JP2014095334A - 流体吸排ポンプ機構及びこれを用いたエアコンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】複数のシリンダ内にピストンで流体を吸排とするポンプ機構において、装置の小型化と同時に低振動、低騒音で駆動回転負荷の均一化が可能で円滑な運動が得られる流体吸排ポンプ機構を提供する。
【解決手段】複数のシリンダ３３と、これに往復動可能に嵌合された第１、第２グループのピストン３９と、シリンダ内に吸排する作動弁と、ピストンを往復動する駆動機構を備え、この駆動機構を、第１第２グループの一方のピストンを往方向に移動する作動カム手段２２と、他のグループのピストンを復方向に従動させる連動手段２３で構成する。この場合の作動カム手段は、駆動モーターの回転を直線運動に変換する運動変換手段て、連動手段は、複数のピストン動作の連結するリンク手段で構成する。これによって装置を低振動低騒音で小型に構成することができるとともに、この円滑なポンプ運動が得られることとなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気液体などの流体吸排ポンプ機構及びこれを用いたエアコンプレッサに係わり、低振動化とともに低騒音化と小型化が可能である流体吸排機構の改良に関する。

一般に、この種の流体吸排ポンプ機構は、エアコンプレッサ、バキューム装置などとして広く用いられている。このようなポンプ機構は小型コンパクトであると同時に、低騒音、低振動が要求される。

そこで複数のシリンダを放射方向に配列し、この複数のシリンダに嵌合したピストンを時間差を持たせて吸排運動させることと、シリンダ／ピストンに作用する力を相反方向に振動が少するようにすることが知られている。

例えば特許文献１には水平方向に第１、第２のシリンダを対向するように配置し、各シリンダに嵌合したピストンを左右反対方向に移動させて圧縮工程、吸引工程を繰り返すシステムが提案されている。
この方法では圧縮・吸引動作で右方向に作用する力と、左方向に作用する力が背反的に装置に伝搬されるため、低振動で低騒音となることが知られている。

引用文献２には、引用文献１と同様に左右１対のシリンダ／ピストンを並列に配列した４連式の吸排システムが開示されている。そして、駆動モータの駆動回転軸に連結した円筒カムで、クランクレバーを左右動し、左右に配列されたそれぞれ２つのシリンダ／ピストンを吸排動作させている。
このようにシリンダ内を往復動するピストンのレシプロ動作で吸排する機構を、単一駆動モータに対して複数配置する装置は知られ、このとき、複数のピストン運動を反対方向に動作させて振動と騒音を低減することが種々提案されている。また、引用文献３、引用文献４にも同様の装置が開示されている。
また、本出願人は先にシリンダ・ピストン機構を用いた装置構成である引用文献５を提案している。

実開昭６１−０６３４５５号公報 特開平１０−３１７９８７号公報 特開平０８−１０９８１３号公報 特開平０８−０９３４９８号公報 特開２００５−０６９４３０号公報

上述のように、複数のシリンダ配列し、各シリンダに嵌合したピストンに往動作と復動作を相反的に実行させることによって低振動と低騒音図ることは知られている。例えば特許文献１の装置では、クランク軸を軸方向に複数連結し、各クランクカム部にピストンを連結している。
また特許文献２の装置ではピストンの数に応じた駆動回転軸を配置し、各駆動回転軸からピストンをクランク機構で往復動させている。

このように複数のピストンを往復動する場合には、各ピストンにクランクカムを連結し、このクランクに連結してピストンを相反的に往復動させるようにすることによって、振動と騒音を低減することがすでに知られている。
このような従来のピストン作動機構では、多数のシリンダ／ピストンを配列するときには、クランク軸の軸方向にシリンダを配列する必要があり、装置が大型化する問題を招く。

例えば、４連、或いはそれ以上の多連式にピストンを配列した場合には、クランク軸には軸方向に多数のカム部（クランクカム）が形成されることとなり、非常に大型な装置となる。従って携帯用機器、医療機器など小型化と低振動・低騒音が求められる機器には多連ピストン式のレシプロ型ポンプ機構は採用されていない。
これに反し、レシプロポンプ機構は、大容量の出力が得られ、消費電力も少なく、その騒音、振動と駆動トルクの平滑化の問題解決が希求されている。

そこで本発明者は、複数のシリンダを同一平面上に放射状に多数配列し各シリンダに嵌合したピストンをカム機構で往動作させ、リンク機構で復動作させるとの着想に至った。これによって小型化と静音低振動化が達成されることとなった。

本発明は、複数のシリンダ内にピストンで流体を吸排とするポンプ機構において、装置の小型化と同時に低振動、低騒音で駆動回転負荷の均一化が可能で円滑な運動が得られる流体吸排ポンプ機構の提供をその課題としている。

上記課題を解決するため本発明は、複数のシリンダと、これに往復動可能に嵌合された第１、第２グループのピストンと、シリンダ内に吸排する作動弁と、ピストンを往復動する駆動機構を備え、この駆動機構を、第１第２グループの一方のピストンを往方向に移動する作動カム手段と、他のグループのピストンを復方向に従動させる連動手段で構成することを特徴とする。
この場合の作動カム手段は、駆動モーターの回転を直線運動に変換する運動変換手段て、連動手段は、複数のピストン動作の連結するリンク手段で構成する。これによって装置を低振動低騒音で小型に構成することができるとともに、この円滑なポンプ運動が得られることとなる。

更にその構成を詳述すると、複数のシリンダ（３３）と、シリンダに往復動可能に嵌合され第１、第２複数のグループに区分けされたピストン（３９）と、各ピストンを往復動する駆動機構と、ピストンの往復動で各シリンダ内に吸排気する作動弁（２６）とを備える。上記駆動機構は、駆動モータ（Ｍ）と、駆動モータに連結され第１、第２グループのピストン（３９ａ〜３９ｄ）をグループ毎に往方向に移動する作動カム手段（２２）と、作動カム手段で往方向に移動するピストンの運動で他のグループのピストンを復帰方向に連動する連動手段（２３）とで構成する。
この作動カム手段は、駆動モータの回転を直線往復動に変換する運動変換手段（円筒カム）で構成され、上記連動手段は、各グループのピストンを連動可能に連結するリンク部材（２４）で構成する。

本発明は複数のシリンダに第１、第２グループのピストンを嵌合し、作動カム手段で一方のグループのピストンを往方向に移動し、これに連動して、他方のグループのピストンを復方向に移動させるように連動リンク手段で連結したものであるから以下の効果を奏する。

複数のシリンダに嵌合したピストンの移動方向を相反的に反対方向に往復動させることによって装置には動作振動が互いに打ち消す方向に作用し、低振動低騒音のピストン運動が得られる。
これと同時に複数のシリンダに嵌合したピストンは、第１、第２グループに区分けされ、第１グループの往方向動作で、第２グループの復動作を連動させるため、従来のピストンの数に応じたクランクカムをクランク軸方向に縦列に配列する場合に比べ、装置は至って小型でコンパクトとなる。

更に、本発明は、同一平面上に放射方向に複数のシリンダを配置し、その中心部に回転カムを各シリンダに嵌合したピストンと係合させ、回転カムと異なる外周上に、各シリンダを連結する連環状の連動リンクに配置することによって装置は、更に装置でコンパクトとなる。
また、放射方向に配列された複数のシリンダは、第１、第２複数のグループに往方向動作と復動作とに平滑化されるから駆動モータの負荷変動も軽減される。

本発明のポンプ機構を用いたエアコンプレッサの全体構成を示す斜視図であり、ヘッドカバーを取り外した状態を示す。 図１のポンプヘッド部の構成を示し、（ａ）は連動リンク機構を取外した状態の平面構造を、（ｂ）は連動リンク機構を、それぞれ示す説明図。 図２のポンプヘッドの断面構成を示し、（ａ）はシリンダに嵌合されたピストンの状態を示し、（ｂ）は作動カムとピストンとの係合状態を示す説明図。 図１ポンプヘッド部の構造を示す組み立て分解状態の概念図。 図２のポンプヘッド部の動作状態説明図であり、第１グループのピストンが往動作、第２グループのピストンが複動作する初期状態を示す。 図２のポンプヘッド部の動作状態説明図であり、第１グループのピストンが複動作、第２グループのピストンが往動作する初期状態を示す。 図２のポンプヘッド部と異なる実施形態を示す説明図であり、（ａ）は図２の実施形態の概念説明図、（ｂ）は３ピストン配列の実施形態（第２実施形態）の説明図である。 図２のポンプヘッド部と異なる実施形態を示説明図であり、（ａ）は、同一平面に８ピストン配列の実施形態（第３実施形態）の説明図、（ｂ）は異なる２平面に８ピストン配列の実施形態（第４実施形態）の説明図。 （ａ）は図２のポンプヘッド部における連動リンク部材の異なる実施形態を示し、（ｂ）は（ａ）と異なるリンク機構の異なる実施形態の説明図。

以下、図示の好適な実施の形態に基づいて本発明を詳述する。図１は、ペンシル型エアコンプレッサＡを示している。外装ハウジング１０は駆動部ハウジング２０とポンプヘッド部ハウジング３０に分離して形成され、ネジなどで固定して組立てられている。
駆動部ハウジング２０内部にはに駆動モータＭと、減速歯車（不図示）が内蔵され、駆動回転軸（不図示）が所定回転数で回転する。

ポンプヘッド部ハウジング３０（以下ヘッドハウジングという）は、駆動部ハウジング２０にネジで固定され、両ハウジング２０，３０で外装ハウジング１０は形成されている。
この外装ハウジング１０は、水中設備用、無塵室用、など用途に応じて密閉化する。その密閉化には適宜のパッキング機構を採用する。

ヘッドハウジング３０は、図１及び図２に示すように、中空円筒形状に形成され、中心軸３２に対して放射方向に複数のシリンダ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが所定角度（９０度）に配列されている。このシリンダの数は４つに限定されることなく、２つ以上複数に設定される。シリンダの形状は、断面円形状、断面矩形状、断面楕円形状など任意の断面形状に形成する。
図示の各シリンダはヘッドハウジング３０に一体的に形成されている。この他シリンダは、それぞれ個別のパイプ加工材を樹脂などのヘッドハウジングに埋設しても良い。このようにシリンダは用途に応じて金属、樹脂など適宜の素材でハウジングと一体成形、若しくは別成形した部材をハウジングに組み込んで一体化してもいずれでもよい。

図示のシリンダ３３は、中空筒形状（図示のものは円筒形状）のハウジング内筒３０ａにボーリング加工で、シリンダ孔３５を穿孔し、ハウジング外筒３０ｂ（スリーブ状外筒）を嵌合して一体化している。
このシリンダ孔３５は、円周方向に９０度間隔で４カ所に形成されている。このシリンダ３３は、４５度間隔で８個所に形成しても良く、２個所以上適宜数配列する。

つまり図２に示すようにヘッドハウジング３０は、中空筒形状に形成され、その中心線を中心に、放射方向に２個所（１８０度）、３個所（１２０度）、４個所（９０度）・・・のように複数のシリンダ孔３５が穿孔されている。図示の装置はハウジング内筒３０ａとハウジング外筒３０ｂとカバー外筒３０ｃで構成され、中空形状の内筒３０ａにシリンダ孔が４個所穿孔されている。そしてこのハウジング内筒３０ａにハウジング外筒３０ｂが嵌合され、シーリングなどで密封化されている。
またこのシリンダ孔３５には、図示しない吸気口と吐出口が形成され、吸気口からシリンダ３３内に流体を吸入し、吐出口３８から排出するようになっている。

上記複数のシリンダ３３ａ〜３３ｄにはピストン３９が嵌合され、シリンダ内を所定のストロークＳで往復動（レシプロ動）する（図３（ａ）参照）。図示の装置は、複数のシリンダ３３ａ〜３３ｄそれぞれにピストン３９ａ〜３９ｄが嵌合されている。
このとき第１ピストン３９ａは第３ピストン３９ｃと第１グループを形成し、第２ピストン３９ｂと第４ピストン３９ｄは第２グループを形成するように互いに対向する位置に配置されている。

これは、第１グループのピストン３９ａ、３９ｃと第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄは相反的に往方向移動と、復方向移動するように対向している。このとき第１ピストン３９ａと第３ピストン３９ｃは、互いに直線を形成する方向で対向するようにシリンダ３３を形成することが好ましく、同様に第２ピストン３９ｂと第４ピストン３９ｄは直線を形成する方向で対向するように第１から第４シリンダ３３ａ〜３３ｄを配置する。
このように配置することによって、第１ピストン３９ａと第３ピストン３９ｃは反対方向に往動作と復動作し、同様に第２ピストン３９ｂと第４ピストン３９ｄも互いに反対方向に往動作と復動作する。
従って、対向するピストンから伝搬する振動波は第１ピストン３３ａ、第３ピストン３３ｃ及び第２ピストン３９ｂ、第４ピストン３９ｄそれぞれ対向する方向に振動が伝搬し、振動と同時に騒音が低減される。

なお、本発明にあって複数のシリンダ３３およびピストン３９は、互いに対向する正確な角度方向（直線方向）に配列する必要はなく、放射状に配置されれば、複数のピストン３９から同時に発生する振動波は、互いに打ち消す方向に伝搬される。

図３にピストン３９の形状を示すが、シリンダ３３に緊密に嵌合する形状であれば良く、状況に応じて密閉用ピストンリングを巻装する。
そしてストロークＳで往復動する際に吸気口（不図示）から外気を給入し吐出口３５から圧縮気を吐出する。このため、ピストン３９を嵌合したシリンダ３３には、エンド部に吸気口が、クラウン部に吐出口３５が形成されている。
なお、バキューム装置として使用する場合には吸気口３７に逆止弁を設け、この吸気口をバキュームチェンバに連結する。これによってチェンバー内を真空状態に減圧することができる。

［駆動機構］
上述した複数のピストン３９ａ〜３９ｄを所定ストロークで往復動する駆動機構について説明する。
本発明の駆動機構は、ピストンを一方向（説明の都合上「往方向」と言う）に移動する作動カム手段２２と、反対方向（以下「復方向」という）に移動する連動リンク手段２３で構成される。
つまり、複数のピストン３９ａ〜３９ｄを往方向には、駆動モータＭの力でカム機構で移動し、復方向には往方向に移動するピストンに従動するように連動リンク手段２３で構成する。以下作動カム手段２２、連動リンク手段２３の順に説明する。

「作動カム手段」
作動カム手段２２は、駆動モータＭの回転で、複数の第１、第２グループのピストン３９ａ〜３９ｄを往方向に移動する。つまり図５に示す上死点の状態（第１グループのピストン３９ａ、３９ｃ）から図６の下死点の状態（第１グループのピストン３９ａ、３９ｃ）にピストンを移動する。
この作動カム手段２２は、同図に示す回転カム、偏心カム（エキセントリックカム）、円筒溝カム、クランクカムなどの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構を採用する。

図５、６には、回転カム２２を示す。駆動モータＭに連結された駆動回転軸（不図示）に取り付けられたら回転カムを示し、図示のものは４方向に放射状に配列されたシリンダ３３のピストン３９を駆動する関係で楕円形状のカム面２２ｘを形成するように構成されている。
図３（ｂ）に示すが、このカム面２２ｘには、図示２２ｄに欠損部が形成してある。この欠損部２２ｄは、後述するリンク部材２４とカム面２２ｘが各ピストン３９に作用する。このときカム面形状とリンク部材の長さが、加工精度、磨耗などの寸法誤差で互いに干渉して円滑な運動の妨げとなる。
そこで、図示のカム面２２ｘはピストン３９を往動作させるときには、ピストンと係合するが、それ以外（復動作）のときには、ピストン３９と非係合となるようにしてある。

つまり、楕円形状のカム面２２ｘは、所定角度領域Ａｇ１では、第１グループピストン３９ａ、３９ｃと係合し、異なる角度領域Ａｇ２では第１グループピストン３９ａ、３９ｃと非係合となるように形成され、更に１８０度異なるカム面２２ｙでは、所定角度領域Ａｇ３で第２グループピストン３９ｂ、３９ｄと係合し、異なる角度領域Ａｇ４では、第２グループのピストンと非係合となる。
そしてこの非係合領域のとき、各ピストンは復方向に移動し、その運動は他の往方向に移動するピストン３９の運動に従動する。この従動運動をもたらすリンク部材２４の運動を妨げないために非係合領域には運動のクリアランスが形成してある。

なお、本発明にあって作動カム手段２２は、モータの回転運動をピストンの直線往復運動に変換する機構であれば、カム機構、クランク機構、ラック歯車機構など種々の運動変換手段は採用可能である。

「連動リンク手段」
図２に従って連動リンク手段２３の構成を説明する。連動リンク手段２３は、四辺形リンク機構、多関節リンク機構などで構成され、往方向に移動するピストンに連動して異なる他のピストンを復方向に移動する連動機構で構成する。図示の四節四辺形リンク機構について説明する。

各リンクセグメント２４は、連結ピン２５で回動自在に連結され、リンク長は同一長さに設定されている。そして連結ピン２５はピストン３９に植設されている。そして本願発明は図２に一例を示すように第１ピストン３９ａと第２ピストン３９ｂ、第３ピストン３９ｃ、第４ピストン３９ｄの順にそれぞれのピストンに植設された連結ピン２５にリンクセグメント２４が回動可能に結合されている。
第１ピストン３９ａと第２ピストン３９ｂの間が第１リンクセグメント２４ａで、第２ピストン３９ｂと第３ピストン３９ｃの間が第２リンクセグメント２４ｂで、第３ピストン３９ｃと第４ピストン３９ｄの間が第３リンクセグメント２４ｃで、第４ピストン３９ｄと第１ピストン３９ａの間が第４リンクセグメント２４ｄで連結されている。

このように連結されたリンクは、平行四辺形を形成し、図５の状態から図６の状態に形状変化する。このリンク形状の変化は、作動カム手段２２の駆動力でリンク形状を図５から図６に変形するとこれに連結されたピストン３９も連動して移動する。

連動リンク機構２３で、第１グループのピストン３９ａ、３９ｃを下死点から上死点に向けて往方向に移動すると、第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄは上死点から下死点に復方向に従動する。
そこで前述の作動カム手段２２は、第１グループのピストン３９ａ、３９ｃに対し往方向に移動する駆動力を伝達する。すると第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄは上死点から下死点に向けて復方向に従動する。

なお、本発明にあって、作動カム手段２２は往復動するピストン動作の負荷の大きい方向を往方向と定義し、負荷の小さい方向への移動を復方向と定義する。
従って、図示の装置は下死点から上死点に向かうピストンの動作（圧縮工程）が高負荷であり、この方向に移動するピストンを往方向としている。
つまり作動カム手段２２はピストン３９の往復動作の内、高負荷である（圧縮工程）を作動カム手段２２でピストン移動させ、軽負荷の復方向を連動リンク手段２３でピストン移動させている。

従って、ピストン動作がバキューム装置など上死点から下死点に移動する動作が高負荷で、下死点から上死点に移動する動作が低負荷のときには、上死点から下死点に移動する往動作を作動カム手段２２で駆動し、下死点から上死点に移動する復動作方向を連動リンク手段２３でピストン運動させることが好ましい。

以上第１グループのピストン３９ａ、３９ｃと第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄを４つのピストンで構成する場合について説明した。本発明はこのように４つのピストンで第１、第２グループを構成する場合に限らず、３つのピストンで第１、第２グループを構成する場合、６つのピストンで第１、第２グループのピストンを構成する場合、８つのピストンで第１、第２グループのピストンを構成する場合など種々の構成が採用可能である。

ヘッドハウジング３０は図１に示すように円筒形状（矩形形状であっても良い）のハウジング内筒３０ａと、この内筒に嵌合（密嵌）したハウジング外筒３０ｂとカバー外筒３０ｃで形成されている。ハウジング内筒３０ａはダイキャストなどの成型品で形成され、中心部に前述の回転カム２２（作動カム手段）を収納する空間が形成されている。
このハウジング内筒３０ａの外周４カ所をボーリング加工などでシリンダ孔３３を穿孔し、このシリンダにピストン３９を嵌合した後にその外周にハウジング外筒３０ｂを嵌合（圧入、シーリング嵌合或いは溶接）する。

するとピストンクラウン部は密閉されたシリンダ孔３３に嵌合され、シリンダ端部（エンド部）は、回転カム２２を収容する中心部の空間に臨む。なお、このように形成されたがシリンダ３３には、ピストン３９が下死点と上死点との間で往復動可能に嵌合される。そして下死点の近傍には、吸気口（不図示）が設けられ、ピストンは下死点に位置するとき外部の流体をシリンダ内に流入する。
尚、本願発明に於ける吸気方法には２種類あり（弁ありタイプ、下死点より穴から吸気方法）何れの構成を用いることが可能であり、このような構成により装置のコンパクト化を実現することが可能となる。

「作動弁の構成」
前述の各シリンダにはハウジング内筒３０ａに吐出口３５を有する連通口が穿設してあり、この吐出口３５に逆止弁２６が連結してる。円筒形状のハウジングの面に外周面に板バネ状の逆止弁２６を配置し、固定ビス２７で固定している。これによって逆止弁２６の取り付け動作が簡単であると同時に、ガス抜きなどの点検時に補修作業が容易である。

上述した作動カム手段２２と連動リンク手段２４とは、第１グループのピストン３９ａ、３９ｃが上死点に位置するとき、第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄが下死点に位置するように連動リンク手段２４が連結されている。これと共に作動カム手段を構成する円筒カムは第１グループのピストンと係合するとき第２グループのピストンとは、非係合となるように位置決めされている。

上述した連動リンク手段を構成するリンク部材２４は、図２に示すように第１、第２グループのピストンに植設した連結ピンに回動可能に連結され、互いに隣接するピストンを連結する連環状リンク（平行四辺形リンク構造）を採用している。
このようなリンク機構では、各リンクが円滑な四辺形運動を実行するためには、ピストンに植設した連結ピン位置ズレと、各リンクセグメントの製作誤差でガタつきのない緊密な嵌合条件と円滑な運動を確保する必要がある。
このため図示の装置は連結ピン．との嵌合部にクリアランスを設け、このクリアランスをハウジング側に設けた調節ネジで微調整している（図２（ｂ）参照）。これによって、平行四辺形リンクは、各ピストンに連結される位置と、円滑な運動が保証されている。

［作用の説明］
図５及び図６はポンプ機構の動作状態を示す説明図であり、図５は第１グループのピストン３９ａ、３９ｃが上死点に位置し、第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄが下死点に位置する状態を示している。

このホームポジションで第１グループのピストン３９ａ、３９ｃは回転カム２２と係合し上死点位置に位置保持されている。同時にこの状態で第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄはカム面２２ｘと非係合状態に位置付けられている。

そこで図５の状態で回転カム２２を時計方向に回転すると、第１グループのピストン３９ａ、３９ｃはカム面２２ｘから離れ第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄはカム面２２ｘと当接を開始する。
そして回転カム２２の回転に伴って第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄは、図示下死点から上死点の方向に移動し、吸気口から導入された流体を圧縮する。この第２グループのピストンによる圧縮動作で生ずる振動は、シリンダ次いでハウジングの順に伝搬される。

このとき第１グループのピストン３９ａ、３９ｃは回転カム２２と非係合状態となるが、連動リンクの作用で第１グループのピストンは上死点から下死点に、第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄの移動に従動して移動する。

このように回転カム２２の作用で第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄは下死点から上死点に往方向に移動する。このピストンの移動に連動して連動リンク部材２４の作用で第１グループのピストン３９ａ、３９ｃは上死点から下死点に復方向に従動する。

このとき第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄの力は一方は、図示右方向（Ｆ）に他方は図示左方向（−Ｆ）に互いに反対の方向に作用する。従って、装置に伝搬される振動は互いに打ち消されて低振動となり同時に低騒音となる。

図６は第２グループのピストン３９ｂ、３９ｄが回転カム２２と係合を開始し、第１グループのピストン３９ａ、３９ｂが非係合となる状態を示す。この状態で回転カム２２を時計方向に回転すると第１グループのピストンは下死点から上死点に徐々に移動する。このピストン動作で、第１グループのシリンダ内に流入した流体は圧縮され、吐出口から噴出される。このとき、第２グループのピストンは連動リンク部材の作用で上死点から下死点に連動して移動する。

図７及び図８は前述したポンプ機構と異なる実施の態様を示す説明図である。そこで図７は、前述の実施形態と同一のポンプ機構を示す概念図である。同図において第１、第２グループの４つのシリンダ３３（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ）は同一平面上に放射方向に配列されている。各シリンダには第１、第２グループのピストン３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄが嵌合されている。
第１グループのピストンは、互いに対向する方向に、第２グループのピストンも互いに対向する方向に配置されている。そして各ピストンは隣接するピストン同士が連動リンク部材で連結され、リンクセグメントはそれぞれ回動自在に軸連結されている。

このような構成において前述したように下死点に位置するグループのピストンを作動カム手段で上死点に向けて往方向に移動する。するとこの往方向に移動するピストンに連動して他のグループのピストンは上死点から下死点に従動する。

図７（ｂ）は、同一平面上に３つのシリンダ５２ａ、５２ｂ、５２ｃを配置し、各シリンダ５２に嵌合したピストンを、２つの第１グループピストン５１ａ、５１ｃと１つの第２グループピストン５１ｂに区分する。
そして第１、第２第３ピストン５１を同図に示すように作動カム５５に係合する。この作動カム５５は、前述した第１実施形態と同一の回転カムで構成してある。作動カムは第１グループのピストン５１ａ、５１ｃと第２グループのピストン５１ｂを相反的に下死点から上死点に移動させるように楕円形状のカム面で形成されている。

これと共に第１グループのピストンと第２グループのピストンは、連動リンク部材．で互いに連結されている。このとき連動リンク部材は、図示のように四辺形リンク構造に形成され、各ピストンに植設された連結ピン５３ａ、５３ｂ、５３ｃでリンクセグメントは回動可能に連結され、この１つの連結点は装置フレームにスライダブルに支持されたがスライダ部材５６に軸連結されている。

このような構造で連動リンク部材は、前述した平行四辺形リンクと同様のリンク動作を行う。このときスライダ部材．はポンプ動作を行なうことなく、四辺形リンクの運動規制を果たすこととなる。

図８（ａ）（ｂ）はさらに異なる実施の形態を示し、（ａ）は８連のピストン動作を示し、同一平面上に図示のように８つのシリンダが配置され、各シリンダ４８（４８ａ〜４８ｈ）には、ピストン４９（４９ａ〜４９ｈ）が嵌合されている。そして隣接するピストンはクランク部材で一体に連結され、各クランク部材は装置ハウジングにスライダブリーに支持されていると共に四辺形リンクから成る連動リンク部材５０で連結されている。

このような構成において、第１グループのピストン第１（４９ｇ）、第２（４９ｈ）及び第５（４９ｃ）、第６（４９ｄ）を下死点から上死点に作動カム手段４６で移動する。第１グループピストンの往方向動作に連動して、第２グループのピストン第３（４９ａ）第４（４９ｂ）及び第７（４９ｅ）第８（４９ｆ）は上死点から下死点に復方向に移動する。この復方向移動は連動リンク部材の作用であり、前述した四辺形リンクの連動動作で実行される。

次に図８（ｂ）には、互いに距離を隔てて前後に平行に配置される第１平面と第２平面に複数のシリンダを放射状に配置する。
図示のものは実線で示す第１平面に第１グループのピストン５８ａ５８ｃと第２グループのピストン５８ｂ５８ｄが配列されている。各ピストンは連動リンク部材６３で連結され、第１グループ第２グループのピストンは相反的に作動カム６２と係合するように配置されている。
次に第１平面と距離を隔てて並行する第２平面に点線で示す第３グループのピストン５９ａ５９ｃと第４グループのピストン５９ｂ、５９ｄを配列する。そしてこの第３第４グループのピストンを連動リンク部材６４で連結し、同時に第３、第４グループのピストンは相反的に作動カム６１と係合するように配置する。

そこで、上記第１平面の作動カム６２と第２平面の作動カム６１は同一の駆動回転軸に連結され、この駆動回転軸には、図示しない駆動モータが連結されている。
なお、第１平面の作動カム６２と第２平面の作動カム６１は、図示のように位相差を形成して配置されている。これは、駆動モータの負荷を平滑化するためである。

なお、本発明にあって作動カムのカム面と複数のピストンは、所定角度範囲で互いに係合し、異なる角度範囲では非係合となる形状に構成する場合を説明した。これは連動リンク部材と、作動カム部材がそれぞれピストンを作動する運動が互いに干渉することも避ける為であり、この部材相互の干渉は、必ずしもカム面を係合領域と非係合領域に形成する必然性はなく、逆に連動リンク部材を図９に示すように構成しても良い。

図９は、前述した第一実施形態における連動リンク部材を示す。四辺形リンク機構で形成された連動リンク部材は、少なくともその１節を、長孔６６と、これに嵌合する連結ピン２１ｃで形成し、隣接するリンク部材間に付勢スプリング６７を配置する。
これによって四辺形リンクは各ピストンのレシプロ運動を連動して実行させるが、作動カム面と寸法誤差、ガタつき、摩耗などで運動の干渉が生じたとき長孔６６に沿って連結ピン２５ｃが移動し、動作不良を招くことがない。
従って、作動カム部材は、そのカム面を楕円形状など左右対称な形状で構成することができその製作が容易である。また、連結リンク部材を構成する機構として、付勢スプリング（バネ）を用いる場合を示したが、弾性体（ゴム等）を使用することも可能である。

なお、本発明にあって複数のシリンダと、そのシリンダに嵌合したピストンを、前述の実施形態では第１、第２グループのピストン３９をリンク部材２４で連結し、このリンク連結とは別に、第１、第２グループのピストンを相反的に往方向に移動するように各ピスト３９ａ〜３９ｄと作動カム２２を直接係合する作動機構を説明した。

この実施形態に代えて図９ （ｂ） のように複数のピストン７０ａ〜７０ｄを、第１グループ（７０ａ、７０ｃ）と第２グループ（７０ｂ、７０ｄ）に区分し、第１グループのピストンの動作で第２グループのピストンが連動するようにリンク機構で連結する。
図示のものは第１ピストン７０ａと第２ピストン７０ｂを第１リンク７１ａで、第２ピストン７０ｂと第３ピストン７０ｃを第２リンク７１ｂで、第３ピストン７０ｃと第４ピストン７０ｄを第３リンク７０ｃで、第４ピストン７０ｄと第１ピストン７０ａを第４リンク７１ｄで連結する。

そしてこの平行四辺形に連結された第１から第４リンク７１ａ〜７１ｄを作動カム７２で、第１グループピストン（７０ａ、７０ｃ）、次いで第２グループピストン（７０ｂ、７０ｄ）の順に相反的に往方向に移動させるようにリンク機構７１と作動カム７２を係合させる。
すると、リンク機構７１は同図実線状態からが破線状態に変形する。この動作で第１、第２グループのピストンは、一方が往方向に他方が復帰方向に移動する。
このように構成することによって各ピストン７０にリンク機構７１と作動カム７２をそれぞれ連結する必要がなく、装置を小型コンパクトに構成することができる。

Ａ ペンシル型エアコンプレッサ
１０ 外装ハウジング
２０ 駆動部ハウジング
２２ 作動カム手段（回転カム）
２３ 連動リンク手段（連動リンク機構）
２４ リンク部材
２４ａ 第１リンクセグメント
２４ｂ 第２リンクセグメント
２４ｃ 第３リンクセグメント
２４ｄ 第４リンクセグメント
２５ 連結ピン
３０ ポンプヘッド部ハウジング（ヘッドハウジング）
３０ａ ハウジング内筒
３０ｂ ハウジング外筒
３３ シリンダ（３３ａ〜３３ｄ）
３５ シリンダ孔
３９ ピストン
３９ａ 第１ピストン（第１グループ）
３９ｂ 第２ピストン（第２グループ）
３９ｃ 第３ピストン（第１グループ）
３９ｄ 第４ピストン（第２グループ）
４５ 駆動回転軸（変形例）
４６ 偏心カム
４７ クランクロッド
４８ シリンダ
４９ ピストン
５０ リンク部材

Claims (8)

1. 複数のシリンダと、
   前記シリンダ内を往復運動するピストンと、
   前記ピストンの往復運動で前記シリンダ内に流体を供給、排出する弁機構と、
   前記ピストン間を連結する連動手段と、
   前記ピストンを直線方向に駆動する駆動手段と、
   を備え、
   前記シリンダと前記ピストンは略平面上に配置され、
   前記連動手段は、
   前記平面上から離れた位置に配置されていることを特徴とする流体吸排ポンプ機構。
2. 前記複数のシリンダは、略同一平面上に配列され、
   作動カム手段は、前記駆動モータの回転で回転運動するカム部材で構成され、
   このカム部材は、前記駆動モータの回転で第１グループのピストンと第２グループのピストンを所定の位相差で往方向に移動し、
   前記連動手段は、前記往方向に移動するピストンに連動して異なる他のグループのピストンを復帰方向に移動することを特徴とする請求項１に記載の流体吸排ポンプ機構。
3. 前記複数のシリンダは、略同一平面上に所定角度で放射状に配列され、
   前記ピストンは、互いに対向するシリンダに嵌合したピストンが同一グループに属するように前記作動カム手段と連動手段に係合していることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体吸排ポンプ機構。
4. 前記複数のシリンダは、
   互いに対向するように配置された２対のシリンダで構成され、
   対向する１対のシリンダに嵌合するピストンで第１グループが、
   対向する他の１対のシリンダに嵌合するピストンで第２グループが
   構成され、
   前記作動カム手段は、
   前記第１グループのピストンと、前記第２グループのピストンを位相差を形成して往方向に移動するように係合する回転カムで構成され、
   前記連動手段は、
   前記第１、第２グループのピストンを、往方向に移動するグループのピストンの運動で他のグループのピストンを復帰方向に連動するように互いに連結するリンク部材で構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の流体吸排ポンプ機構。
5. 前記第１、第２グループは、４つのピストンで構成され、
   前記連動手段を構成するリンク部材は、
   前記４つのピストンを連環状に連結する四辺形リンクで構成され、
   各リンクセグメントは互いに回動可能に連結されていることを特徴とする請求項４に記載の流体吸排ポンプ機構。
6. 前記回転カムは、
   前記第１、第２グループの各ピストンに対し係合する角度領域と、非係合の角度領域を有し、
   前記リンク部材は、互いに隣接するピストンを連結する連環状セグメントで構成され、各セグメント同士は回動可能に連結され、
   前記非係合のカム面は、
   前記リンク部材の運動を妨げない運動クリアランスを形成することを特徴とする請求項４又は５に記載の流体吸排ポンプ機構。
7. 前記リンク部材は、
   互いに隣接するリンクセグメントが回動自在に連結され環状に連鎖する連環状リンクで構成され、
   互いに隣接するリンクセグメントの少なくとも１対は、長穴と連結ピンで結合されていると共に、この長穴と連結ピンを結合方向に付勢する付勢スプリングが設けられ、
   前記付勢スプリングは、前記回転カムの運動を妨げない運動クリアランスを形成することを特徴とする請求項４又は５に記載の流体吸排ポンプ機構。
8. 装置ハウジングと、
   前記装置ハウジングに配置され、駆動モータに連結された駆動回転軸と、
   前記駆動回転軸に取り付けられた回転カムと、
   前記装置ハウジングに前記駆動回転軸を中心に放射状に配列された複数のシリンダと、
   前記シリンダに嵌合され第１、第２のグループに区分されたピストンと、
   前記ピストンの往復動で前記各シリンダ内に吸排気する作動弁と、
   前記各ピストンを連結するリンク部材と、
   を備え、
   前記回転カムが前記第１グループのピストンを往方向に移動するとき、前記リンク部材は前記第２グループのピストンを復方向に移動し、
   前記回転カムが前記第２グループのピストンを往方向に移動するとき、前記リンク部材は前記第１グループのピストンを復方向に移動するように連結されていることを特徴とするエアコンプレッサ。

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