專利名稱：磁力壓縮機及其應用的動力輸出裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關在汽缸端部和活塞頭上設置面對面的磁鐵，在兩磁鐵間發(fā)生引力和斥力作用，活塞頭在汽缸內(nèi)作往復運動，進行流體的吸入和壓縮排出的磁壓縮機。
此外，本發(fā)明也和用上述磁壓縮機得到的高壓空氣驅動葉輪的動力輸出機構有關。
傳統(tǒng)的往復式壓縮機，是用設在外部的電動機使曲軸回轉，通過建桿將曲軸回轉變換成活塞頭在汽缸內(nèi)的往復運動，用活塞頭的往復運動，進行流體的吸入和壓縮排出。
此外，作為動力輸出裝置一例的風動裝置是用自然風沖擊回轉葉輪而回轉的，可用來直接或間接驅動發(fā)電機或泵。
上述傳統(tǒng)的往復式壓縮機，由于為了進行吸入和壓縮排出流體，而用設置在外部的電動機使曲軸回轉，然后將此曲軸的回轉運動變換成活塞頭的往復運動，因而存在不僅帶來裝置大型化，而且使流體的吸入和壓縮排出效率惡化的問題。
此外，對于使用上述傳統(tǒng)的風動裝置的動力輸出裝置，由于只是利用自然風撞擊回轉葉輪使其回轉，利用此回轉驅動例如發(fā)電機、或泵等被驅動設備，存在因風速、風向以及設置場所等自然條件而使回轉力變化，而經(jīng)常不能得到一定的回轉力矩的問題。
因此本發(fā)明目的在于提供能使裝置整體小型化，可靠進行流體的吸入和壓縮排出的磁壓縮機，而且提供利用此壓縮不存在因風速、風向和設置場所等自然條件而使回轉力變化弊病，能經(jīng)常得到一定回轉力矩的動力輸出裝置。
有關本發(fā)明的磁壓縮機，形成在汽缸2的端部設置第1磁鐵，在汽缸2內(nèi)進行往復運動的活塞頭上設置面對此第1磁鐵的第2磁鐵，為了使在此第1磁鐵和第2磁鐵間發(fā)生引力的斥力作用，而進行流體的吸入和壓縮排出，這些磁鐵至少一個用電磁鐵形成，使該電磁鐵磁極的磁性能對應上述活塞頭的往復運動變化。
此外，有關本發(fā)明的動力輸出裝置，包括能得到清潔空氣的空氣凈化裝置，使用此空氣凈化裝置得到凈化的空氣除溫和冷卻的空氣冷卻裝置，從此空氣冷卻裝置吸入空氣和壓縮排出的壓縮機，貯存用此壓縮機得到壓縮的高壓空氣的壓力容器，以及通過噴射充填在此壓力容器內(nèi)的高壓空氣進行驅動的風動裝置。
根據(jù)本發(fā)明的磁壓縮機，能在第1磁鐵和第2磁鐵間發(fā)生引力的斥力作用，使活塞頭往復運動，能有效地將汽缸內(nèi)流體吸入和壓縮排出。
根據(jù)本發(fā)明的動力輸出裝置，能用磁壓縮機對經(jīng)凈化和除濕、冷卻過的空氣進行壓縮，且作為高壓空氣貯存在壓力容器內(nèi)，能用此高壓空氣，不受風速、風向、以及設置場所等自然條件左右的驅動風動裝置，經(jīng)常得取所需的動力。
對附圖的簡單說明

圖1為表示本發(fā)明磁壓縮機一例的主視縱剖面圖，圖2為上述例側視縱剖面圖，圖3為上述例一部分放大主視縱剖面圖，圖4為上述例一部分放大側視縱剖面圖，圖5為表示上述例的整流回路部分的立體分介圖，圖6為對上述例的吸入空氣時的動作作說明的圖，圖7為對上述例的排出壓縮空氣時的動作作說明的圖，圖8為表示將本發(fā)明動力輸出機構用于發(fā)電系統(tǒng)一例的主要組成圖，
圖9為表示上述例空氣凈化裝置的分介立體圖，圖10為表示上述空氣凈化裝置和空氣冷卻裝置的縱剖面圖，圖11為表示上述例的壓力容器的縱剖面圖，圖12為僅將上述例的容器部分用剖切表示的縱剖面圖，圖13為表示上述例風車裝置的主視圖，圖14為表示將上述風車裝置的一部分切去時的主要組成的圖，圖15為表示上述車輪的側視圖，圖16的上述車輪的主視圖，圖17為表示將發(fā)電機安裝在上述風車上狀態(tài)的分介圖。
實施例圖1-7表示本發(fā)明磁壓縮機實施例。
1為磁壓縮機，2是由強磁性金屬制的汽缸，3為設置在汽缸2內(nèi)能自由往復滑動的活塞頭，4為安裝在活塞頭3的上部、為保持強磁力的稀土類永久磁鐵，沿此永久磁鐵4的上下配置磁極，將N極配置在上側。
5為設置在汽缸2的上側，面對永久磁鐵4的N極一側的電磁鐵，此電磁鐵5為通過將線圈5b繞在鐵芯5a上構成，鐵芯5a用作將汽缸2的頭部開口塞住的蓋子。
6為用汽缸2內(nèi)的永久磁鐵4和電磁鐵5圍成的壓縮室，此壓縮塞6就是為吸入作為流體的空氣，并將其壓縮排出的空間。
使與空氣供給管7連通的吸入口2a穿設在構成壓縮室6的汽缸2的壁面上，使與高壓空氣供給管8連通的排氣口2b穿設在面對此吸入口2a的汽缸2的壁面上。
9為具有彈性的非磁性金屬制的吸入閥，該吸入閥9從汽缸2的內(nèi)側把吸入口2a塞住、10為具有彈性的非磁性金屬制的排氣閥，該排氣閥10從汽缸2的外側把排氣口2b塞住。
R為介于汽缸2和活塞頂部3之間，作為潤滑劑的磁性流體，此磁性流體R使活塞頂部3的上側壓縮室6成為完全氣密。此外，此磁性流體R能完全防止因活塞頭3和汽缸2間的磨擦引起的磨損，而省去象以往那樣需要調換潤滑油。
通過將上述永久磁鐵4的N極使成為上側安裝在活塞頭3的上部，使磁性流體R位于永久磁鐵4的S極下側和活塞頭3的接合部，如圖3和圖4所示那樣，成為集合在對潤滑和氣密有效的位置。
11為通過連桿12和活塞頭3連接的曲軸，13a、13b為各別相隔規(guī)定間隔嵌合在曲軸11上的匯電環(huán)，14a、14b為分別安裝在曲軸11的一部周圍上的整流子片，且分別和對應的匯電環(huán)電氣相連接。
15a、15b為分別和對應的匯電環(huán)13a、13b滑動接觸的電刷，且分別與電磁鐵5的線圈5b的兩端電氣相連接。16a、16b為設在兩則、挾拄曲軸11，分別和對應的整流子片14a、14b滑動接觸的電刷，且和圖中未表示的直流電源相連接。
而且，分別將這些電刷15a、15b、16a、16b樹立設置在已安裝在曲軸箱17內(nèi)的支承板18上。
圖8-17表示作為本發(fā)明動力輸出機構實施例的發(fā)電系統(tǒng)。
在該發(fā)電系統(tǒng)中已包含上述構造的磁壓縮機1。
19為載置接合在具有除濕功能的空氣冷卻裝置20上的空氣凈化裝置，且和空氣冷卻裝置20上面的開口連通。此外，空氣冷卻裝置20通過空氣供給管7和壓縮機1相連接。21為通過高壓空氣供給管8和壓縮機1相連的壓力容器，22為通過設置在壓力容器21的高壓空氣輸出端的手動閥23和引出管24而建設的風動裝置，25為靠風動裝置22的回轉力驅動的發(fā)電機，此發(fā)電機25的電力能被用作空氣冷卻裝置20和壓縮機1等的電源，此外，也能適當用它對需要的蓄電裝置臨時充電。
空氣凈化裝置19如圖9和圖10所示，通過在具有空氣吸入口26a的本體26內(nèi)容納過濾構件27，進而用蓋體28將本體26密閉封蓋而成，使過濾構件27的空氣出口和空氣冷卻裝置20上面開口連通。
由于空氣冷卻裝置20通過使制冷劑經(jīng)未圖示的壓縮機，冷凝器，膨脹閥和蒸發(fā)器等循環(huán)而使空氣冷卻除濕，如圖10所示，在其箱體29的底面上設穿通的排水孔29a，將箱體29設置在貯留容器30上。在排水貯留容器30的底面或底部側面上安裝排水用龍頭31。
壓力容器21的構造如圖11，圖12所示那樣。
32是圍繞在金屬制圓筒體33周圍的硬質橡膠制的橡膠管，34為容納橡膠管32的硬質橡膠制容器，使上述橡膠管32的一端和貫穿上述容器34的高壓空氣供給管8相連，另一端和貫穿上述容器34的導出管24相連。此外，在橡膠管32和導向管24的連接部設置使此兩者間能連通和截止的手動閥23。
風動裝置22的構造如圖13-17所示。
35為容納葉輪36的葉數(shù)殼體，在此葉輪殼體35的上部設置使導出管24頂端噴嘴24a插通安裝的噴嘴安裝孔35a，在其下部連通設置使從風動裝置22排出的空氣向空氣凈化裝置19返回返回管37。
38，38為具有以等角度呈輻射方向的半圓形縫槽38a…的葉輪支承板，39為嵌合固定在上述縫槽38a上的葉片，通過用縫槽38a使此葉片39的兩端被挾持在葉輪支承板38，38上，從而形成葉輪36。
40為葉輪殼體35的蓋子，用葉輪殼體35和蓋子40使葉輪36的回轉軸36a能回轉自由地受到支承。
發(fā)電機25的回轉軸25a和葉輪36的回轉軸36a相連，用葉輪36的回轉驅動發(fā)電機25。
首先，在壓縮機1不動作時，預先配置活塞頂部3，使永久磁鐵4處于相對電磁鐵5最接近的狀態(tài)。
而后，在此狀態(tài)，在使電流流入電磁鐵5的線圈5b的場合，構成使和永久磁鐵4面對面的電磁鐵5的磁極上產(chǎn)生N極，使和永久磁鐵4上側的N極間發(fā)生斥力作用。
當在永久磁鐵4和電磁鐵5處于最接近狀態(tài)，使電流流入電磁鐵5的線圈5b時，在永久磁鐵4和電磁鐵5間發(fā)生斥力作用，而使活塞頂部3下降。
當活塞頂部3下降，形成使和整流子片14a接觸的電刷16a和整流子片14b接觸，和整流子片14b接觸的電刷16b和整流片14a接觸時使流向電磁鐵5的線圈5b的電流方向變化，使和永久磁鐵4的N極面對面的電磁鐵5的磁極變成S極，在兩者間發(fā)生引力作用。
然而，由于在活塞頭3下降途程中，因慣性而向最低位置下降，進而通過最低位置。
當活塞頭3通過最低位置轉向上升和上升一定程度時，因兩者間作用的引力，成為使永久磁鐵4被拉向電磁鐵5一邊，與此相隨通過活塞頭3使曲軸11回轉，當成為和整流子片14b接觸的電刷16b和整流子片14b相接觸時，使流入電磁鐵5的線圈5b的電流方向變化到原來的流入方向，使和磁鐵4的N極面對面的電磁鐵5的磁極的極性發(fā)生變化，在兩者間產(chǎn)生斥力作用。
然而，由于在活塞頭3的上升途中，因慣性繼續(xù)向最高位置上升，成為終于通過最高位置。
當活塞頭3通過最高位置轉向下降時，和上述一樣，形成在磁鐵4和電磁鐵5間發(fā)生引力作用。以下一樣，一面反復進行這樣的操作，一面反復在永久磁鐵4和電磁鐵5間發(fā)生斥力和引力作用，使活塞頭3不斷進行往復運動。
此外，在汽缸2內(nèi)的永久磁鐵4和電磁鐵5間形成的壓縮室6，因上述活塞頭3下降而使其內(nèi)部形成負壓。因此，使已成關閉狀態(tài)的吸入閥9打開吸入口2a，使空氣從空氣供給管7流入壓縮室6內(nèi)。
而后，當空氣供給管7內(nèi)壓力和壓縮室6內(nèi)的壓力相等時，使空氣停止流動，活塞頭3開始上升又使吸入閥9關閉。
在此場合，因空氣從空氣吸入口26a被吸入過濾構件27，向空氣冷卻裝置20供給的是已除去灰塵等的清潔空氣，在空氣冷卻裝置20內(nèi)，將冷卻、除濕的空氣引入空氣供給管。
因此，由于在汽缸2活塞頭3之間防止灰塵進入，而且，壓縮室6因受到冷卻空氣冷卻，因而不需要為壓縮機1設置專用冷卻裝置。
此外，在空氣冷卻裝置20，因不會使空氣冷卻到零度以下，使箱體29上的水分結露，使此結露的水分從箱體29的排水孔29a向貯、排水容器滴下和貯存。其結果，使空氣得到除濕。
接著，由于活塞頭3上升而使壓縮室6的內(nèi)部空氣被壓縮，且使呈關閉狀態(tài)的排氣閥10打開，將高壓空氣經(jīng)排氣口26引入高壓空氣供給管8，形成將此高壓空氣慢慢貯存在壓力容器21內(nèi)。
這樣，通過反復交替形成打開和關閉吸入閥9和排氣閥10，從壓縮室1通過高壓空氣供給管8將高壓空氣貯存在壓力容器21內(nèi)。
而且成為當壓力容器21內(nèi)得到充分壓力后，一面將壓力容器21內(nèi)部保持一定的壓力，通過打開手動閥23通過導出管24，進行噴射高壓空氣。也就是成為即使在打開手動閥23的狀態(tài)，要使壓力容器21內(nèi)保持一定的空氣壓，一面使從壓縮機1流入壓力容器21內(nèi)的高壓空氣和從壓力容器21流出的高壓空氣的量保持相等，一面進行從噴嘴24a噴射高壓空氣。
形成使此高壓空氣從噴嘴24a向葉輪36的葉片39噴射，而回轉驅動裝置22。用此風動裝置22的回轉力驅動發(fā)電機25，輸出需要的電力。
上述實施例中的壓縮機是分別將電磁鐵5和位于活塞頭3上的永久磁鐵4面對面地設置在汽缸2的端部，然而即使分別使面對面地將電磁鐵配置在汽缸蓋和活塞頭3上部，經(jīng)常使活塞頭3上部的電磁鐵的磁極為N極側面對汽缸蓋的電磁鐵5固定，也能取得和上述實施例同樣效果。
在上述實施例中，使用磁性流體R作為安裝在活塞頭3上部的永久磁鐵4和汽缸2的潤滑劑，然而在壓縮室6的氣密性不那么成問題的場合，只要用通常的潤滑油使兩者的潤滑良好就可以。此時，也不限于將活塞頭3上部的永久磁鐵4的N極配置在上側，只要使永久磁鐵和電磁鐵面對面，使電磁鐵相互間面對面就可以。
在上述實施例中是將設置在空氣冷卻裝置20和壓力容器21間的壓縮機1作為單汽缸進行說明，然而也可以作為多汽缸，和設置多臺壓縮機1，從這些壓縮機向壓力容器21導入高壓空氣。通過這樣的構造，能提高壓縮機1的排氣輸出，因此，也能大量地向壓力容器21提供高壓空氣，和穩(wěn)定地進行從壓力容器21噴射高壓空氣。
此外，上述實施例是通過用硬質橡膠管33卷繞在圓筒體32上，且將此橡膠管33放置在硬質橡膠制的容器34內(nèi)而形成壓力容器21，然而，不限于上述實施例，只要是能貯存高壓空氣的壓力容器就可以。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的磁壓縮機，通過在汽缸端部設置第1磁鐵，同時在上述汽缸內(nèi)作往復滑動的活塞頭上設置面對此第1磁鐵的第2磁鐵，為了對應上述活塞頭的往復運動而作而在上述第1磁鐵和第2磁鐵間發(fā)生引力和斥力，用電磁鐵構成上述任一磁鐵而構成，因而能使整個裝置小型化，此外，具有能用作用在兩磁鐵間的引力的斥力直接和有效地吸入和壓縮排出流體的效果。
此外，根據(jù)本發(fā)明的動力輸出機構，由于使空氣凈化，冷卻后向壓縮機供給，經(jīng)常向磁壓縮機供給清潔的空氣，對壓縮機不產(chǎn)生傷害，此外，由于將高壓空氣貯存在壓力容器，然后進行噴射，因而不存在因風速、風向、以及設置場所等自然條件而使回轉力變化那樣的弊病，具有能經(jīng)常以一定的回轉力矩驅動被驅動設備的效果。
權利要求
1.磁力壓縮機，包括汽缸，在汽缸內(nèi)作往復運動的活塞，其特征在于所述汽缸端部設置第1磁鐵，在所述活塞頭上設置面對所述第1磁鐵的第2磁鐵，為了使在上述第1磁鐵和第2磁鐵間發(fā)生引力和斥力作用，和進行流體吸入和壓縮排出，上述磁鐵中至少一個用電磁鐵構成，使此電磁鐵磁極的磁性可以對應上述活塞頭的往復運動變化。
2.動力輸出裝置，包括為得到清潔空氣的空氣凈化裝置，對用此空氣凈化裝置得到的凈化空氣進行除濕和冷卻的空氣冷卻裝置，其特征在于還包括如上述權利要求1所述的磁壓縮機，貯存用此壓縮機壓縮的高壓空氣的壓力容器，通過噴射貯存在此壓力容器內(nèi)的高壓空氣進行驅動的風動裝置。
全文摘要
本發(fā)明磁力壓縮機包含設在汽缸端部的第1磁鐵、設在活塞頭上的第2磁鐵，通過第1磁鐵磁極變化使活塞頭往復運動，應用此壓縮機的動力輸出裝置還包含空氣凈化裝置，空氣冷卻裝置，以及貯存高壓空氣的壓力容器，通過噴射此高壓空氣進行驅動的風力裝置，該壓縮機能有效吸入流體，并使壓縮排出，該動力輸出裝置能不受風速、風向和設置場所等自然條件影響，經(jīng)常得到一定的回轉力矩。
文檔編號F04B39/04GK1078021SQ93100489
公開日1993年11月3日 申請日期1993年1月16日 優(yōu)先權日1992年4月24日
發(fā)明者三上和則, 堀江八榮 申請人:日本宇宙能源株式會社