特許 6169726 空気圧縮機構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6169726

(24)【登録日】2017年7月7日

(45)【発行日】2017年7月26日

(54)【発明の名称】空気圧縮機構造

(51)【国際特許分類】

   F04B 39/00 20060101AFI20170713BHJP

   F04B 41/00 20060101ALI20170713BHJP

【ＦＩ】

   F04B39/00 107A

   F04B41/00 C

   F04B39/00 C

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-555531(P2015-555531)

(86)(22)【出願日】2013年2月7日

(65)【公表番号】特表2016-505114(P2016-505114A)

(43)【公表日】2016年2月18日

(86)【国際出願番号】CN2013071531

(87)【国際公開番号】WO2014121496

(87)【国際公開日】20140814

【審査請求日】2015年8月4日

(73)【特許権者】

【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

【審査官】 松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１９０６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７０４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５９０２０９７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５６５５８８７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−１９３７８５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボックス体と、前記ボックス体の内部に設けられた空気圧縮機とを含む空気圧縮機構造であって、
前記空気圧縮機は、シリンダーと、モータによりシリンダー内で上下往復運動されるピストン本体とを有し、
前記ピストン本体は、ピストンヘッド及びピストン杆を含み、
前記ピストンヘッドの頂端には、平坦面である頂端壁が形成され、
前記頂端壁上には、前記ピストンヘッドを貫通する通気孔が形成され、
前記頂端壁から前記ピストンヘッドを貫通せずその内部に向かって凹んで、かつ前記通気孔と非連通の緩衝空気受空間が形成されることを特徴とする空気圧縮機構造。

【請求項2】

前記頂端壁から下方へ延びた前記ピストンヘッドの底端壁が形成され、前記ピストンヘッドの前記頂端壁と前記底端壁との間の外周壁上には凹んだ環状凹溝が形成され、
前記環状凹溝は、前記緩衝空気受空間と非連通状態にあり、
前記ピストンヘッドの前記底端壁には、ピストン杆の第１の端部が接続され、
前記ピストン杆の終端部である第２の端部には、枢着孔が形成され、
前記ピストンヘッドの前記環状凹溝内には、Ｏリングに似た機能を有する気密リングが装着されることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機構造。

【請求項3】

前記頂端壁上には、係合ベースが設けられ、
前記係合ベース上には、弾性ばねが装着され、
前記弾性ばねにより、前記通気孔が閉じられることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機構造。

【請求項4】

前記シリンダーのシリンダー内室の頂端には、頂壁が形成され、
前記頂壁は、前記シリンダー上の空気貯蔵ユニットに貫通された流路を有し、
前記空気貯蔵ユニット上には、複数のマニホールドが設けられ、
一方の前記マニホールドには、ホースが接続され、
他方の前記マニホールドには、圧力表示計が接続され、
さらに別の前記マニホールドには、ガス抜き弁が装着され、
前記ガス抜き弁の最も内側には、圧縮されると変形するハット型ソフトキャップが設けられ、
前記空気貯蔵ユニット内の流路には、バルブ台と、前記バルブ台に当接されたばねと、が設けられることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機構造。

【請求項5】

前記マニホールドに連結された前記ホースは、前記ボックス体に設置された開閉蓋によって、前記ボックス体内に収納されることを特徴とする請求項４に記載の空気圧縮機構造。

【請求項6】

前記ボックス体上には、前記空気圧縮機をオン又はオフするスイッチが設けられ、
前記空気圧縮機上のガス抜き弁の最も内側には、圧縮されると変形するハット型ソフトキャップが設けられ、
前記空気圧縮機の圧力表示計は、前記ボックス体の外表面に露出され、タッチスイッチ内側のプッシュバーがボルトに挿通され、前記ハット型ソフトキャップに当接されることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機構造。

【請求項7】

前記シリンダー内で往復運動する前記ピストン本体が上死点に達すると、前記ピストン本体の前記ピストンヘッドと、前記シリンダー内の頂壁との間に緩衝空間が存在することを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気圧縮機構造に関し、特に、動作中の圧縮機から出力された圧縮空気を安全圧力値範囲内に保持する緩衝空気受空間を空気圧縮機のピストン本体が有し、このような設計により従来の空気圧縮機に圧力安全弁を別途設ける必要がないため、製造コストを減らすことができる。

【背景技術】

【0002】

空気圧縮機は、例えば、エアクッション、タイヤなどの気体注入用途に広く応用する、気体被注入物に気体を注入する装置である。空気圧縮機は小型であるため携行及び設置が容易である上、手持ち式ＤＣ電源供給装置又は自動車のシガレットライターソケットに接続して空気圧縮機に電力を供給することもでき、操作及び使用が非常に容易である。一般に、従来の空気圧縮機の主な構造は、モータによりピストン本体をシリンダー内で往復圧縮させ、圧縮された空気がシリンダーを介して空気貯蔵ユニット内へ送られてから、空気貯蔵ユニット上のマニホールドが接続されたホースを介して気体被注入物上へ接続し、気体を注入する。従来の空気圧縮機の構造の一つは、ピストン本体のピストンヘッドが中実状態である。また、空気圧縮機装置上には圧力安全弁が設けられ、このように設計する目的は、発生する高圧空気の圧力値が気体被注入物に設定した安全圧力値を超える場合、圧力安全弁が自動的に作動し、空気貯蔵ユニット内の高圧空気が機外へ放出され、気体被注入物内へ再び進入することはなく、空気圧縮機装置及び気体被注入物の安全性を維持することができるが、このような圧力安全弁の取り付けにより、メーカーの製造コストが増えて経済性が低かった。

【0003】

本発明者は、圧力安全弁を空気圧縮機装置に取り付けなければならないため、製造コストが増大してしまう欠点がある上、空気圧縮機装置を製造する際、圧力安全弁の保護作用を必要不可欠な考慮要素としなければならず、これに鑑み鋭意研究開発を行い、圧力安全弁を使用しなくとも、従来の製品に圧力安全弁を設けたのと同じ保護効果を有する空気圧縮機装置を開発し、ついに本発明が完成した。
（発明の内容）

【0004】

本発明が解決しなければならない技術的問題は、保護作用を有する圧力安全弁を別途設ける必要がなく、安全保護作用を有する空気圧縮機構造を提供することにある。

【0005】

上述の技術的問題を解決するために、本発明の解決手段は：
空気圧縮機構造は、ボックス体を含む。該ボックス体の内部には、空気圧縮機が設けられる。該空気圧縮機は、モータによりシリンダー内で上下往復運動されるピストン本体を有する。該ピストン本体のピストンヘッドには、通気孔が穿設されて緩衝空気受空間が形成される。

【0006】

上述のピストン本体は、上述のピストンヘッド及びピストン杆を含む。該ピストンヘッドの頂端には、上述の緩衝空気受空間が形成される。該緩衝空気受空間の頂端は開口であり、ピストンヘッドの内部に向かって凹んだ底壁及び周壁が形成され、底壁上には、緩衝空受空間と連通する上述の通気孔及び係合ベースが設けられる。前述の緩衝空気受空間内の係合ベース上には、弾性ばねが装着される。

【0007】

上述の緩衝空気受空間の開口周辺のピストンヘッド頂端には、平坦面である頂端壁が形成される。頂端壁から下方へ延びた該ピストンヘッドの底端壁が形成され、ピストンヘッドの頂端壁と底端壁との間の外周壁上には凹んだ環状凹溝が形成される。該環状凹溝は、緩衝空気受空間と非連通状態にある。ピストンヘッドの底端壁には、ピストン杆の第１の端部が接続される。該ピストン杆の終端部である第２の端部には、枢着孔が形成される。前述のピストンヘッドの環状凹溝内には、Ｏリングに似た機能を有する気密リングが装着される。

【0008】

上述のピストン本体は、上述のピストンヘッド及びピストン杆を含む。ピストンヘッドの頂端には、平坦面である頂端壁が形成される。頂端壁上には、ピストンヘッドを貫通する通気孔が形成される。頂端壁からピストンヘッドの内部に向かって凹んで、通気孔と非連通の上述の緩衝空気受空間が形成される。頂端壁上には、係合ベースが設けられる。前述の頂端壁上の係合ベース上には、弾性ばねが装着される。該弾性ばねにより、前述の通気孔が閉じられる。

【0009】

上述のシリンダーのシリンダー内室の頂端には、頂壁が形成される。該頂壁は、シリンダー上の空気貯蔵ユニットに貫通された流路を有する。空気貯蔵ユニット上には、複数のマニホールドが設けられる。一方のマニホールドには、ホースが接続される。他方のマニホールドには、圧力表示計が接続される。さらに別のマニホールドには、ガス抜き弁が装着される。ガス抜き弁の最も内側には、ハット型ソフトキャップが設けられる。空気貯蔵ユニット内の流路には、バルブ台と、該バルブ台に当接されたばねと、が設けられる。

【0010】

マニホールドに連結されたホースは、ボックス体内に収納され、開閉蓋が閉じられる。

【0011】

上述のボックス体上には、空気圧縮機をオン又はオフするスイッチが設けられる。空気圧縮機の圧力表示計は、ボックス体の外表面に露出される。もう一つのタッチスイッチ内側のプッシュバーがボルトに挿通され、空気圧縮機上のガス抜き弁のハット型ソフトキャップに当接される。

【0012】

上述のシリンダー内で往復運動するピストン本体が上死点に達すると、ピストン本体のピストンヘッドと、シリンダー内の頂壁との間に緩衝空間が存在する。

【0013】

上述の手段を採用した後、本発明に係る空気圧縮機構造は、そのボックス体内の空気圧縮機のピストン本体のピストンヘッドに通気孔が穿設され、緩衝空気受空間が設けられ、ピストン本体が空気圧縮機のシリンダー内で往復直線運動を行い、継続的に発生される空気圧力が気体被注入物の安全圧力値を超えない場合、保護作用を有する圧力安全弁を空気圧縮機に別途設けなくとも、気体被注入物の圧力を安全な圧力値範囲内に保持し、使用が安全で、圧力安全弁を別途設ける必要がない上、製造コストを減らして経済性が高い。

【0014】

本発明で述べる空気圧縮機構造に設置したピストン本体がシリンダー内で往復運動を行って上死点に達し、ピストン本体のピストンヘッドと、シリンダー内部の頂壁との間に緩衝空間が依然存在し、このようなシリンダーのピストン本体は動作がスムーズとなる効果を有する。
（実施方式）

【0015】

本発明の技術手段をさらに説明するために、以下、具体的な実施例により本発明を詳細に説明する。

【0016】

まず、図１、図３及び図６を参照する。図１、図３及び図６に示すように、本発明の空気圧縮機構造は、ボックス体１を含む。ボックス体１の内部には、空気圧縮機が内蔵される（図３を参照する）。空気圧縮機は、ピストン本体６を駆動するシリンダー３と、モータ２１を固定するメインフレーム２０とを有する。メインフレーム２０には、空気圧縮機の動力機構が固定される。動力機構は、モータ２１と、伝動用のピニオン２２と、ギア２３とを含む。ギア２３上の偏心ピン２４は、上述したピストン本体６に連結される。モータ２１により空気圧縮機の動力機構が駆動されると、シリンダー３の内円周壁３４内でピストン本体６のピストンヘッド６１が往復圧縮動作を行い、圧縮された空気が流路３３を介してバルブ台４４を押動するとばね４６が圧縮され、圧縮された空気が空気貯蔵ユニット４内に進入する。本発明の最も主要な特徴は、ピストン本体６のピストンヘッド６１に通気孔６０４が穿設されるとともに、緩衝空気受空間６０を有し、ピストン本体６が空気圧縮機のシリンダー３内で往復直線運動を行って発生し続ける空気圧力は、気体被注入物の安全圧力値を超えることがなく、空気圧縮機には、保護作用を有する圧力安全弁を別途設置する必要はなく、使用者が気体被注入物に対して気体注入を容易に行うことができる上、気体被注入物を保護することもできる。

【0017】

図４及び図５に示すように、本発明の空気圧縮機構造に設置したピストン本体６は、ピストンヘッド６１及びピストン杆６２を含み、ピストンヘッド６１の頂端の一端は開口６０１であり、ピストンヘッド６１の内部へ向かって凹んだ底壁６０２及び周壁６０３を有する緩衝空気受空間６０が形成され、緩衝空気受空間６０内の底壁６０２上には、穿設した通気孔６０４及び係合ベース６０５が設けられている。緩衝空気受空間６０は、開口６０１周辺のピストンヘッド６１頂端に、平坦面である頂端壁６１１が形成され、頂端壁６１１から下方へ延びてピストンヘッド６１の底端壁６１２が形成され、ピストンヘッド６１の頂端壁６１１と底端壁６１２との間の外周壁上には凹んだ環状凹溝６４が形成される。環状凹溝６４は、緩衝空気受空間６０と非連通状態である。ピストンヘッド６１の底端壁６１２は、一定の長さを有するピストン杆６２の第１の端部６２１に接続され、ピストン杆６２の終端部である第２の端部６２２には枢着孔６３が形成される。気密リング６５は、Ｏリングに似た機能を有し、前述のピストンヘッド６１の環状凹溝６４内に装着される。ばね６６は、前述のピストンヘッド６１内の係合ベース６０５上に装着される。

【0018】

本発明の空気圧縮機を実際に使用する際、図３及び図６〜図８に示すように、シリンダー３のシリンダー内空３１の頂端には頂壁３２が設けられる。頂壁３２は、シリンダー３上の空気貯蔵ユニット４に貫通する流路３３を有する。空気貯蔵ユニット４上には、複数のマニホールド４１，４２，４３（図１０のマニホールド４３を参照する）が設けられ、マニホールド４１には、ホース１４が接続される。マニホールド４２には、圧力表示計１２が連結される。マニホールド４３には、ガス抜き弁５が取り付けられる。ガス抜き弁５の最内側にはハット型ソフトキャップ５１が設けられる。空気貯蔵ユニット４内の流路３３には、前述のバルブ台４４と、バルブ台４４上に当接されたばね４６とが設けられる。空気圧縮機全体が前述のボックス体１内に取り付けられる。ボックス体１（図１を同時に参照する）には、空気圧縮機の動作をオン又はオフするスイッチ１１が設けられ、空気圧縮機の圧力表示計１２は、ボックス体１の外表面に露出され、もう一つのタッチスイッチ１３内側のプッシュバー１３１がボルト５２に挿通され、空気圧縮機上のガス抜き弁５のハット型ソフトキャップ５１に当接され、気体被注入物が高めの圧力値である状態下で、ユーザはタッチスイッチ１３を押圧してガス抜き弁５のハット型ソフトキャップ５１に接触される。ハット型ソフトキャップ５１が圧縮されて変形されると、気体被注入物の過剰圧力が、このガス抜き弁５に取り付けたマニホールド４３から排出される。マニホールド４１に連結されたホース１４をボックス体１内に収容し、開閉蓋１５を閉じると（図２を参照する）、収納の美観性を得る。

【0019】

空気圧縮機のピストン本体６は、シリンダー３内で往復直線運動を行い、ピストン本体６が上動行程を行う際、シリンダー内空３１の空気を空気貯蔵ユニット４の空気貯蔵チャンバ４５内へ押出し、マニホールド４１のホース１４から気体被注入物へ出力される。ピストン本体６が下動行程の際、外気によりピストンヘッド６１に穿設された通気孔６０４を介してばね６６を駆動してシリンダー内空３１に流入し、このような動作を繰り返して気体被注入物が気体で充満される。ピストン本体６がシリンダー内空３１で空気を圧縮させる動作状態は、図６及び図７を参照する。本発明のピストンヘッド６１には、緩衝空気受空間６０が設けられ、ピストン本体６が上動行程で上死点に達すると、ピストンヘッド６１の頂端壁６１１がシリンダー内空３１頂端の頂壁３２に当接されるが、緩衝空気受空間６０の存在により緩衝空気受空間の容積に等しい圧縮空気がシリンダー内空３１内に存在する。このような設計は、抵抗力が減ってピストン本体６の動作をよりスムーズにし、気体注入過程でも気体被注入物が安全な圧力値範囲内に維持されるため安全に使用することができる。勿論、本発明のピストン本体６は、シリンダー３にも応用することができ、図９に示すように、空気圧縮機のピストン本体６がシリンダー３内で直進運動を行い、上死点に達すると、ピストン本体６のピストンヘッド６１と、シリンダー３内部の頂壁３２との間にシリンダー内空３１が存在し、このようなシリンダー３のピストン本体６を応用することにより動作をスムーズにすることができる。

【0020】

本発明のピストン本体７は、図１１及び図１２に示す実施例のように、ピストンヘッド７１及びピストン杆７２を含む。ピストンヘッド７１の頂端には、平坦面の頂端壁７１１が形成され、その上には通気孔７０２と、係合ベース７１３と、一端が開口でピストンヘッド７１内部に凹んだ通気孔７０２と非連通の緩衝空気受空間７０とが形成され、頂端壁７１１が下方へ延びてピストンヘッド７１の底端壁７１２が形成され、ピストンヘッド７１の頂端壁７１１と底端壁７１２との間の外周壁上には凹んだ環状凹溝７４が形成され、環状凹溝７４と緩衝空気受空間７０とは非連通状態である。ピストンヘッド７１の底端壁７１２は、一定の長さを有するピストン杆７２の第１の端部７２１と接続される。ピストン杆７２の終端である、第２の端部６２２には枢着孔７３が形成される。気密リング７５は、Ｏリングに類似した機能を有し、前述のピストンヘッド７１の環状凹溝７４内に装着される。弾性ばね７６は、前述の頂端壁７１１上の係合ベース７１３に装着される。このようなピストン本体７がシリンダー内空３１内で空気を圧縮する動作を図１３及び図１４に示す。本発明のピストンヘッド７１には、緩衝空気受空間７０が形成され、ピストン本体７の上動行程で上死点に達すると、ピストンヘッド７１の頂端壁７１１がシリンダー内空３１の頂端の頂壁３２に当接されるが、緩衝空気受空間７０の存在により緩衝空気受空間の容積に等しい圧縮空気がシリンダー内空３１内に存在し、このように設計することにより、ピストン本体７により抵抗力が減って動作がスムーズとなり、気体注入過程において、気体被注入物を安全な圧力値範囲内に維持して安全に使用できるとともに、圧力安全弁を別途設けるコストを減らすことができる。

【0021】

以上を要約すると、本発明のピストン本体６は、ピストンヘッド６１上に形成した緩衝空気受空間６０により、全体の空気圧縮機に圧力安全弁を別途設ける必要はなく、製造コストを減らす経済効果を得て、ピストン本体６は動作行程がスムーズで安全性が高いため、本発明は新規性及び進歩性を有する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、本発明の空気圧縮機装置のボックス体の斜視図である。

【図2】図２は、本発明のボックス体の別の角度からの平面図である。

【図3】図３は、本発明の空気圧縮機の斜視図である。

【図4】図４は、本発明のピストン本体の分解斜視図である。

【図5】図５は、本発明のピストン本体の断面図である。

【図6】図６は、本発明のピストン本体の後退行程において空気圧縮機が外気を吸入して流通させる図である。

【図7】図７は、本発明のピストン本体が前進行程を行うときの圧縮空気を流通させる図である。

【図8】図８は、本発明のピストン本体が前進行程を行うときの別の角度からの図である。

【図9】図９は、本発明の他の実施例図である。

【図10】図１０は、本発明の別の角度からの断面図である。

【図11】図１１は、本発明の他の構造のピストン本体の分解斜視図である。

【図12】図１２は、本発明の他の構造のピストン本体の断面斜視図である。

【図13】図１３は、本発明の他の構造のピストン本体の後退行程において空気圧縮機が空気入口から外気を吸入して流す図である。

【図14】図１４は、本発明の他の構造のピストン本体の前進行程を行うときに圧縮空気を流通させる図である。

【符号の説明】

【0023】

１ ボックス体
１１ スイッチ
１２ 圧力表示計
１３ タッチスイッチ
１３１ プッシュバー
１４ ホース
１５ 開閉蓋
２０ メインフレーム
２１ モータ
２２ ピニオン
２３ ギア
２４ 偏心ピン
３ シリンダー
３１ シリンダー内空
３２ 頂壁
３３ 流路
３４ 内円周壁
４ 空気貯蔵ユニット
４１ マニホールド
４２ マニホールド
４３ マニホールド
４４ バルブ台
４５ 空気貯蔵チャンバ
４６ ばね
５ ガス抜き弁
５１ ハット型ソフトキャップ
５２ ボルト
５ ガス抜き弁
５１ ハット型ソフトキャップ
５２ ボルト
６ ピストン本体
６０ 緩衝空気受空間
６０１ 開口
６０２ 底壁
６０３ 周壁
６０４ 通気孔
６０５ 係合ベース
６１ ヘッド
６１１ 頂端壁
６１２ 底端壁
６２ ピストン杆
６２１ 第１の端部
６２２ 第２の端部
６３ 枢着孔
６４ 環状凹溝
６５ 気密リング
６６ ばね
７ ピストン本体
７０ 緩衝空気受空間
７０１ 開口
７０２ 通気孔
７１ ピストンヘッド
７１１ 頂端壁
７１２ 底端壁
７１３ 係合ベース
７２ ピストン杆
７２１ 第１の端部
７３ 枢着孔
７４ 環状凹溝
７５ 気密リング
７６ ばね

【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】

【図14】