特開 2017-129140 空気圧縮機のシリンダ排気構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-129140(P2017-129140A)

(43)【公開日】2017年7月27日

(54)【発明の名称】空気圧縮機のシリンダ排気構造

(51)【国際特許分類】

   F04B 39/10 20060101AFI20170630BHJP

   F04B 39/12 20060101ALI20170630BHJP

   F04B 35/01 20060101ALI20170630BHJP

【ＦＩ】

   F04B39/10 E

   F04B39/12 C

   F04B39/12 D

   F04B35/01 C

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-5758(P2017-5758)

(22)【出願日】2017年1月17日

(31)【優先権主張番号】105101447

(32)【優先日】2016年1月18日

(33)【優先権主張国】TW

(71)【出願人】

【識別番号】501164676

【氏名又は名称】周 文三

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】周 文三

【テーマコード（参考）】

3H003

3H076

【Ｆターム（参考）】

3H003AA02

3H003AB07

3H003AC02

3H003CB02

3H003CC07

3H003CD02

3H003CD03

3H076AA02

3H076BB22

3H076CC41

3H076CC93

(57)【要約】

【課題】シリンダの空気貯蔵チャンバに進入する単位時間当たりの圧縮空気量が増大する、空気圧縮機のシリンダ排気構造を提供する。
【解決手段】空気圧縮機のシリンダ排気構造であって、空気圧縮機は、モータ１２を固定するメインフレーム１１と、ピストン本体１４が動作するシリンダ２とを有する。シリンダ２は、ピストン本体１４を入り込ませる開口２０を一端に有し、排気孔５，６を有する頂壁が他端に設けられる。モータ１２が回転すると、ピストン本体１４がシリンダ２内で往復運動して圧縮空気が発生し、頂壁の排気孔５，６を介して圧縮空気が空気貯蔵ユニット３の空気貯蔵チャンバ内に進入する。シリンダ２の頂壁には、複数個の排気孔が形成される。複数個の排気孔は、シリンダ２及びメインフレーム１１とプラスチック材料により一体成形されて別体構造に形成される。シリンダ２の頂端には、環状ショルダ２２が設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気圧縮機のシリンダ排気構造であって、
前記空気圧縮機は、モータを固定するメインフレームと、ピストン本体が動作するシリンダと、を有し、前記シリンダは、前記ピストン本体を入り込ませる開口を一端に有し、排気孔を有する頂壁が他端に設けられ、前記モータが回転すると、前記ピストン本体が前記シリンダ内で往復運動して圧縮空気が発生し、前記頂壁の前記排気孔を介して圧縮空気が空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバ内に進入し、
前記シリンダの前記頂壁には、複数個の排気孔が形成され、
前記複数個の排気孔は、前記シリンダ及び前記メインフレームとプラスチック材料により一体成形されて別体構造に形成され、前記シリンダの頂端には、環状ショルダが設けられ、前記環状ショルダの外周側部には、環状の外周フランジが延設され、前記外周フランジ及び前記シリンダの頂端には、係合溝が形成され、前記空気貯蔵ユニットには、互いに対向した２個の嵌合クランプが設けられ、前記空気貯蔵ユニットの内側平面には、互いに離間した複数個の縦ピンが下方へ延びるように設けられ、前記空気貯蔵ユニットの前記嵌合クランプが前記シリンダの前記係合溝に係合されることを特徴とする空気圧縮機のシリンダ排気構造。

【請求項2】

前記排気孔の穴径Ｘ，Ｙ，Ｚは、Ｘ＝Ｙ＝Ｚの関係にあることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。

【請求項3】

前記複数個の排気孔は、同じ構造を有するバルブ機構をそれぞれ有し、
前記バルブ機構は、弁体及びばねにより構成され、
前記弁体は、前記排気孔をそれぞれ閉止することを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。

【請求項4】

前記ばねは、前記弁体上にそれぞれ設置され、
前記空気貯蔵ユニットに設けた互いに離間した３本の縦ピンは、前記ばねの端部に嵌入され、
前記３本の縦ピンの末端が僅かな距離で前記弁体の上方に位置するため、前記弁体の開閉動作の跳ね上げ高さが制限され、圧縮空気の吸気量を制御し、
前記弁体は、前記ばねの付勢力により前記排気孔を完全に閉止することを特徴とする請求項３に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。

【請求項5】

前記複数個の排気孔は、同じ構造を有するバルブ機構をそれぞれ有し、
前記バルブ機構は、Ｏリング、ばね及びばね片により構成されることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。

【請求項6】

前記ばね片は、根元部を有し、各前記排気孔に対応したブランチが放射状に外方へ延び、前記Ｏリングが各前記排気孔にそれぞれ設置され、前記ばね片の前記根元部の位置決め孔が前記シリンダの前記頂壁上に設けた位置決めブロックに固定されると、前記ブランチが前記Ｏリングに圧接され、前記排気孔が前記ブランチによりそれぞれ閉止され、
前記ブランチの面積は、前記排気孔の面積に等しいことを特徴とする請求項５に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。

【請求項7】

前記ばね片は、根元部を有し、各前記排気孔に対応したブランチがツリー状に外方へ延び、前記ばね片の前記根元部が前記シリンダの前記頂壁上に設けた位置決めブロックに固定されると、前記排気孔が前記ブランチによりそれぞれ閉止され、
前記ブランチの面積は、前記排気孔の面積に等しいことを特徴とする請求項５に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。

【請求項8】

前記排気孔の穴径Ａ，Ｂ，Ｃは、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係にあることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気圧縮機のシリンダ排気構造に関し、特に、シリンダに複数個の排気孔が形成され、複数個の排気孔は、ピストン本体が動作するシリンダ及びモータを固定するメインフレームがプラスチック材料により一体成形され、空気圧縮機が発生させる圧縮空気が複数個の排気孔を介して空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバに進入し、シリンダの空気貯蔵チャンバに進入する単位時間当たりの圧縮空気量が増大し、排気孔を介して圧縮空気が速やかに空気貯蔵チャンバ内に進入するため、ピストン本体の動作がスムーズとなり、ポンピングの効率が高まる、空気圧縮機のシリンダ排気構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の空気圧縮機の構造は、基本的にシリンダを有する。シリンダ内でピストン本体が往復運動すると圧縮空気が発生する。発生した圧縮空気は、シリンダの排気孔を介してバルブ機構を押動し、圧縮空気を貯蔵する空間に圧縮空気が進入する。この空間は、空気貯蔵ユニット（又は空気タンク）内の空間でもよい。空気貯蔵ユニットは、排気口を有し、排気口を介して圧縮空気が気体被注入物へ注入されてポンピング動作が完了する。従来技術において、シリンダと空気貯蔵ユニットとの間に設けられた中間壁には、単一の排気孔のみが形成され、バルブ機構により排気孔の開閉を制御する。バルブ機構は、弁体及びばねで構成される。ピストン本体が発生させる圧縮空気により弁体を押動してばねを圧縮し、圧縮空気が空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバ内に進入し、空気貯蔵チャンバ内に溜められた圧縮空気が弁体に対して背向圧を発生させ、ポンピングを行う際に背向圧が弁体の開く動作を妨げ、相対的にピストン本体の動作により発生する圧縮空気により、弁体を押動するときに抵抗力が発生して動作が円滑でなくなり、ピストン本体が作動するときに発生する抵抗力が大きくなってポンピング速度が遅くなり、空気圧縮機のモータは過熱し易く、モータの運転効率が下がってモータが焼損してしまう虞があった。そのため本発明者は、上述したような従来の空気圧縮機のシリンダ構造の問題点について研究し、長年の努力により本発明を完成させた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の主な目的は、空気圧縮機のシリンダに複数個の排気孔を形成し、複数個の排気孔は、ピストン本体が動作するシリンダ及びモータを固定するメインフレームとプラスチック材料により一体成形されて別体構造に形成される、空気圧縮機のシリンダ排気構造を提供することにある。
本発明の他の目的は、空気圧縮機が発生させる圧縮空気が前記複数個の排気孔を介して空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバに進入し、シリンダの空気貯蔵チャンバに進入する単位時間当たりの圧縮空気量が増大する、空気圧縮機のシリンダ排気構造を提供することにある。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係るメインフレーム、シリンダ及び排気孔を一体成形した状態を示す斜視図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係るメインフレーム及びシリンダの別の角度からの斜視図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に係るシリンダ、バルブ機構及び空気貯蔵ユニットを示す分解斜視図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態に係る複数個の排気孔を有するシリンダを示す平面図である。

【図5】図５は、図４の排気孔上に弁体を設置した状態を示す平面図である。

【図6】図６は、本発明に係るシリンダに結合した空気貯蔵ユニットを示す平面図である。

【図7】図７は、図６の線Ａ−Ａに沿った断面図である。

【図8】図８は、図３のシリンダに結合した空気貯蔵ユニットを歯車側から見たところを示す平面図である。

【図9】図９は、本発明に係るシリンダ、空気貯蔵ユニット及び別のバルブ機構を示す分解斜視図である。

【図10】図１０は、複数個の排気孔にＯリングが設置されたシリンダを示す平面図である。

【図11】図１１は、図１０の排気孔上にばね片が設置された状態を示す平面図である。

【図12】図１２は、本発明の他の実施形態に係る空気圧縮機のシリンダ排気構造の穴径が異なる複数個の排気孔のシリンダを示す平面図である。

【図13】図１３は、図１２の排気孔上にばね片が設置された状態を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0005】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３を参照する。図１〜図３に示すように、本発明の一実施形態に係る空気圧縮機は、ピストン本体１４が動作するシリンダ２及びモータ１２を固定するメインフレーム１１がプラスチック材料により一体成形され、別体構造に形成される。シリンダ２は、ピストン本体１４を入り込ませる開口２０を一端に有し、排気孔を有する頂壁２１が他端に設けられる。メインフレーム１１は、上円孔１１１及び下円孔１１２を有する。上円孔１１１には、モータ１２が固定される。下円孔１１２には、歯車１３が嵌合される。モータ１２が歯車１３を回転させると、歯車１３によりシリンダ２内のピストン本体１４が駆動される。モータ１２が回転すると、ピストン本体１４がシリンダ２内で往復運動して圧縮空気が発生し、頂壁２１の排気孔を介して空気貯蔵ユニット３内に圧縮空気が進入する。空気貯蔵ユニット３は、発生させた圧縮空気を溜めるために用いることができる。空気貯蔵ユニット３には、１個又は複数個の排気マニホールドが設けられる。排気マニホールドは、例えば、圧力計３０に接続されるマニホールド３１、ガス抜き弁３２に接続されるマニホールド３３、気体被注入物に接続されるフレキシブル管（図示せず）であるマニホールド３４である。

【0006】

図１〜図７を参照する。図１〜図７に示すように、本実施形態のシリンダ２の排気孔は、排気孔が単一であった従来技術と異なり、頂壁２１に形成された複数個の排気孔である。複数個の排気孔は、前述したシリンダ２及びメインフレーム１１とプラスチック材料により一体成形される。本実施形態の複数個の排気孔は、排気孔４，５，６でもよい。これら複数個の排気孔４，５，６は、同じ穴径を有する空気孔（図４を参照する）でもよい。例えば、排気孔４の穴径がＸであり、排気孔５の穴径がＹであり、排気孔６の穴径がＺであるとき、Ｘ＝Ｙ＝Ｚの関係にある。前述した排気孔４，５，６は、開いた状態又は閉じた状態にあり、各排気孔が属するバルブ機構により制御される。本実施形態のバルブ機構は、弁体及びばねにより構成される。前述した排気孔４，５，６は、弁体９２，９３，９４によりそれぞれ閉止される（図５を参照する）。ばね８２，８３，８４は、弁体９２，９３，９４上にそれぞれ設置される（図７を参照する）。シリンダ２の頂端には、環状ショルダ２２が設けられる。環状ショルダ２２の外周側部には、環状の外周フランジ２２１が延設される。外周フランジ２２１及びシリンダ２の頂端には、係合溝２２２が形成される。図１及び図２を参照する。図１及び図２に示すように、前述した空気貯蔵ユニット３の内側平面には、互いに離間した複数個の縦ピン３７，３８，３９が下方へ延びるように設けられている（図３を参照する）。空気貯蔵ユニット３には、互いに対向した２個の嵌合クランプ３５が設けられ、空気貯蔵ユニット３の嵌合クランプ３５がシリンダ２の係合溝２２２に係合される。図８に示すように、前述した空気貯蔵ユニット３に設けた互いに離間した３本の縦ピン３７，３８，３９は、前述したばね８２，８３，８４の端部に嵌入され、３本の縦ピン３７，３８，３９の末端が僅かな距離で前述した弁体９２，９３，９４の上方に位置するため、弁体９２，９３，９４の開閉動作の跳ね上げ高さが制限され、圧縮空気の吸気量を制御する。また、前述した弁体９２，９３，９４は、ばね８２，８３，８４の付勢力により排気孔４，５，６を完全に閉止した後、空気貯蔵ユニット３とシリンダ２とを一体成形するが、このような初期結合動作は図６及び図８に示される。

【0007】

図７及び図８を参照する。図７及び図８に示すように、シリンダ２内でピストン本体１４が往復運動して発生させた圧縮空気が、等しい穴径を有する排気孔４，５，６上の弁体９２，９３，９４を押動するとばね８２，８３，８４が圧縮され、排気孔４，５，６を介して空気貯蔵ユニット３の空気貯蔵チャンバ３６内へ圧縮空気が進入する。シリンダ２のピストン本体１４の動作を開始してから終了するまでの期間、初期のポンピング動作で発生させる圧縮空気が排気孔４，５，６を介して空気貯蔵チャンバ３６内へ速やかに進入し、シリンダ２の空気貯蔵チャンバ３６へ進入する単位時間当たりの圧縮空気量が増大する。ポンピングの中期及び後期段階では、既に大量の圧縮空気が空気貯蔵チャンバ３６内に進入しているため、空気貯蔵チャンバ３６内の圧縮空気が弁体９２，９３，９４に対して反作用力を発生させるが、この反作用力のことを本明細書中では「背向圧」と表す。このような背向圧は、弁体９２，９３，９４が開くことを抑制し、ピストン本体１４が圧縮空気を押し出す際の抵抗力が大きくなるが、本実施形態はシリンダ２の頂壁２１が有する複数個の排気孔と、それらに対応する弁体９２，９３，９４とを組み合わせ、空気貯蔵チャンバ３６内の背向圧により弁体９２，９３，９４が圧力を受け、空気貯蔵チャンバ３６内の背向圧が減ると、シリンダ２内で発生し続ける圧縮空気が排気孔４，５，６を介して空気貯蔵チャンバ３６内へ進入する。そのため全体的に、ピストン本体１４の動作が円滑となってポンピング効率が高まり、ポンピング速度を高めることができる。

【0008】

本発明の他の実施形態において、バルブ機構には、図３の弁体９２，９３，９４が設けられず、複数個の排気孔４，５，６上にはＯリング４１，５１，６１及びばね片７が設けられている（図９〜図１１を参照する）。ばね片７が根元部７０を有し、各排気孔４，５，６に対応したブランチ７２，７３，７４が放射状に外方へ延び、Ｏリング４１，５１，６１が各排気孔４，５，６にそれぞれ設置され、ばね片７の根元部７０の位置決め孔７１がシリンダ２の頂壁２１上に設けた位置決めブロック２４に固定されると、ブランチ７２がＯリング４１に圧接され、ブランチ７３がＯリング５１に圧接され、ブランチ７４がＯリング６１に圧接され、排気孔４，５，６がブランチ７２，７３，７４によりそれぞれ閉止される（図１１を参照する）。ブランチ７２，７３，７４の面積は、排気孔４，５，６の面積に等しい。

【0009】

図１２を参照する。図１２に示すように、本発明の他の実施形態に係る空気圧縮機のシリンダ排気構造は、穴径が異なる複数個の排気孔４２，５２，６２がシリンダ２の頂壁２１に形成される。例えば、排気孔４２の穴径がＡであり、排気孔５２の穴径がＢであり、排気孔６２の穴径がＣであるとき、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係にある。前述した排気孔４２，５２，６２は、開いた状態又は閉じた状態にあり、各排気孔が属するバルブ機構により制御される。本発明の他の実施形態のバルブ機構は、Ｏリング、ばね及びばね片により構成される。ばね片７５は、根元部７５０を有し、各排気孔４２，５２，６２に対応したブランチ（ｂｒａｎｃｈ）７５２，７５３，７５４がツリー状に外方へ延び、図１３に示すように、ばね片７５の根元部７５０をシリンダ２の頂壁２１上に設置した位置決めブロック２５に固定し、排気孔４２，５２，６２がブランチ７５２，７５３，７５４によりそれぞれ閉止される。前述したブランチ７５２，７５３，７５４の面積は、排気孔４２，５２，６２の面積に等しい。即ち、排気孔の穴径が大き目である場合、その対応するブランチの面積も大き目であり、排気孔４２はブランチ７５２の面積Ｒに等しく、排気孔５２はブランチ７５３の面積Ｍに等しく、排気孔６２はブランチ７５４の面積Ｎに等しく、Ｒ＞Ｍ＞Ｎの関係にある。ブランチ７５２，７５３，７５４は、前述した排気孔４２，５２，６２を閉止する（図１３を参照する）。

【0010】

上述したことから分かるように、本発明の空気圧縮機のシリンダ排気構造は、空気圧縮機のシリンダと空気貯蔵ユニットとの間に設けた中間壁が単一の排気孔だけを有する従来技術と異なり、シリンダ２の頂壁２１に形成した複数個の排気孔と、排気孔に対応するバルブ機構とを組み合わせ、シリンダ２の空気貯蔵チャンバ３６に進入する単位時間当たりの圧縮空気量を増大させ、排気孔を介して圧縮空気を空気貯蔵チャンバ３６内へ進入させ、ピストン本体１４の動作を円滑にしてポンピングの効率を高めることができる。そのため、本発明は進歩性を有して実用性に優れる。

【符号の説明】

【0011】

２ シリンダ
３ 空気貯蔵ユニット
４ 排気孔
５ 排気孔
６ 排気孔
７ ばね片
１１ メインフレーム
１２ モータ
１３ 歯車
１４ ピストン本体
２０ 開口
２１ 頂壁
２２ 環状ショルダ
２４ 位置決めブロック
２５ 位置決めブロック
３０ 圧力計
３１ マニホールド
３２ ガス抜き弁
３３ マニホールド
３４ マニホールド
３５ 嵌合クランプ
３６ 空気貯蔵チャンバ
３７ 縦ピン
３８ 縦ピン
３９ 縦ピン
４１ Ｏリング
４２ 排気孔
５１ Ｏリング
５２ 排気孔
６１ Ｏリング
６２ 排気孔
７０ 根元部
７１ 位置決め孔
７２ ブランチ
７３ ブランチ
７４ ブランチ
７５ ばね片
８２ ばね
８３ ばね
８４ ばね
９２ 弁体
９３ 弁体
９４ 弁体
１１１ 上円孔
１１２ 下円孔
２２１ 外周フランジ
２２２ 係合溝
７５０ 根元部
７５２ ブランチ
７５３ ブランチ
７５４ ブランチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】