JPH0650257A

JPH0650257A - ガス圧縮機

Info

Publication number: JPH0650257A
Application number: JP21360592A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Sagami; 駿介佐上
Original assignee: MIKUNI JUKOGYO KK
Current assignee: MIKUNI JUKOGYO KK
Priority date: 1992-07-16
Filing date: 1992-07-16
Publication date: 1994-02-22

Abstract

(57)【要約】【目的】吸入口及び吐出口を設けた円環状のシリンダ
の中で２個のピストンを循環させ、空気又はガスを吸入
及び圧縮するようにして、往復運動部分がなく、従来の
スクリユ形式の摩擦部分が全くないガス圧縮機を提供す
る。【構成】非磁性の管状体からできた円環状のシリンダ
１０と、吸入口１２及び吐出口１３と、２個のピストン
２０、２０と、ピストン２０、２０を移動させ停止させ
るために設けられる電磁コイルを用いた装置３０とから
なり、ピストンの一方２１が、電磁コイルを用いた装置
３０によつて、ピストン停止位置１４に停止されている
間に、ピストンの他方２２が、電磁コイルを用いた装置
３０によつて、吸入口１２の下流から吐出口１３向けて
移動されるようにし、ピストンの一方２１との間の縮小
されて行くシリンダ空間の中で空気又はガスが圧縮され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸入口及び吐出口を設
けた円環状のシリンダの中で２個のピストンを循環させ
て、シリンダの中に空気又はガスを吸入し圧縮できるよ
うにしたガス圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガス圧縮機としては、往復動形式
のもの又はスクリユ形式のものが使用されている。

【０００３】従来の往復動形式のものでは、ピストンロ
ツド、クロスヘツド、コネクチングロツド、クランクシ
ヤフト等の往復動式に必要な構成部品の数が多いこと、
従来のスクリユ形式のものでは、回転運動部分における
摩擦のために動力損失が大きいことなどの問題があり、
さらに、ピストンロツド、コネクチングロツド、スクリ
ユシヤフトなどの貫通部分の密封のために、複雑な構造
を持つた軸封装置が必要なことは、両形式に共通した大
きな問題であつた。このため、従来のガス圧縮機では、
多段化するのに複雑な構造を必要とし、また、重量軽減
及び小型化には限度があつた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、構成部品の
数が少ない上に動力損失が少なく、また、軸封装置を全
く必要としない上に吸入弁を必要としない、さらに、多
段化が容易で、重量軽減小型化を計ることができるガス
圧縮機を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のガス圧縮機は、一定の横断面を有する非
磁性の管状体からできた円環状のシリンダと、前記シリ
ンダに設けられ接近して配置された吸入口及び吐出口
と、前記吐出口に設けられた吐出弁と、前記シリンダの
中にそれぞれ移動可能に内嵌された２個のピストンと、
前記ピストンを前記シリンダの中で一定の方向に移動さ
せ停止させるために、前記シリンダに沿つて配置される
電磁コイルを用いた装置とからなり、前記ピストンの一
方が、前記電磁コイルを用いた装置によつて、前記シリ
ンダの前記吸入口と前記吐出口との間に設定されたピス
トン停止位置に停止されている間に、前記ピストンの他
方が、前記電磁コイルを用いた装置によつて、前記吸入
口の下流から前記吐出口に向けて移動され、前記ピスト
ンの他方の下流で、前記ピストンの一方との間の縮小さ
れて行く空間の中で空気又はガスが圧縮されるように構
成する。

【０００６】本発明のガス圧縮機においては、前記電磁
コイルを用いた装置は、前記ピストン停止位置及び前記
シリンダに沿つたその他の位置で、前記シリンダに巻か
れた多数のコイルからなることが好ましく、また、前記
ピストン停止位置及び前記シリンダに沿つたその他の位
置で、前記シリンダを挟んで向かい合わせに配置された
多数の電磁石からなることが好ましい。

【０００７】また、本発明のガス圧縮機においては、シ
リンダが非磁性体で作られて、ピストンは一部又は全部
が磁性体で作られる。ピストンには、永久磁石を取り付
けることができる。シリンダの横断面形状は、円形に作
られることが好ましく、この場合、ピストンは、球形、
直円柱状、部分トーラス状等のものが適用されるが、部
分トーラス状のものが、シリンダの中で回転しないので
好ましい。電磁コイルを用いた装置が、シリンダの周囲
に巻かれた多数のコイルからなる場合は、電磁コイルを
用いた装置及びピストンを、「リニアモータ」の１次側
固定子及び２次側可動子と見なすことができる。従つ
て、コイルには、直流、交流又はパルス電流を供給し
て、本発明のガス圧縮機を運転することができる。「リ
ニアモータ」に就いては、公知の技術であるので、詳細
な説明を省略する。

【０００８】

【作用】上記のように構成されたガス圧縮機において
は、円環状のシリンダに内嵌された２個のピストンが、
電磁コイルを用いた装置によつてそれぞれ移動され、交
互に、円環状のシリンダの中を一定方向に移動されるの
で、ピストンが、往復運動をすることなくシリンダの中
を移動するように働く。また、ピストンの一方が、吸入
口と吐出口との間に設定されたピストン停止位置に停止
されている間に、ピストンの他方が、吸入口の下流から
吐出口に向けて移動されるので、ピストンの他方の上流
で、ピストンの一方との間の拡大されて行くシリンダ空
間の中に、吸入口から空気又はガスが吸入されると共
に、ピストンの他方の下流で、ピストンの一方との間の
縮小されて行くシリンダ空間の中の空気又はガスが圧縮
されるようにように働く。また、ピストンの他方が吐出
口に接近した時に、ピストン停止位置に停止されていた
ピストンの一方が移動され始めるようにして、ピストン
の他方がピストン停止位置に到着した時には、ピストン
の一方が吸入口を既に通過して移動されているように
し、２個のピストンが交互に移動されるように働く。さ
らに、ピストン停止位置を挟んだ吸入口及び吐出口の位
置は接近して設けられるので、吸入口から吐出口までの
行程（圧縮行程）を長くするように働き、吐出弁が設け
られるので、所定の圧力にまで圧縮できるように働く。

【０００９】

【実施例１】図１乃至図５を参照して、実施例１を説明
する。図１に示されたように、本例のガス圧縮機は、円
環状のシリンダ１０と、シリンダ１０に設けられた吸入
口１２及び吐出口１３と、吐出口１３に設けられた吐出
弁１５と、シリンダ１０に内嵌された２個のピストン２
０、２０と、ピストン２０、２０をシリンダ１０の中で
移動させ停止させるために、シリンダ１０に沿つて配置
される電磁コイルを用いた装置３０とからなつている。

【００１０】シリンダ１０は、円形の横断面を有する非
磁性の金属の管状体から作られて、環状の形状をし、環
状の中心１１を持つ。シリンダ１０には、接近させて配
置された吸入口１２と吐出口１３とが設けられて、吐出
口１３には、吐出弁１５が設けられる。また、吸入口１
２と吐出口１３との間に、ピストン停止位置１４が設定
されている。２個のピストン２０、２０は、それぞれ、
全体を磁性体から作られ、部分トーラス状の形状を持
ち、シリンダ１０に移動可能に内嵌されている。電磁コ
イルを用いた装置３０は、ピストン停止位置１４に配置
されたコイル３０１と、シリンダ１０に沿つたその他の
位置に配置された多数のコイル３０２乃至３１４とから
なつている。コイル３０１乃至３１４は、図２に示され
たように、それぞれ、シリンダ１０の周囲に巻かれて、
個別的に励磁又は解励されることができるようになつて
いる。

【００１１】図１乃至図５を参照して説明する。説明を
分かり易くするために、２個のピストン２０、２０を、
ピストンの一方２１及びピストンの他方２２と呼ぶこと
にする。図１には、停止位置１４に停止されているピス
トンの一方２１と、矢印２３の方向に吐出口１３に向け
て移動されて、現在、コイル３０７とコイル３０８との
間を進行中のピストンの他方２２とが示されている。コ
イル３０１とコイル３０８とが励磁されて、その他のコ
イルは解磁されている。ピストンの他方２２の移動につ
いて説明を補足すると、ピストンの他方２２は、図１に
示された時以前に、ピストンの他方２２の前端がコイル
３０７の中央部に到着した時に、その時まで励磁されて
いたコイル３０７が解磁されて、コイル３０８が新たに
励磁されたことによつて、コイル３０７からコイル３０
８に向けて移動され、図１に示された位置に来たもので
ある。図３には、停止位置１４に停止中のピストンの一
方２１と、その前端がコイル３１２の中央部に到着した
進行中のピストンの他方２２とが示されている。ピスト
ンの他方２２の前端がコイル３１２の中央部に到着した
時、ピストンの他方２２が移動され続けるように、その
時まで励磁されていたコイル３１２が解磁されて、コイ
ル３１３が新たに励磁される。また、停止中のピストン
の一方２１が移動され始めるように、その時まで励磁さ
れていたコイル３０１が解磁されて、コイル３０２が励
磁される。このようして、ピストンの他方２２がコイル
３１３に向けて移動され、ピストンの一方２１がコイル
３０２に向けて移動される。

【００１２】図４には、コイル３０３を進行中のピスト
ンの一方２１と、コイル３１３を進行中のピストンの他
方２２とが示されている。ピストンの一方２１は吸入口
１２を覆い、ピストンの他方２２は吐出口１３を覆つて
いる。その後、ピストンの他方２２が、停止位置１４の
コイル３０１の中央部に停止されるための操作が行われ
る。すなわち、ピストンの他方２２の前端がコイル３１
４の中央部に到着した時に、コイル３１４が励磁された
ままにされ、コイル３０１が解磁されたままにされて、
ピストンの他方２２がコイル３０１の中央部に到着した
時に、コイル３１４が解励され、コイル３０１が励磁さ
れる。このようにして、ピストンの他方２２が、コイル
３０１の中央部、すなわちピストン停止位置１４に停止
される。ピストンの一方２１は、ピストンの他方２２に
ついて述べたとおりに、ピストンの一方２１の前端がコ
イル３０３の中央部に到着した時に、コイル３０３が解
磁され、コイル３０４が励磁されることによつて、コイ
ル３０４に向けて移動されるものである。かくして、図
５に、ピストン停止位置１４に停止中のピストンの他方
２２と、コイル３０４とコイル３０５との間を移動中の
ピストンの一方２１とが示されている。このようにし
て、ピストンの一方２１又は他方２２がピストン停止位
置１４に停止されている間に、ピストンの他方２２又は
一方２１が、吸入口１２の下流から吐出口１３に向けて
移動されることになる。

【００１３】

【実施例２】図６乃至図８を参照して、実施例２を説明
する。図６に示されたように、本例のガス圧縮機は、円
環状のシリンダ１０と、シリンダ１０に設けられた吸入
口１２及び吐出口１３と、吐出口１３に設けられた吐出
弁１５と、シリンダ１０に内嵌された２個のピストン２
０Ａ、２０Ａと、２個のピストン２０Ａ、２０Ａをシリ
ンダ１０の中で移動させて停止させるために、シリンダ
１０に沿つて配置される電磁コイルを用いた装置４０と
からなつている。

【００１４】実施例２は、実施例１に比較して、ピスト
ン２０、２０がピストン２０Ａ、２０Ａに取り替えられ
ている点と、電磁コイルを用いた装置３０が電磁コイル
を用いた装置４０に取り替えられている点とが相違する
ので、ピストン２０Ａと、電磁コイルを用いた装置４０
とについて説明する。図８に示されたように、ピストン
２０Ａ（一方のピストン２１Ａ、他方のピストン２２
Ａ）は、部分トーラス状の形状を持ち、磁性体から作ら
れた本体２０１の中央に、永久磁石２０２が取り付けら
れている。本体２０１に関する永久磁石２０２の取り付
け方向は、シリンダ１０に関する電磁コイルを用いた装
置４０の取り付け方向と同じ方向になるように決められ
る。電磁コイルを用いた装置４０は、ピストン停止位置
１４に配置された電磁石４０１と、シリンダ１０に沿つ
たその他の位置に配置された多数の電磁石４０２乃至４
１４からなつている。電磁石４０１乃至４１４は、図７
に示された電磁石４０６と同様に、それぞれ、シリンダ
１０を挟んで向かい合わせに配置された両端を持つ鉄心
４３と、巻線４２とからなる。上述のシリンダ１０に関
する電磁コイルを用いた装置４０の取り付け方向とは、
鉄心４３のシリンダ１０を挟んで向かい合わせに配置さ
れた両端を結んだ方向を意味するものである。巻線４２
は、巻線部分４２１と巻線部分４２２とに分けられて、
例えば、巻線部４２１が励磁された時には吸引力が発生
して、巻線部分４２２が励磁された時に反発力が発生す
るようにしている。図６には、停止位置１４に停止中の
ピストンの一方２１Ａと、電磁石４０７と電磁石４０８
との間を進行中のピストンの他方２２Ａとが示されてい
るが、この場合、ピストンの他方２２Ａは、電磁石４０
８の吸引力を受けて電磁石４０８の方に移動されると共
に、電磁石４０７の反発力を受けて電磁石４０８に向け
て移動される。その他の点については、実施例１におい
て説明されたとおりである。最後に、実施例２は、巻線
４２を一方の巻線部分（例えば、巻線部分４２１）だけ
にして、電流を逆方向に流すことによつて、反発力が起
きるように、変更されることができること、及び、電流
の方向を逆転させることによつて吸引力のみならず反発
力もまた得ようとする方法は、実施例１においてもまた
実施できることを、付言する。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガス圧縮
機は、円環状のシリンダの中に２個のピストンを設け
て、ピストンの一方が、吸入口と吐出口との間に設定さ
れたピストン停止位置に停止されている間に、ピストン
の他方が、吸入口の直ぐ下流から吐出口に向けて移動さ
れることによリ、移動されるピストンの他方の上流で
は、ピストンの一方との間の拡大されて行くシリンダ空
間の中に、吸入口から、空気又はガスを吸入することが
できる。同時に、移動されるピストンの他方の下流で
は、ピストンの一方との間の縮小されて行くシリンダ空
間の中に既に吸入されている空気又はガスを圧縮するこ
とができる。かくして、本発明のガス圧縮機は、往復運
動部分が全くない上に、従来のスクリユ形式のガス圧縮
機におけるような摩擦が全くない。従つて、動力損失が
極めて少ない上に、ピストンロツド、コネクチングロツ
ド、スクリユシヤフトなどの貫通穴部が全くないので、
貫通穴部を密封するための軸封装置を全く必要としな
い。また、ピストンの一方及びピストンの他方が、同時
に吸入口及び吐出口を覆つて通過するようにして、吸入
弁を必要としない。従つて、従来のガス圧縮機と比較し
て、構成部品点数が大幅に少なくなる。また、構成部品
点数が少ないことによつて、故障の確率を減少すると共
に、製作並びに組立、加工等の所要時間が少なくなる。
さらに、シリンダを上下に積み重ねるだけで多段にする
ことができるので、多段式が簡単に製作できて、ガス圧
縮機の性能向上が可能になる上に、駆動手段は、従来の
駆動装置と全く異なり、騒音を発生することが全くな
い。本発明のガス圧縮機は、上述のように、構成部品点
数が少なく、容易に多段化ができ、また、フライホイー
ルを必要としないので、製品重量及び製品容量を小さく
することができ、電力の大幅な逓減を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示す略図（平面図）の
説明図である。

【図２】図１の実施例のＡ−Ａ線に沿つた断面を示すシ
リンダの拡大断面図である。

【図３】図１の実施例のピストン一方がピストン停止位
置に停止され、ピストンの他方が吐出口に接近しする時
を説明する略図（平面図）の説明図である。

【図４】図１の実施例の２個のピストンが吸入口及び吐
出口をそれぞれ覆つた時を示す略図（平面図）の説明図
である。

【図５】図１の実施例のピストンの他方がピストン停止
位置に停止されたことを示す略図（平面図）の説明図で
ある。

【図６】本発明の別の実施例の構成を示す略図（平面
図）の説明図である。

【図７】図６の実施例のＢ−Ｂ線に沿つた断面を示すシ
リンダの拡大断面図である。

【図８】図６の実施例のピストンの拡大した略図（平面
図）の説明図である。

【符合の説明】

１０シリンダ１２吸入口１３吐出口１４ピストン停止位置１５吐出弁２０ピストン２０Ａピストン２１ピストンの一方２１Ａピストンの一方２２ピストンの他方２２Ａピストンの他方３０電磁コイルを用いた装置３０１乃至３１４コイル４０電磁コイル用いた装置４０１乃至４１４電磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定の横断面を有する非磁性の管状体か
らできた円環状のシリンダと、前記シリンダに設けられ
接近して配置された吸入口及び吐出口と、前記吐出口に
設けられた吐出弁と、前記シリンダの中にそれぞれ移動
可能に内嵌された２個のピストンと、前記２個のピスト
ンを前記シリンダの中で一定の方向に移動させ停止させ
るために、前記シリンダに沿つて配置される電磁コイル
を用いた装置とからなり、前記ピストンの一方が、前記
電磁コイルを用いた装置によつて、前記シリンダの前記
吸入口と前記吐出口との間に設定されたピストン停止位
置に停止されている間に、前記ピストンの他方が、前記
電磁コイルを用いた装置によつて、前記吸入口の下流か
ら前記吐出口に向けて移動され、前記ピストンの他方の
下流で、前記ピストンの一方との間の縮小されて行くシ
リンダ空間の中で空気又はガスが圧縮されるようにした
ガス圧縮機。
【請求項２】前記電磁コイルを用いた装置が、前記ピ
ストン停止位置及び前記シリンダに沿つたその他の位置
で、前記シリンダの周囲に巻かれた多数のコイルからな
る請求項１記載のガス圧縮機。
【請求項３】前記電磁コイルを用いた装置が、前記ピ
ストン停止位置及び前記シリンダに沿つたその他の位置
で、前記シリンダを挟んで向かい合わせに配置された多
数の電磁石からなる請求項１記載のガス圧縮機。