CN110199115A - 空气压缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无需电源设备即可使用的空气压缩装置。本发明的装置包括：筒状体3；设置在筒状体3内部的叶轮4；可与叶轮4同轴旋转的旋转轴5；容纳旋转轴5的一部分的筒状壳体6；旋转传动机构7，其将叶轮4的旋转在增加其转速的同时传递到旋转轴5；活塞10，其通过曲柄5a连接到容纳在壳体6中的旋转轴5；设置在壳体6的外周壁上的气缸11；引入部11a，其设置在气缸11上用于将空气引入气缸11；排出管15，其连接到气缸11，用于排出在气缸11内被活塞10压缩的压缩空气。为此，本发明提供了一种无需电源设备即可使用的空气压缩装置。

Description

空气压缩装置

技术领域

本发明涉及一种往复式空气压缩装置。

背景技术

往复式空气压缩装置包括：活塞，其借助来自动力源的驱动力而被往复驱动；以及缸，其伴随着活塞的往复运动而发生体积变化(例如，参见专利文献1)。此时的动力源可以是输出旋转驱动力的电动机。在这种情况下，从电动机输出的旋转驱动力通过转换机构转换为往复驱动力并传递到活塞。

当活塞从上死点移动到下死点时，汽缸内的体积会扩大从而在汽缸内产生负压，于是空气被引入汽缸。此时，引入气缸的空气被从下死点移动到上死点的活塞而压缩，于是空气的压力被增加。然后，被压缩的空气(高压空气)通过例如预定路径被送到罐中，并被储存在罐中。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本未审专利公开No。2016-50526

然而，在现有的空气压缩装置中，作为使活塞往复运动的驱动源，需要使用电动机。所以，现有的空气压缩装置需要一种电源设备，而在无电源设备的地方则不能使用这种装置。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种无需电源设备即可使用的空气压缩装置。

发明内容

为了实现上述目的，本发明的空气压缩装置包括：

筒状体；

叶轮，其被设置在筒状体内部，借助流入筒状体的风来旋转；

旋转轴，其与上述叶轮同轴设置，可绕轴旋转；

圆筒形壳体，其容纳上述旋转轴的至少一部分；

旋转传动机构，其将叶轮的旋转在增加其转速的同时传递到旋转轴；

活塞，其通过曲柄部连接到容纳在壳体内的旋转轴；

气缸，其设置在上述壳体的外周壁上，容纳着能够往复运动的活塞；

引入部，其设置在气缸上，用于将空气引入气缸；

排出管，其连接于气缸，用于排出在气缸内被活塞压缩的压缩空气。

在本发明中，具备了一种旋转传动机构，其将叶轮的旋转在增加其转速的同时传递到旋转轴。所以，借助流入筒状体的风(空气)而旋转的叶轮之转速，通过该旋转传动机构被增速后传递到旋转轴。

然后，通过旋转轴的旋转，活塞经由曲柄部在气缸内作往复运动。当活塞从上死点移动到下死点时，气缸内的容积变大，气缸中的压力变为负压，于是空气被引入气缸。此时，被引入气缸的空气会被从下死点移动至上死点的活塞而压缩。于是，压力被增高，从而形成高压的压缩空气。然后，高压的压缩空气通过排放管从汽缸内部排出。

由此，根据本发明的空气压缩装置可以使用自然风来压缩空气，因此可以在不需要电源设备的情况下使用该装置。

根据本发明的上述构造，优选的是空气压缩装置，包括多个活塞和气缸以及集中排出部，其中：

上述集中排出部首先对排出自连接于多个气缸的多个排出管的空气进行集中，然后将这些空气排出到外面。

根据这种结构，高压压缩空气从多个气缸通过排出管被收集到集中排出部，然后从该集中排出部排出，于是可以获得大量的高压压缩空气。

根据本发明的上述构造，优选的是所述引入部包括过滤器，用于从将被引入气缸的空气中除去灰尘等杂质。

根据上述结构，要被引入汽缸的空气借助过滤器可除去诸如灰尘等杂质，从而使得汽缸和活塞不会因杂质而受损，并且可以防止杂质等混入将要被获得的压缩空气。

根据本发明的上述构造，优选的是所述的筒状体设有集风部，用来收集风和将该风引入该筒状体。

根据这种结构，自然风可以借助集风部被高效率地收集并被引入筒状体，所以可高效率地旋转叶轮，从而获得所需的压缩空气。

根据本发明的上述构造，也可以作如下安排，即：

旋转传动机构由行星齿轮机构构成；

行星齿轮机构的环形齿轮安装在叶轮上；

行星齿轮机构的太阳齿轮安装在旋转轴上；

行星齿轮机构的行星齿轮与所述环形齿轮和所述太阳齿轮啮合。

根据上述结构，通过调整环形齿轮、行星齿轮和太阳齿轮的齿数和直径，可以容易地调节旋转轴的加速量。

根据本发明的上述构造，也可作如下安排，即：

在叶轮内部设置有固定部件；

在所述叶轮和所述固定部件中的任何一个中设置有永久磁铁，在所述叶轮和所述固定部件中的另一个中设置有线圈，该线圈与永久磁铁之间保持有一定的间隙。

根据这种结构，当叶轮借助自然风旋转时，不但可以获得压缩空气，并且还可以通过永久磁铁和线圈的协同作用来实现发电。

发明效果

根据本发明，可以使用自然空气来压缩空气，因此可以在不需要电源设备的情况下使用本发明的装置。

附图说明

图1是从前侧倾斜观察时的透视图，显示了本发明实施例的空气压缩装置。

图2是从后侧倾斜观察时的透视图，显示了据本发明实施例的空气压缩装置。

图3是本发明装置的正视图。

图4是沿图3中的B-B线的剖视图。

图5是沿图3中的C-C线的剖视图。

图6是本发明装置中主要部分的剖视图。

图7是示意性地示出本发明装置之主要部分的视图。

图8是正视图，显示了本发明装置中的行星齿轮机构。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本发明的实施例。

图1示出了根据本实施例的空气压缩装置，它是从倾斜前侧(正面侧)观察时的透视图。图2是从倾斜后侧(背面侧)观察时的透视图。图3是正视图，显示了根据本实施例的空气压缩装置。图4是沿图3中B-B线截取的剖视图，图5是沿图3中的C-C线截取的剖视图。图6是剖视图，显示了本发明装置的主要部分。图7是示意性地示出本发明装置之主要部分的视图。图8是正视图，显示了本发明装置中的行星齿轮机构(旋转传动机构)。

本发明的空气压缩装置1包括：矩形直方体的框架2；设置在框架2内部的筒状体3；设置在筒状体3内部的叶轮4；与叶轮4同轴设置的旋转轴5；容纳旋转轴5的一部分的圆筒形壳体6；旋转传动机构7，其将叶轮4的旋转在增速的同时传递到旋转轴5；多个活塞10和气缸11；收集风且将风引入筒状体3的集风部12。

框架2通过下述方式来组装：将结构材料接头21分别布置在八个角部(连接部)，截面为四角形的多个管型构件22通过这些结构材料接头21连接成直方体形状。每个结构材料接头21包括三个接头构件，其能够接受管型构件22的端部的插入并将其固定。每个接头构件形成截面为正方形的管状，并且它们的基端部通过例如焊接、粘接等被彼此连接。

筒状体3形成为圆筒状，其轴向的长度基本上等于在框架2的前后侧延伸的边。此外，筒状体的直径基本上等于在框架2的垂直方向上延伸的边和在横向上延伸的边。因此，筒状体3几乎完全被收容在框架2内。此外，筒状体3的前后侧开口被配置在几乎等同于框架2的前后表面(正面和被面)的位置处。

框架2内设置有四根固定杆47，其沿倾斜方向朝向框架内部延伸，并且每根固定杆47的一个端部固定到管型构件22。这些固定杆47穿过形成在筒状体3中的通孔，另一端固定到后面描述的固定部46。另外，筒状体3的通孔及其附近部分固定到固定杆47，由此，筒状体3由固定杆47支撑从而被设置在框架2内。

集风部12设置在筒状体3前侧(正面侧)的开口处。该集风部12形成为喇叭形状，并且其内径越靠近筒状体3越小。因此，集风部12的流动截面从前侧的开口12a至后侧的开口12b越来越小。后侧开口12b的直径大致等于筒状体3的直径，并且开口12b连接到筒状体3前侧的开口。

如图6所示，叶轮4包括：圆筒状的旋转部件41、固定到旋转部件41外周的圆筒状安装部42、以及设置在安装部42外周的多个叶片43。

圆筒形壳体(固定构件)45设置在旋转部件41的内侧。壳体45的前端(图6中的下侧)固定到圆盘状固定部46。该固定部46固定到倾斜于框架2设置的固定杆47。如图1和图2所示，固定杆47穿过形成在筒状体3中的通孔，而固定部46被固定在固定杆47的另一端。

此外，轴承48,48设置在壳体45和旋转部件41之间，它们在旋转部件41的轴向以一定的间隔被排列。借助这些轴承48,48，旋转部件41能够以被壳体45支撑的状态而绕轴旋转。

此外，在壳体45的径向中央部分设置有旋转轴5，该选择轴5与叶轮4同轴设置，于是可绕轴旋转。旋转轴5的前侧(图6中的下侧)端部穿过固定部46并容纳在壳体6内。另一方面，旋转轴5的后侧(图6中的上侧)端部从壳体45突出，而旋转传动机构7的太阳齿轮72(将被稍后描述)附接到旋转轴5的端部。

此外，在壳体45的后端表面(图6中的上端表面)上，设置有行星齿轮机构7用作旋转传动机构，其将叶轮4的旋转在增加其转速的同时传递到旋转轴5。

即，如图6和8所示，行星齿轮机构7具有环形齿轮71、设置在环形齿轮71的旋转中心处的太阳齿轮72、以及多个(图8中为五个)行星齿轮73。然而，环形齿轮71和太阳齿轮72的旋转中心与旋转轴5的旋转中心一致。

凸缘部分形成在环形齿轮71的外周，并且该凸缘部分固定到旋转部件41的上端部。所以，当叶轮4旋转时，旋转部件41也随着旋转，并且环形齿轮71通过旋转部件41的旋转而旋转。

旋转轴5的后端(图6中的上端)插入并固定在太阳齿轮72，并且旋转轴5通过太阳齿轮72的旋转而旋转。

此外，行星齿轮73与环形齿轮71和太阳齿轮72啮合，并且随着环形齿轮71的旋转，行星齿轮73将在自转的同时围绕太阳齿轮72公转。所以，当环形齿轮71旋转时，行星齿轮73在环形齿轮71的内侧自转，同时进行公转从而形成移动。由此，太阳齿轮72能够绕轴旋转。

这里，环形齿轮71和行星齿轮73以及太阳齿轮72的齿数和直径被设定成：每当环形齿轮71通过叶轮4旋转一次时，太阳齿轮72则旋转10次。因此，在这样的行星齿轮机构7中，叶轮4的旋转速度被增加至10倍以使太阳齿轮72旋转。借助这样的旋转，旋转轴5将以10倍于叶轮4的旋转速度而旋转。

此外，壳体(固定部件)45设置在叶轮4的内部，并且，圆筒状的线圈8固定到壳体45的外周面，而叶轮4的旋转部件41的内周表面固定有永久磁铁9。这里，永久磁铁9与线圈8之间保持有一定的间隔。

然后，借助线圈8和永久磁铁9之间的协同作用，可以实现发电，所发的电被存储在蓄电池中或被直接使用。

然而，也可以将永久磁铁9固定到壳体45的外周表面，而将线圈8固定到旋转部件41的内周表面。

这样一来，就可以将包括线圈8和永久磁铁9在内的发电装置结合在叶轮4之内。

如图6所示，旋转轴5穿过壳体45的前侧(图6中的下侧)端部，并进一步穿过固定部46，如图6和7所示。于是，旋转轴5伸出在圆筒状壳体6的内部，部分地(大致为旋转轴5的前半部分)被容纳在圆筒形壳体6的内部。如图6所示，在容纳于壳体6内的旋转轴5上设置有多个凸缘51，这些凸缘51沿轴向以一定的间隔被排列。事实上，这些凸缘51以可转动自如的方式被支持在环形的板状分隔壁61(在轴向以一定的间隔被设置在壳体6中)上。所以，容纳在壳体6内的旋转轴5能够以可旋转的方式被支持。

此外，在容纳于壳体6内的旋转轴5上设置有多个(例如，六个)曲柄部5a，这些曲柄部5a在旋转轴的轴向以一定的间隔排列，且各个曲柄部5a连接于活塞10的基端部。

另一方面，在壳体6的外周壁上设置有多个(例如，六个)气缸11，各个气缸内收容有可往复运动的活塞10。这些气缸11沿旋转轴5的轴向以一定的间隔被设置，并且也沿着壳体6的圆周方向以一定间隔被排列。

然后，当旋转轴5旋转时，每个曲柄部5a绕旋转轴5的轴线旋转。由此，每个活塞10在壳体6的径向上作往复运动，从而使得圆盘状活塞主体10a在气缸11的内部于上死点和下死点之间作往复运动。

此外，气缸11设置有将空气引入气缸11的引入部11a。此引入部11a形成为圆筒形，并固定到气缸11上端部的外周壁。这里，引入部11a和气缸11的内部彼此连通，外部空气可通过引入部11a引入至气缸11的内部。此外，引入部11a设置有止回阀，用于防止气缸11内的空气被拉出。

另外，引入部11a在其前端处设置有过滤器11b，通过对该过滤器11b的使用，要被引入到气缸11内部的空气中的灰尘等杂质可被除去。

此外，排出管15的一端连接到每个气缸11上端的外壁。排出管15的连接位置面对引入部11a的位置。这里，排出管15用于将由活塞10在气缸11内压缩的压缩空气排出到外面，并且排出管15的另一端连接到集中排出部16。

集中排出部16是其内部为中空的圆盘状部件，并且被设置在壳体6的前端部，而与壳体6为同轴。然后，集中排放部16的外周壁连接有排放管15的另一端，于是排放管15的内部和集中排放部16的内部为相互连通。所以，从连接到多个气缸11的多个排出管15排出的高压压缩空气可被集中并流入到集中排出部16的内部。

再者，集中排出部16还具有连接在其端面的集中排出管16a，所以集中排出部16中的高压压缩空气可通过集中排出管16a排出。

具有上述结构的空气压缩装置1可被安装在例如建筑物的屋顶上从而被使用。在这种情况下，空气压缩装置1的集风部12安装在迎风的一侧。

当风从集风部12的前侧开口12a流入时，因为风收集部12的流动截面朝向后开口12b越来越缩小，所以风被挤压并且在流速增加的情况下从集风部12流入筒状体3。

当风流入筒状体3时，筒状体3内的叶轮4会借助该风而旋转。然后，叶轮4的旋转速度通过旋转传动机构(行星齿轮机构)7而增加并传递到旋转轴5。

当旋转轴5旋转时，活塞10的活塞主体10a经由设置在旋转轴5上的曲柄部5a会在气缸11内于上死点和下死点之间作往复运动。当活塞主体10a从上死点移动到下死点时，气缸11内的容积变大，气缸11的内部变为负压，从而外部空气(从集风部12流入筒状体3的空气的一部分)被引入气缸11。此时，引入气缸11内的空气被活塞主体10a(从下死点移动到上死点)压缩，于是增加了内部空气的压力，从而形成高压压缩空气。然后，高压压缩空气通过排出管从气缸11的内部排出。

之后，通过排出管15从多个气缸11排出的高压压缩空气被收集在集中排出部16中，最后从集中排出部16的集中排出管16a排出。由此，可以获得大量的高压压缩空气。

如上所述，由于根据本实施例的空气压缩装置1可以使用自然风来压缩空气，所以可在不需要电源设备的情况下进行使用。此外，借助空气压缩装置1获得的高压压缩空气可以被使用在需压缩空气的发电装置、使用沸石过滤器生产氧气的生产过程、或用作其他新能源。作为新能源使用时，可以先将压缩空气填充在高压罐中，再从高压罐将压缩空气供应到汽车发动机的汽缸从而驱动汽车。

此外，设置在气缸11上的引入部11a具有过滤器11b。于是，引入气缸11的空气可借助该过滤器11b来除去诸如灰尘等的杂质。所以，可以使得气缸11和活塞10避免因杂质而造成的损伤，并且可以防止杂质混入将要被获得的压缩空气。

再者，筒状体3处设置有集风部12，其用来收集风并将风引入筒状体3。由此，可借助该集风部12来高效率地收集自然风并将该风引入筒状体3。所以，能够高效率地旋转叶轮4，从而获得压缩空气。

此外，旋转传动机构7由行星齿轮机构7构成，行星齿轮机构7的环形齿轮71安装在叶轮4上，太阳齿轮72安装在旋转轴5上，行星齿轮73与环形齿轮71和太阳齿轮72相齿合。所以，通过调节环形齿轮71、行星齿轮73和太阳齿轮72的直径和齿数，可以容易地调节旋转轴5的速度增加量。

另外，壳体45设置在叶轮4的内部，在叶轮4和壳体45中的任何一个上设置有永久磁铁9，而在叶轮4和壳体45中的另一个上设置有线圈8，该线圈8与永久磁铁9之间保持有一定的间隙。因此，通过自然风来旋转叶轮4可以获得压缩空气，并且可以通过永久磁铁9和线圈8之间的协同作用来实现发电。

在本实施例中，采用了行星齿轮机构7作为旋转传动机构，其将叶轮4的旋转在增加其转速的情况下传递到旋转轴5。然而，也可以采用行星齿轮机构7之外的旋转传动机构，其前提条件是：叶轮4的旋转能够在增加其转速的同时被传递到旋转轴5。

符号的说明

1 空气压缩装置

3 筒状体

4 叶轮

5 旋转轴

5a 曲柄部

6 壳体

7 行星齿轮机构(旋转传动机构)

8 线圈

9 永久磁铁

10 活塞

11 气缸

11a 引入部

11b 过滤器

15 排出管

16 集中排出部

45 壳体(固定部件)

71 环形齿轮

72 太阳齿轮

73 行星齿轮

Claims (6)

1.一种空气压缩装置，其特征在于包括：

筒状体；

叶轮，其被设置在筒状体内部，借助流入筒状体的风来旋转；

旋转轴，其与上述叶轮同轴设置，可绕轴旋转；

圆筒形壳体，其容纳上述旋转轴的至少一部分；

旋转传动机构，其将叶轮的旋转在增加其转速的同时传递到旋转轴；

活塞，其通过曲柄部连接到容纳在壳体内的旋转轴；

气缸，其设置在上述壳体的外周壁上，容纳着能够往复运动的活塞；

引入部，其设置在气缸上，用于将空气引入气缸；

排出管，其连接于气缸，用于排出在气缸内被活塞压缩的压缩空气。

2.根据权利要求1所述的空气压缩装置，包括多个活塞和气缸以及集中排出部，其中：

上述集中排出部首先对排出自连接于多个气缸的多个排出管的空气进行集中，然后将这些空气排出到外面。

3.根据权利要求1或2所述的空气压缩装置，其特征在于，所述引入部包括过滤器，用于从将被引入气缸的空气中除去灰尘等杂质。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的空气压缩装置，其中，所述的筒状体设有集风部，用来收集风和将该风引入该筒状体。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的空气压缩装置，其中

旋转传动机构由行星齿轮机构构成；

行星齿轮机构的环形齿轮安装在叶轮上；

行星齿轮机构的太阳齿轮安装在旋转轴上；

行星齿轮机构的行星齿轮与所述环形齿轮和所述太阳齿轮啮合。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的空气压缩装置，其中，

在叶轮内部设置有固定部件；

在所述叶轮和所述固定部件中的任何一个中设置有永久磁铁，在所述叶轮和所述固定部件中的另一个中设置有线圈，该线圈与永久磁铁之间保持有一定的间隙。