄積しているので、空気の脈動を抑えることは可能であるが、この場合は、エアータンクの容積をある程度大きくしなければ、脈動を抑えることができなかった。
また、エアータンクを構成する部品やエアータンクとコンプレッサ等を接続する部品点数が増えるばかりでなく、その組み立て工数も増加し、コスト面も高くなる等の問題点を有していた。
【０００５】
本発明は、上述の課題点に鑑みて開発したものであり、その目的とするところは、エアータンクをコンプレッサ本体と一体に設け、吐出空気量を減少させることなく脈動を効率的に抑えることができ、空気圧縮機を構成する部品点数の削減とその組立作業の簡易化並びに小型化を図るようにした空気圧縮機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、圧縮体の往復動により空気を圧縮する圧縮室とこの圧縮室から空気を吐出する吐出室を有するコンプレッサ本体に、吐出空気の脈動を抑えるエアータンク部を一体に設けた空気圧縮機である。
【０００７】
請求項２の発明は、上記吐出室とエアータンク部とを吐出穴を介して連通させ、このエアータンク部は、前記吐出室を一体に延設した延設部とこの延設部に被蓋して内部容積を形成させた構成とした請求項１に記載の空気圧縮機である。
【０００８】
請求項３の発明におけるコンプレッサ本体は、磁性体または永久磁石を一体的に設けた圧縮体と、前記磁性体または永久磁石の周りに設けられた固定電磁石と、前記圧縮体を一方向に復帰させる復帰手段とからなる電磁往復動式コンプレッサである請求項１又は２に記載の空気圧縮機である。
【０００９】
従って、空気圧縮機を駆動させると、圧縮体の往復動により圧縮室で空気が圧縮され、圧縮室から吐出室に吐出されて圧縮空気が膨張し、次いで、吐出穴で圧縮されながらコンプレッサ本体と一体に設けられているエアータンク部に膨張した空気が吐出され、エアータンク部内の空気は吐出口で圧縮されながら空気圧縮機の外部へ吐出され、空気量を減らすことなく効率的に脈動を抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明における空気圧縮機の一例として電磁往復動式コンプレッサに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、電磁往復動式コンプレッサの横断面で、後述する図３のＡ−Ａ線断面図であり、図２は、図１の概略説明図である。図において、１はコンプレッサ本体、２はコンプレッサ本体１のケーシングであり、このケーシング２は前部ケーシング２ａ、後部ケーシング２ｂおよびヘッドカバー２ｃとからなっている。ケーシング２において、圧縮空気吐出側の内部に円筒形のライナー９ａが裏打ちされたシリンダ９が設けられ、このシリンダ９に対してピストン（圧縮体）５の前部側であるヘッド６が摺動自在に嵌挿されている。ヘッド６には貫通孔６ａが周方向に適宜数設けられ、貫通孔６ａのヘッドカバー２ｃ側に開弁可能な弁１３ａが設けられている。
【００１１】
ヘッドカバー２ｃは、前部ケーシング２ａのシリンダ９側を被蓋するように取付けて、ピストン５の往復動によって空気を圧縮する２つの圧縮室３、４をコンプレッサ本体１内部に形成している。ピストン５の貫通孔６ａを通過した空気は、各圧縮室３、４内に進入し、シリンダ９内部においてピストン５によって圧縮される。１０ａは環状のシール部材であり、前部ケーシング２ａとヘッドカバー２ｃとをシールしている。１０ｂは前部ケーシング２ａのシリンダ９の先端部とヘッドカバー２ｃとをシールする環状のシール部材である。
【００１２】
前部ケーシング２ａとヘッドカバー２ｃとには吐出室１１が形成されており、シリンダ９には連通孔１２が設けられ、吐出室１１の方向に開弁可能な弁１３ｂが設けられている。吐出室１１は、連通孔１２を通して圧縮室３、４と連通し、ピストン５の往復動によって圧縮される圧縮室３、４からの空気は吐出室１１に吐出される。
１５はコンプレッサ本体１と一体に設けるように構成して吐出される空気による脈動を抑えたエアータンク部であり、このエアータンク部１５と吐出室１１とをヘッドカバー２ｃの所定位置に適宜数設けた吐出穴１４を介して連通している。１６はエアータンク部１５を被蓋する蓋であり、エアータンク部１５は、ヘッドカバー２ｃを前方に延設させて吐出室１１を一体に形成した延設部８とこの延設部８に蓋１６を被蓋して内部容積１５ａを形成させた構成としている。ヘッドカバー２ｃの延設部８の先端面と蓋１６との間には、環状のシール部材１０ｃを設け、エアータンク部１５からの漏れを無くしている。２６は延設部８に穿設されたエアータンク部１５の空気を吐出する吐出口である。
【００１３】
一方、ピストン５の後部側には円筒部５ａをピストン５と一体に形成しており、この円筒部５ａは、ライナー１７が裏打ちされた後部側のシリンダ１８に摺動自在に嵌挿されている。１９はばね（復帰手段）であり、このばね１９の一端側を円筒部５ａ内側に挿入し、他端側をボール２０を介してシリンダ１８に支持された座金２１に係止させて弾発付勢させ、ピストン５全体をヘッド６方向に付勢している。２２は、ピストン５の略中間付近にピストン５と一体的に形成したアマチュア（磁性体または永久磁石）であり、アマチュア２２の周りのケーシング２側には、フィールドコア２３ａが設けられていて、このフィールドコア２３ａにはコイル２３ｂを巻回して磁極を形成した固定電磁石２３を設けている。おのおののコイル２３ｂの間には図示しない交流を半波ずつ流す整流器が設けてある。各ピストン５、５は、固定電磁石２３の消磁時にばね１９の弾発力によってヘッド６がシリンダ９内の空気を押し出す方向に摺動し、一方、固定電磁石２３の励磁時には、アマチュア２２が引き戻されてピストン５全体がばね１９を収縮する方向に摺動し、ケーシング２内の空気をシリンダ９内に流入させる。２５はケーシング２に設けた吸入口であり、ピストン５が空気を押し出す方向に摺動したときにこの吸入口２５からケーシング２内部に外部空気が流入される。
【００１４】
次に、コンプレッサ本体１の動作を説明する。
コンプレッサ本体１の電源を投入すると圧縮室３又は４の何れかの側の固定電磁石が交互に励磁され、各圧縮室３、４におけるピストン５が互いに半周期ずつずれながら往復動作する。ピストン５の動作によって空気は圧縮室３、４から交互に得られ、何れか一方側のピストン５が常に空気を押し出すことによって連続して空気が得られる。
【００１５】
圧縮室３側の固定電磁石２３が励磁されると、アマチュア２２が引き戻される方向に力が働き、ピストン５はばね１９を収縮する方向に摺動する。このとき、圧縮室３内の容積が拡がるため室内の圧力は低下し、圧力が低下すると弁１３ａが開弁して吸入口２５からケーシング２内に流入された空気が貫通孔６ａを通して圧縮室３内に流入する。
【００１６】
一方、圧縮室４側においては、固定電磁石２３は消磁されているため、ピストン５はばね１９の弾発力によって圧縮室３内の空気を押し出す方向に摺動し、このとき弁１３ａには閉弁方向の圧力が加わるため、圧縮室４内の空気は弁１３ｂを開弁して連通孔１２を通過して吐出室１１に吐出される。
【００１７】
続いて、圧縮室３側の固定電磁石２３が消磁され、圧縮室４側の固定電磁石２３が励磁されると、圧縮室３側のピストン５が圧縮室３内に流入されている空気を押し出す方向に摺動して空気が弁１３ｂを開弁して連通孔１２を通過して吐出室１１に吐出されると共に、圧縮室４側のピストン５がばね１９を収縮する方向に摺動してケーシング２内の空気が弁１３ａを開弁して貫通孔６ａを通過して圧縮室４内に流れ込む。このように圧縮室３、４内に流入された空気は、各ピストン５、５の往復動によって交互に吐出室１１に吐出される。
【００１８】
ピストン５によって圧縮室３、４から交互に押し出された空気は、各連通孔１２を通って各吐出室１１に吐出され膨張する。次いで、各吐出室１１内に入った空気は、小径である各吐出室１１に設けられた吐出穴１４を通りエアータンク部１５に吐出され、エアータンク部１５内に流入した空気は再び膨張する。エアータンク部１５内の空気は、小径である吐出口２６を通過してケーシング２の外へ吐出される。このように圧縮室３、４内において圧縮された空気は、吐出室１１において膨張、吐出穴１４の通過時に圧縮、エアータンク部１５において膨張、吐出口２６において圧縮が行われ、圧縮・膨張を繰り返すことによって脈動を大幅に抑えることができ、たとえ内部容積１５ａが小さくても効率的に空気吐出時の脈動を抑えることができる。エアータンク部１５は、ケーシング（例えば、アルミダイキャスト）２に一体に設けるようにし、吐出穴１４を介して空気をこの一体型のエアータンク部１５内に蓄積するようにしているため、部品点数が増えることもなく、低コストに抑えることができる。
【００１９】
しかも、上記のように複数の圧縮室３、４によって交互に空気を吐出させるようにすれば、エアータンク部１５に蓄積される空気量が１つの圧縮室の容積分であればよいため、エアータンク部１５内の容積を従来のエアータンク容積の１／２以下に小さくしたとしても、吐出される空気量を減らすことがなく確実に脈動を抑えることができる。なお、本実施形態においては、圧縮室を２つとしているが、１つ又は３つ以上の圧縮室を設けるようにしてもよく、圧縮室が３つ以上である場合には、圧縮室が２つの場合と同様に所定のピストンの動作を半周期ずつずらすようにすれば、エアータンク部の容積を小型化しつつ圧縮空気の吐出量を増やすことができると共に、ピストンの動作時には、このピストンの往復動による振動も互いに相殺して、振動の発生を抑えることができる。
【００２０】
エアータンク部１５は、ヘッドカバー２ｃを前方に延設させて吐出室１１を一体に形成した延設部８とこの延設部８に蓋１６を被蓋して内部容積１５ａを形成させて構成されているので、ヘッドカバー２ｃによって吐出室１１を兼ね備えた構造とすることで、別体のエアータンクをなくすことができる。
【００２１】
また、コンプレッサ本体１は、アマチュア２２を一体的に形成したピストン５と、アマチュア２２の周りに設けられた固定電磁石２３と、ピストン５を一方向に付勢するばね１９とからなる構成としているので、従来からある電磁往復式コンプレッサの構造を利用してよりコンパクト化できる。本実施の形態では圧縮体をピストンとして説明したが、圧縮体をダイアフラムとすることもできる。
【００２２】
次に、上記の電磁往復動式コンプレッサを空気圧縮機（ブロワ）に設けた場合を説明する。
図３においては、本発明における空気圧縮機に適用した一例の縦断面図であり、図４は、空気圧縮機のケーシングを断面し、コンプレッサの一部を切り欠いた断面図である。
ブロワ３０は、上部ケーシング３１ａと下部ケーシング３１ｂとからなるケーシング３１内にコンプレッサ本体１を搭載してねじ３４で固着し、更に、上部ケーシング３１ａにフィルタ３４を介在した状態で上蓋３３をねじ３５によって固着して構成されている。外部の空気は、フィルタ３４を通過した後にケーシング３１内に流入され、コンプレッサ本体１の吸入口２５より本体内に流入される。
【００２３】
３６はホースであり、このホース３６の一端部はコンプレッサ本体１の吐出口２６に接続されている。ホース３６は、下部ケーシング３１ｂに一体に設けた支持部材３７によって支持され、このホース３６の他端部は、下部ケーシング３１ｂの側壁に設けられたノズル３８に接続されている。コンプレッサ本体１からの空気は、吐出口２６からホース３６を通り、ノズル３８からケーシング３１外部に吐出される。
【００２４】
３９はゴム製からなる脚部であり、この脚部３９は、下部ケーシング３１ｂに取り付けられ、コンプレッサ本体１の運転によって発生する振動を吸収するようにしている。また、この脚部３９の上側部分において、コンプレッサ本体１を固定するようにしてケーシング３１内の所定位置に配置させている。
【００２５】
ブロワ３０によると、エアータンク部１５を一体に設けたコンプレッサ本体１の吐出口２６とケーシング３１のノズル３８をホース３６のみで接続できるのでケーシング３１を小さくかつ低くすることができる。また、空気の吐出流路をホース３６によって簡易に構成することができるため、部品点数を少なくでき、かつ、組立て作業も極めて容易である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のことから、請求項１に係る発明によると、吐出空気量を減少させることなく脈動を効率的に抑えることが可能となり、空気圧縮機を構成する部品点数を削減することができると共に、その組立作業を短縮化することができ、小型化にも対応することができる。
【００２７】
請求項２又は３に係る発明によると、コンプレッサ本体に一体構造の吐出室とエアータンク部を設けたので、タンク容積を１／２以下に小型化しても空気量を減らすことなく脈動を効果的に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示した電磁往復動式コンプレッサの横断面で、図３のＡーＡ線断面図である。
【図２】図１の概略説明図である。
【図３】本発明における空気圧縮機の一例を示した縦断面図である。
【図４】本発明における空気圧縮機のケーシングを断面し、コンプレッサの一部を切り欠いた断面図である。
【符号の説明】
１  コンプレッサ本体
３、４  圧縮室
５  ピストン（圧縮体）
８  延設部
１１  吐出室
１４  吐出穴
１５  エアータンク部
１５ａ  内部容積
１９  ばね（復帰手段）
２２  アマチュア（磁性体または永久磁石）
２３  固定電磁石
【図１】
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【図２】
2004316447.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004316447.tif 000006