JP2004190625A

JP2004190625A - Piston for air compressor

Info

Publication number: JP2004190625A
Application number: JP2002362094A
Authority: JP
Inventors: Bunsan Shu; 文三周
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-07-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piston for an air compressor with a relatively simple structure and excellent economical efficiency whereby compressed air can be efficiently produced with a small number of parts. <P>SOLUTION: In this piston for the air compressor, a piston head 10 is provided, an eccentric rod of a flywheel is connected to a shaft hole 12 of a free end of a piston rod 11 extending from a bottom part of the piston head, an O ring groove 13 for attaching an O ring 2 is formed on an outer peripheral wall of the piston head 10, and a bottom surface of the O ring groove is formed to have a conical surface tapered toward a top surface of the piston head. A plurality of ventilation passages 14 are provided along the vicinity of an outer peripheral edge on the top surface of the piston head 10 in equal intervals, and the ventilation passage 14 communicates with the O ring groove 13. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気圧縮機のピストンの改良に関し、特に、空気圧縮機による空気の圧縮効率を向上させ得るピストンの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、空気圧縮機は、各種エアバッグやタイヤのほか、空気の充填を必要とする物品や機器の増加に伴い、そのニーズが高まっている。特に、ポータブルな電源装置や自動車の運転席のシガーソケット等を電源として作動する、小型の携帯可能で手軽に使用できる空気圧縮機が好んで用いられるようになっている。
【０００３】
一般の空気圧縮機は、図２０及び図２２に示す如く、基板９０と、当該基板に固定されるモータ９１と、同じく当該基板９０に固定されるシリンダ９２と、シリンダ９２の頂部に設けられる気圧室９３と、当該気圧室９３から伸びる支管９４及び９５と、支管９４に取り付けられる圧力計９６と、支管９５に取り付けられる空気入れのホース等（図では省略）とを備えている。シリンダ９２内のピストンが有するピストンロッド９７１は、シリンダの外部に伸び出て、その下端はフライホイール９８の偏心ロッド９８１に連結されると共に、フライホイール９８は、モータ９１の回転軸９１１により直接回転せしめられるようになっている。
【０００４】
これと同様の作動は、図２１及び図２３に示す空気圧縮機の如く、従動歯車９９に固定したフライホイール９８ａの偏心ロッド９８１にピストンロッド９７１を連結して駆動することによっても達成できる。この場合、基板９０に回転可能なように取り付けた従動歯車９９及びフライホイール９８ａが軸ロッド９９１を中心に回転し、当該従動歯車９９は、モータ９１の回転軸に取り付けた駆動歯車９１２と噛合し、回転せしめられるようになっている。
これら図２０又は図２１に示した空気圧縮機は、モータ９１が作動せしめられると、フライホイール９８又は９８ａが回転し、これに伴いシリンダ９２内のピストン９７が上下に往復運動することによって、圧縮空気が製造されるものである。
【０００５】
本発明者は、空気圧縮機に関し、米国特許第5,655,887 号、同第6,095,758 号及び第6,135,725 号を取得している。
その基本的な構成は、モータによって直接的又は間接的にフライホイールを回転させ、このフライホイールの回転運動をピストンの上下方向への往復運動に変換するようになっている。その場合のピストンは、図２４に示すピストン８の如く、ピストンヘッド８０と、当該ピストンヘッド上に設けられる軸柱８１及び固定ロッド８２と、軸柱８１上に形成される複数の通気路８３と、ピストンヘッド８０の周壁に明けられた一対の取付け孔８４と、ピストンロッド８５に設けられた取付けロッド８６とを備え、前記ピストンヘッド８０の軸柱８１には、受け座８７及び円錐状のピストン筒８８が取り付けられ、固定ロッド８２上には可動式の弁体８９と固定キャップ８２０とが取り付けられている。
【０００６】
ピストン８が上下に往復運動するに際し、まず図２５に示すようにピストンが下方向へ移動するときは、弁体８９が開いて、通気路８３を通じて外気がシリンダ７の圧縮室７０内に進入する。次いで、図２６に示すようにピストンが上方向へ移動するときは、弁体８９が通気路８３を塞ぎ、受け座８７及び円錐状のピストン筒８８が圧縮室７０内の空気を圧縮し、その圧縮空気は通気路７１を通じて気圧室７２内へ送り込まれる。気圧室７２には、この圧縮空気を取り出すための支管が取り付けられており、圧縮された空気は、空気を充填すべき各種物品又は機器へ送られる。
然しながら、このタイプのピストンは、それ以前のピストンに比べて優れた性能を有するものではあるが、構成部品の数が多く、組立て作業も煩雑で、経済性の点で必ずしも満足できるものではなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためなされたものであり、その目的とするところは、比較的簡単な構成で、少ない部品で効率よく圧縮空気を製造できる経済性に優れた空気圧縮機用のピストンを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記の目的は、請求項１に記載され、図１〜図５に例示されるピストン（下記文中、かっこ書きの数字は、図面中の参照番号を表す。以下同様。）、即ち、
基板と、当該基板に固定されるモータと、同じく当該基板に固定されるシリンダと、シリンダ内に設けられるピストンと、上記モータによって直接的又は間接的に回転せしめられるフライホイールと、フライホイールに取り付けられる偏心ロッドと、当該偏心ロッドに回動自在に連結されるピストンロッドと、を備えた空気圧縮機に用いられる上記ピストン（１）であって;
当該ピストンはピストンヘッド（１０）を有し、当該ピストンヘッドの底部から伸長するピストンロッド（１１）の自由端の軸孔（１２）には、上記フライホイールの偏心ロッドが連結され、上記ピストンヘッド（１０）の外周壁には、Ｏリング（２）を装着するためのＯリング溝（１３）が形成され、当該Ｏリング溝の底面はピストンヘッドの頂面側へ向けて先細りになる円錐面状に形成されると共に;
上記ピストンヘッド（１０）の頂面の外周縁近くに沿って複数の通気路（１４）が等間隔に設けられ、当該通気路（１４）は上記Ｏリング溝（１３）と連通するよう構成されたことを特徴とする上記のピストン（１）によって達成することができる。
【０００９】
この場合において、請求項２に記載され、図６〜図８に例示される如く、
上記ピストンヘッド（１０）の頂面の外周縁近くに沿って設けられる上記複数の通気路（１４）を、上記Ｏリング溝（１３）と連通するようピストンヘッド（１０）の頂面の外周縁に直接形成された切欠き（１４）として構成することも可能である。
【００１０】
また、本発明の上記の目的は、請求項３に記載され、図９〜図１４に例示されるピストン、即ち、
基板と、当該基板に固定されるモータと、同じく当該基板に固定されるシリンダと、シリンダ内に設けられるピストンと、上記モータによって直接的又は間接的に回転せしめられるフライホイールと、フライホイールに取り付けられる偏心ロッドと、当該偏心ロッドに回動自在に連結されるピストンロッドと、を備えた空気圧縮機に用いられる上記ピストン（４）であって;
当該ピストンはピストンヘッド（４０）を有し、当該ピストンヘッドの底部から伸長するピストンロッドの自由端の軸孔には、上記フライホイールの偏心ロッドが連結され、上記ピストンヘッド（４０）の外周壁には、Ｏリング（５）を装着するためのＯリング溝（４１）が形成され、当該Ｏリング溝の底面はピストンヘッドの頂面側へ向けて先細りになる円錐面状に形成されると共に;
上記ピストンヘッド（４０）の頂面から下面まで貫通する少なくとも１個の通気路（４２）が設けられ、当該通気路（４２）の頂面側の開口近くに設けた弁体取付けピン（４３，４４）により弁体（４５）が取り付けられ、ピストンの上下動に応じて当該弁体（４５）が通気路（４２）の頂面側開口に接離して当該開口を開閉するよう構成されたことを特徴とする上記のピストン（４）によっても達成できる。
【００１１】
更にまた、本発明の上記の目的は、請求項４に記載され、図１５〜図１８に例示されるピストン、即ち、
基板と、当該基板に固定されるモータと、同じく当該基板に固定されるシリンダと、シリンダ内に設けられるピストンと、上記モータによって直接的又は間接的に回転せしめられるフライホイールと、フライホイールに取り付けられる偏心ロッドと、当該偏心ロッドに回動自在に連結されるピストンロッドと、を備えた空気圧縮機に用いられる上記ピストン（４）であって;
当該ピストンはピストンヘッド（１０）を有し、当該ピストンヘッドの底部から伸長するピストンロッドの自由端の軸孔には、上記フライホイールの偏心ロッドが連結され、上記ピストンヘッド（１０）の外周壁には、Ｏリングを装着するためのＯリング溝が形成され、当該Ｏリング溝の底面はピストンヘッドの頂面側へ向けて先細りになる円錐面状に形成されると共に;
上記ピストンヘッド（１０）の頂面の外周縁近くに沿って複数の通気路（１４）が等間隔に設けられ、当該通気路（１４）は上記Ｏリング溝と連通せしめられると共に、上記ピストンヘッド（１０）の頂面から下面まで貫通する少なくとも１個の通気路（４２）が設けられ、当該通気路（４２）の頂面側の開口近くに設けた弁体取付けピン（４３，４４）により弁体（４５）が取り付けられ、ピストンの上下動に応じて当該弁体（４５）が通気路（４２）の頂面側開口に接離して当該開口を開閉するよう構成されたことを特徴とする上記のピストンによっても達成できる。
【００１２】
更にまた、本発明の上記の目的は、請求項５に記載され、図１９に例示されるピストン、即ち、
基板と、当該基板に固定されるモータと、同じく当該基板に固定されるシリンダと、シリンダ内に設けられるピストンと、上記モータによって直接的又は間接的に回転せしめられるフライホイールと、フライホイールに取り付けられる偏心ロッドと、当該偏心ロッドに回動自在に連結されるピストンロッドと、を備えた空気圧縮機に用いられる上記ピストン（６）であって;
当該ピストンはピストンヘッド（６０）を有し、当該ピストンヘッドの底部から伸長するピストンロッドの自由端の軸孔には、上記フライホイールの偏心ロッドが連結され、上記ピストンヘッド（６０）の外周壁には、Ｏリング（６４）を装着するためのＯリング溝（６０１）が形成され、当該Ｏリング溝の底面はピストンヘッドの頂面側へ向けて先細りになる円錐面状に形成されると共に;
中央に中心孔（６１０）が明けられ、外周縁近くに沿って複数の通気路（６１１）が等間隔に設けられた円盤（６１）を、その中心孔（６１０）に挿通した止めネジ（６３）を上記ピストンヘッド（６０）の頂面の中央に明けたネジ孔（６０２）にねじ込むことにより、ピストンヘッド（６０）の頂面に固定し、当該円盤（６１）の上記複数の通気路（６１１）がピストンヘッド（６０）の上記Ｏリング溝（６０１）と連通するよう構成されたことを特徴とする上記のピストン（６）によって達成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつゝ本発明を具体的に説明する。
図１は、本発明に係る空気圧縮機用ピストンの一実施例の斜視図、
図２は、図１に示したピストンの軸方向に沿った断面図、
図３は、図１に示したピストンのピストンヘッドに明けた通気路の配置を示す平面図、
図４は、図１に示したピストンの外気吸入時の動作を示す説明図、
図５は、図１に示したピストンの空気圧縮時の動作を示す説明図、
図６は、本発明に係る空気圧縮機用ピストンのもう一つの実施例の斜視図、
図７は、切欠き形式の通気路の別の実施例を示す平面図、
図８は、切欠き形式の通気路の更に別の実施例を示す平面図、
図９は、本発明に係る空気圧縮機用ピストンの更にもう一つの実施例を示す分解斜視図、
図１０は、図９に示したピストンの軸方向に沿った断面図、
図１１は、図９に示したピストンの平面図、
図１２は、ピストンヘッドに２個の通気路を形成した実施例を示す平面図、
図１３は、ピストンヘッドに４個の通気路を形成した実施例を示す平面図、
図１４は、ピストンヘッドに多数の通気路を形成した実施例を示す平面図、
図１５は、ピストンヘッドの外周縁に沿って複数の通気路を形成すると共に、ピストンヘッドを貫通する１個の通気路を形成した実施例を示す平面図、
図１６は、ピストンヘッドの外周縁に沿って複数の通気路を形成すると共に、ピストンヘッドを貫通する２個の通気路を形成した実施例を示す平面図、
図１７は、ピストンヘッドの外周縁に沿って複数の通気路を形成すると共に、ピストンヘッドを貫通する４個の通気路を形成した実施例を示す平面図、
図１８は、ピストンヘッドの外周縁に沿って複数の通気路を形成すると共に、ピストンヘッドを貫通する多数の通気路を形成した実施例を示す平面図、
図１９は、本発明に係る空気圧縮機用ピストンの更にもう一つの実施例を示す分解斜視図、
図２０は、公知の一般的な空気圧縮機の外観斜視図、
図２１は、公知の一般的な空気圧縮機のもう一つの形態の外観斜視図、
図２２は、図２０に示した空気圧縮機の一部破断側面図、
図２３は、図２１に示した空気圧縮機の一部破断側面図、
図２４は、公知の空気圧縮機用ピストンの分解斜視図、
図２５は、図２４に示したピストンの外気吸入時の動作を示す説明図、
図２６は、図２４に示したピストンの空気圧縮時の動作を示す説明図、
である。
【００１４】
本発明に係るピストンが用いられる空気圧縮機の全体構成は、図２０又は図２１に示す如く、モータ９１によって直接回転せしめられるフライホイール９８、又は、駆動歯車９１２及び中間の従動歯車９９を介して間接的に回転せしめられるフライホイール９８ａを有し、これらのフライホイール９８又は９８ａに取り付けた偏心ロッド９８１に連結されたピストンロッド９７１の上下方向往復運動の作用で、シリンダ９２内の本発明のピストンが往復移動せしめられる構造となっている。
【００１５】
図１ないし図３に示す本発明に係るピストン１は、ピストンヘッド１０を有し、このピストンヘッドの下面からはピストンロッド１１が伸長している。ピストンロッド１１の他端には軸孔１２が設けられ、この軸孔１２は前記フライホイールの偏心ロッド９８１に連結され、ピストン１が往復駆動せしめられるようになっている。上記ピストンヘッド１０の外周壁には、Ｏリング溝１３が形成され、このＯリング溝１３にはＯリング２が装着されるようになっている。ピストンヘッド１０の頂面の外周縁近くには、複数の通気路１４が等間隔に設けられ、これらの通気路１４は上記Ｏリング溝１３と連通するようになっている。Ｏリング溝１３の径は、図２に示す如く、溝の底面が傾斜した円錐面となって、下側が広く先端側へ向けて先細りとなるように形成されている。或いはまた、断面が円弧状のＯリング溝であってもよい。これによって、Ｏリング溝１３と気孔１４内には僅かな空気しか存在せず、Ｏリング２によってその流通が制御されるようになっている。
【００１６】
ピストン１が、図４に示すように下方向に移動するときには、Ｏリング２がＯリング溝１３内で上方向へ移動して、外気がＯリング溝１３及び通気路１４を通じてシリンダ３の圧縮室３０内へ流入する。
次いで、図５に示すように、ピストン１が上方向へ移動するときは、Ｏリング２がＯリング溝１３内で下方へ移動し、これによってシリンダ内壁との間の気密性が達せられ、圧縮室３０内の空気が外気側へ流出するのが阻止され、ピストンヘッド１０によって圧縮室３０内の空気は圧縮され、通気口３１を通過して気圧室３２内へ送り込まれる。気圧室３２内の圧縮空気は、これを充填、利用する物品又は機器へ向けて送り出される。
【００１７】
本発明に係るピストンは、そのピストンヘッドに複数の通気路１４を設けるという簡単な構成により、圧縮室３０内へ空気を送り込むことが可能であり、ピストン１を高速で往復運動させても破損することがなく、多大の実用価値を有するものである。
【００１８】
また、本発明に係るピストン１は、図６に示すように、ピストンヘッドの外周縁にＯリング溝に通じる切欠き１４を直接形成することにより、この切欠きを通気路１４として機能させることが可能である。このような切欠き形式の通気路は、図７又は図８に示すような形態のものであってもよい。
【００１９】
次に、本発明に係るピストンの別の実施例について、図９ないし図１１を参照しつつ説明する。
この実施例において、ピストン４のピストンヘッド４０の外周面には、前記と同様のＯリング溝４１が形成され、このＯリング溝４１内にはＯリング５が装着されるようになっている。上記ピストンヘッド４０には、その頂面から下面まで貫通する１個の通気路４２が明けられている。この通気路４２の頂面側の開口近くには２本の弁体取付けピン４３，４４が設けられ、金属製の弁体４５がその取付け孔４５１，４５２に上記取付けピン４３，４４を嵌め込むことにより取り付けられるようになっている。弁体４５は、その自由端側が、通気路４２を密閉できるようになっている。
即ち、この実施例においては、ピストンヘッド４０の主体部を貫通し、圧縮室側の表面と外気側表面に開口を有する通気路４２と、ピストンの上下動に応じて圧縮室側の開口に接離する弁体４５とが設けられている。
【００２０】
このような構成において、ピストン４が下方向へ移動するときは、弁体４５が通気路４２の上側開口から離れ、通気路４２を通じて外気が圧縮室内へ流入する。他方、ピストン４が上方向へ移動するときは、弁体４５が通気路４２の上側開口を塞ぎ、ピストンヘッド４０が圧縮室内の空気を圧縮するように作用する。
なお、ピストンヘッド４０には、図１２ないし図１４に示すように、複数の通気路４２を設けることが可能であり、これらの通気路４２を弁体４５で開閉するように構成して、その圧縮効率を向上させることが可能である。
【００２１】
本発明に係るピストンの前記通気路１４は、Ｏリング溝１３と連通しているのに対して、ピストンヘッド４０に明けた通気路４２は、Ｏリング溝４とは連通していないが、これら２種の構成はいずれも簡易な構成でありながら、効率よく空気を圧縮し得るものである。
【００２２】
更に、本発明においては、図１５ないし図１８に示すように、弁体４５によって開閉せしめられる通気路４２と、Ｏリング溝に連通する通気路１４とを、ピストンヘッド１０上に同時に設け、併用することも可能である。
【００２３】
前記図２に示す実施例においては、ピストン１の通気路１４が、Ｏリング溝１３と連通するよう構成されていたが、これと同様のピストンの構成は、図１９に示すような形態によっても達成することができる。
即ち、この場合のピストンヘッド６０の頂面の外周縁には、凹状のＯリング溝６０１が形成され、また、ピストンヘッド６の頂面の中央には、ネジ孔６０２が明けられている。１枚の円盤６１の中央には、中心孔６１０が明けられると共に、その外周縁近くに沿って複数の通気路６１１が明けられている。この円盤６１を、止めネジ６３と座金６２とを用い、円盤の中心孔６１０に挿通した止めネジ６３をピストンヘッド６０のネジ孔６０２にねじ込んで固定することによって、Ｏリング６をＯリング溝６０１内に保持し、図１及び図２に示すピストン１と同様の作用効果を有するピストン６として構成することができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明は、その目的の範囲内で、上記の説明及び図面の記載から当業者が容易に想到し得るすべての変更実施例を包摂するものである。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明に係るピストンは、前記米国特許第5,655,887 号、同第6,095,758 号及び第6,135,725 号に記載のピストンに比べて、部品数が少なく、簡易な構成でありながら、効率よく圧縮空気を製造でき、多大の実用的価値を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気圧縮機用ピストンの一実施例の斜視図である。
【図２】図１に示したピストンの軸方向に沿った断面図である。
【図３】図１に示したピストンのピストンヘッドに明けた通気路の配置を示す平面図である。
【図４】図１に示したピストンの外気吸入時の動作を示す説明図である。
【図５】図１に示したピストンの空気圧縮時の動作を示す説明図である。
【図６】本発明に係る空気圧縮機用ピストンのもう一つの実施例の斜視図である。
【図７】切欠き形式の通気路の別の実施例を示す平面図である。
【図８】切欠き形式の通気路の更に別の実施例を示す平面図である。
【図９】本発明に係る空気圧縮機用ピストンの更にもう一つの実施例を示す分解斜視図である。
【図１０】図９に示したピストンの軸方向に沿った断面図である。
【図１１】図９に示したピストンの平面図である。
【図１２】ピストンヘッドに２個の通気路を形成した実施例を示す平面図である。
【図１３】ピストンヘッドに４個の通気路を形成した実施例を示す平面図である。
【図１４】ピストンヘッドに多数の通気路を形成した実施例を示す平面図である。
【図１５】ピストンヘッドの外周縁に沿って複数の通気路を形成すると共に、ピストンヘッドを貫通する１個の通気路を形成した実施例を示す平面図である。
【図１６】ピストンヘッドの外周縁に沿って複数の通気路を形成すると共に、ピストンヘッドを貫通する２個の通気路を形成した実施例を示す平面図である。
【図１７】ピストンヘッドの外周縁に沿って複数の通気路を形成すると共に、ピストンヘッドを貫通する４個の通気路を形成した実施例を示す平面図である。
【図１８】ピストンヘッドの外周縁に沿って複数の通気路を形成すると共に、ピストンヘッドを貫通する多数の通気路を形成した実施例を示す平面図である。
【図１９】本発明に係る空気圧縮機用ピストンの更にもう一つの実施例を示す分解斜視図である。
【図２０】公知の一般的な空気圧縮機の外観斜視図である。
【図２１】公知の一般的な空気圧縮機のもう一つの形態の外観斜視図である。
【図２２】図２０に示した空気圧縮機の一部破断側面図である。
【図２３】図２１に示した空気圧縮機の一部破断側面図である。
【図２４】公知の空気圧縮機用ピストンの分解斜視図である。
【図２５】図２４に示したピストンの外気吸入時の動作を示す説明図である。
【図２６】図２４に示したピストンの空気圧縮時の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１ピストン
１０ピストンヘッド
１１ピストンロッド
１２軸孔
１３Ｏリング溝
１４通気路
２Ｏリング
３シリンダ
３０圧縮室
３１通気口
３２気圧室
４ピストン
４０ピストンヘッド
４１Ｏリング溝
４２通気路
４３弁体取付けピン
４４弁体取付けピン
４５弁体
４５１取付け孔
４５２取付け孔
５Ｏリング
６ピストン
６０ピストンヘッド
６０１Ｏリング溝
６０２ネジ孔
６１円盤
６１０中心孔
６１１通気路
６２座金
６３止めネジ
６４Ｏリング
７シリンダ
７０圧縮室
７１通気路
７２気圧室
８ピストン
８０ピストンヘッド
８１軸柱
８２固定ロッド
８２０固定キャップ
８３通気路
８４取付け孔
８５ピストンロッド
８６取付けロッド
８７受け座
８８ピストン筒
８９弁体
９０基板
９１モータ
９１１回転軸
９１２駆動歯車
９２シリンダ
９３気圧室
９４支管
９５支管
９６圧力計
９７ピストン
９７１ピストンロッド
９８フライホイール
９８１偏心ロッド
９８ａフライホイール
９９従動歯車
９９１軸ロッド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a piston of an air compressor, and more particularly, to a structure of a piston capable of improving the compression efficiency of air by the air compressor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Today, the needs of air compressors are increasing with the increase of various airbags and tires, as well as articles and devices that require air filling. In particular, a small, portable, and easy-to-use air compressor that operates using a portable power supply device or a cigar socket in a driver's seat of an automobile as a power source has been favorably used.
[0003]
As shown in FIGS. 20 and 22, a general air compressor includes a substrate 90, a motor 91 fixed to the substrate, a cylinder 92 also fixed to the substrate 90, and an air pressure provided at the top of the cylinder 92. A chamber 93, branch pipes 94 and 95 extending from the air pressure chamber 93, a pressure gauge 96 attached to the branch pipe 94, a hose for air supply attached to the branch pipe 95, and the like (not shown) are provided. The piston rod 971 of the piston in the cylinder 92 extends outside the cylinder, and its lower end is connected to the eccentric rod 981 of the flywheel 98, and the flywheel 98 is directly rotated by the rotation shaft 911 of the motor 91. I am being squeezed.
[0004]
Similar operations can be achieved by connecting and driving a piston rod 971 to an eccentric rod 981 of a flywheel 98a fixed to a driven gear 99 as in the air compressor shown in FIGS. 21 and 23. In this case, the driven gear 99 and the flywheel 98 a rotatably attached to the substrate 90 rotate around the shaft rod 991, and the driven gear 99 meshes with the driving gear 912 attached to the rotating shaft of the motor 91. , Can be rotated.
In the air compressor shown in FIG. 20 or FIG. 21, when the motor 91 is operated, the flywheel 98 or 98a rotates, and the piston 97 in the cylinder 92 reciprocates up and down. Air is what is produced.
[0005]
The present inventor has obtained U.S. Patent Nos. 5,655,887, 6,095,758 and 6,135,725 for air compressors.
The basic configuration is such that a flywheel is directly or indirectly rotated by a motor, and the rotational motion of the flywheel is converted into a reciprocating motion of a piston in a vertical direction. In this case, the piston includes a piston head 80, a shaft column 81 and a fixed rod 82 provided on the piston head, and a plurality of ventilation paths 83 formed on the shaft column 81, as shown in FIG. , A pair of mounting holes 84 formed in the peripheral wall of the piston head 80, and a mounting rod 86 provided in the piston rod 85. The shaft column 81 of the piston head 80 has a receiving seat 87 and a conical piston. A cylinder 88 is mounted, and a movable valve 89 and a fixed cap 820 are mounted on the fixed rod 82.
[0006]
When the piston 8 reciprocates up and down, first, when the piston moves downward as shown in FIG. 25, the valve element 89 is opened, and outside air enters the compression chamber 70 of the cylinder 7 through the ventilation path 83. . Next, as shown in FIG. 26, when the piston moves upward, the valve element 89 blocks the ventilation path 83, and the receiving seat 87 and the conical piston cylinder 88 compress the air in the compression chamber 70, The compressed air is sent into the air pressure chamber 72 through the ventilation path 71. A branch pipe for taking out the compressed air is attached to the air pressure chamber 72, and the compressed air is sent to various articles or devices to be filled with the air.
However, although this type of piston has superior performance as compared to the previous piston, it has a large number of components, requires complicated assembly work, and is not always satisfactory in terms of economy. .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an economical air compressor that can efficiently produce compressed air with a relatively simple configuration using a small number of components. The object is to provide a piston for use.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention is described in claim 1 and illustrated in FIGS. 1 to 5 (in the following text, the numbers in parentheses represent the reference numbers in the drawings. The same applies hereinafter), that is,
A substrate, a motor fixed to the substrate, a cylinder also fixed to the substrate, a piston provided in the cylinder, a flywheel directly or indirectly rotated by the motor, and a flywheel attached to the flywheel. The piston (1) used in an air compressor including: an eccentric rod; and a piston rod rotatably connected to the eccentric rod;
The piston has a piston head (10), and an eccentric rod of the flywheel is connected to a shaft hole (12) at a free end of a piston rod (11) extending from a bottom of the piston head. An O-ring groove (13) for mounting an O-ring (2) is formed on the outer peripheral wall of (10), and the bottom surface of the O-ring groove tapers toward the top surface of the piston head. Formed into a shape;
A plurality of ventilation paths (14) are provided at equal intervals along the outer peripheral edge of the top surface of the piston head (10), and the ventilation paths (14) are configured to communicate with the O-ring groove (13). This can be achieved by the piston (1) described above.
[0009]
In this case, as described in claim 2 and exemplified in FIGS.
The plurality of air passages (14) provided near the outer peripheral edge of the top surface of the piston head (10) communicate with the O-ring groove (13) by the outer peripheral edge of the top surface of the piston head (10). It is also possible to configure as a notch (14) directly formed in the hole.
[0010]
Further, the above object of the present invention is described in claim 3 and illustrated in FIGS.
A substrate, a motor fixed to the substrate, a cylinder also fixed to the substrate, a piston provided in the cylinder, a flywheel directly or indirectly rotated by the motor, and a flywheel attached to the flywheel. The piston (4) used in an air compressor including: an eccentric rod; and a piston rod rotatably connected to the eccentric rod;
The piston has a piston head (40), an eccentric rod of the flywheel is connected to a shaft hole at a free end of a piston rod extending from a bottom of the piston head, and an outer peripheral wall of the piston head (40). Has an O-ring groove (41) for mounting an O-ring (5), and the bottom surface of the O-ring groove is formed in a conical surface tapering toward the top side of the piston head. ;
At least one air passage (42) penetrating from the top surface to the lower surface of the piston head (40) is provided, and a valve body mounting pin (43, 43) provided near an opening on the top surface side of the air passage (42). 44), the valve element (45) is attached, and the valve element (45) comes into contact with and separates from the top side opening of the ventilation path (42) to open and close the opening in accordance with the vertical movement of the piston. This can also be achieved by the piston (4) described above.
[0011]
Furthermore, the above object of the present invention is described in claim 4 and illustrated in FIGS.
A substrate, a motor fixed to the substrate, a cylinder also fixed to the substrate, a piston provided in the cylinder, a flywheel directly or indirectly rotated by the motor, and a flywheel attached to the flywheel. The piston (4) used in an air compressor including: an eccentric rod; and a piston rod rotatably connected to the eccentric rod;
The piston has a piston head (10), an eccentric rod of the flywheel is connected to a shaft hole at a free end of a piston rod extending from a bottom of the piston head, and an outer peripheral wall of the piston head (10). , An O-ring groove for mounting an O-ring is formed, and the bottom surface of the O-ring groove is formed in a conical surface tapering toward the top surface side of the piston head;
A plurality of ventilation paths (14) are provided at equal intervals along the outer peripheral edge of the top surface of the piston head (10), and the ventilation paths (14) are communicated with the O-ring grooves, and At least one ventilation path (42) penetrating from the top surface to the lower surface of (10) is provided, and a valve body mounting pin (43, 44) provided near an opening on the top surface side of the ventilation path (42). A valve element (45) is attached, and the valve element (45) is configured to contact and separate from a top surface side opening of the ventilation path (42) to open and close the opening in accordance with vertical movement of the piston. This can also be achieved by the piston described above.
[0012]
Furthermore, the above object of the present invention is described in claim 5 and illustrated in FIG.
A substrate, a motor fixed to the substrate, a cylinder also fixed to the substrate, a piston provided in the cylinder, a flywheel directly or indirectly rotated by the motor, and a flywheel attached to the flywheel. The piston (6) used for an air compressor including: an eccentric rod; and a piston rod rotatably connected to the eccentric rod;
The piston has a piston head (60), and an eccentric rod of the flywheel is connected to an axial hole at a free end of a piston rod extending from a bottom of the piston head, and an outer peripheral wall of the piston head (60). Has an O-ring groove (601) for mounting an O-ring (64), and the bottom surface of the O-ring groove is formed in a conical surface tapering toward the top surface side of the piston head. ;
A set screw (63) is formed by inserting a disk (61) having a center hole (610) in the center and a plurality of air passages (611) provided at equal intervals along the vicinity of the outer peripheral edge. ) Is screwed into a screw hole (602) drilled in the center of the top surface of the piston head (60), thereby fixing the piston head (60) to the top surface of the piston head (60). 611) is configured to communicate with the O-ring groove (601) of the piston head (60).
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of a piston for an air compressor according to the present invention,
2 is a cross-sectional view along the axial direction of the piston shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of the air passages in the piston head of the piston shown in FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of the piston shown in FIG. 1 at the time of sucking outside air;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the operation of the piston shown in FIG. 1 during air compression;
FIG. 6 is a perspective view of another embodiment of the piston for an air compressor according to the present invention,
FIG. 7 is a plan view showing another embodiment of a notch type air passage;
FIG. 8 is a plan view showing still another embodiment of a notched vent passage;
FIG. 9 is an exploded perspective view showing still another embodiment of the air compressor piston according to the present invention,
10 is a cross-sectional view along the axial direction of the piston shown in FIG. 9,
FIG. 11 is a plan view of the piston shown in FIG. 9,
FIG. 12 is a plan view showing an embodiment in which two ventilation paths are formed in a piston head,
FIG. 13 is a plan view showing an embodiment in which four ventilation paths are formed in the piston head,
FIG. 14 is a plan view showing an embodiment in which a number of ventilation paths are formed in a piston head.
FIG. 15 is a plan view showing an embodiment in which a plurality of ventilation paths are formed along the outer peripheral edge of the piston head and one ventilation path penetrating the piston head is formed.
FIG. 16 is a plan view showing an embodiment in which a plurality of ventilation paths are formed along the outer peripheral edge of the piston head, and two ventilation paths penetrating the piston head are formed.
FIG. 17 is a plan view showing an embodiment in which a plurality of ventilation paths are formed along the outer peripheral edge of the piston head, and four ventilation paths penetrating the piston head are formed.
FIG. 18 is a plan view showing an embodiment in which a plurality of ventilation paths are formed along the outer peripheral edge of the piston head and a number of ventilation paths penetrating the piston head are formed.
FIG. 19 is an exploded perspective view showing still another embodiment of the air compressor piston according to the present invention,
FIG. 20 is an external perspective view of a known general air compressor,
FIG. 21 is an external perspective view of another embodiment of a known general air compressor,
FIG. 22 is a partially cutaway side view of the air compressor shown in FIG. 20;
FIG. 23 is a partially cutaway side view of the air compressor shown in FIG.
FIG. 24 is an exploded perspective view of a known air compressor piston,
FIG. 25 is an explanatory diagram showing the operation of the piston shown in FIG. 24 at the time of sucking outside air;
FIG. 26 is an explanatory diagram showing the operation of the piston shown in FIG. 24 at the time of air compression;
It is.
[0014]
As shown in FIG. 20 or FIG. 21, the overall configuration of an air compressor using the piston according to the present invention is via a flywheel 98 directly rotated by a motor 91, or a driving gear 912 and an intermediate driven gear 99. The piston of the present invention in the cylinder 92 has a flywheel 98a which is indirectly rotated, and the piston rod 971 connected to an eccentric rod 981 attached to these flywheels 98 or 98a. Are reciprocated.
[0015]
The piston 1 according to the present invention shown in FIGS. 1 to 3 has a piston head 10, and a piston rod 11 extends from a lower surface of the piston head. A shaft hole 12 is provided at the other end of the piston rod 11, and this shaft hole 12 is connected to the eccentric rod 981 of the flywheel so that the piston 1 is driven to reciprocate. An O-ring groove 13 is formed on the outer peripheral wall of the piston head 10, and the O-ring 2 is mounted in the O-ring groove 13. A plurality of ventilation paths 14 are provided at equal intervals near the outer peripheral edge of the top surface of the piston head 10, and these ventilation paths 14 communicate with the O-ring groove 13. As shown in FIG. 2, the diameter of the O-ring groove 13 is formed such that the bottom surface of the groove is an inclined conical surface, and the lower side is tapered widely toward the distal end. Alternatively, an O-ring groove having a circular cross section may be used. As a result, only a small amount of air exists in the O-ring groove 13 and the pores 14, and the flow of the air is controlled by the O-ring 2.
[0016]
When the piston 1 moves downward as shown in FIG. 4, the O-ring 2 moves upward in the O-ring groove 13, and the outside air passes through the O-ring groove 13 and the ventilation path 14 to the compression chamber of the cylinder 3. It flows into 30.
Next, as shown in FIG. 5, when the piston 1 moves upward, the O-ring 2 moves downward in the O-ring groove 13, thereby achieving airtightness with the cylinder inner wall, and The air in the chamber 30 is prevented from flowing out to the outside air side, and the air in the compression chamber 30 is compressed by the piston head 10 and is sent into the air pressure chamber 32 through the vent 31. The compressed air in the pneumatic chamber 32 is sent out toward an article or device that fills and uses the compressed air.
[0017]
The piston according to the present invention can send air into the compression chamber 30 by a simple configuration in which a plurality of ventilation paths 14 are provided in the piston head, and is damaged even when the piston 1 is reciprocated at high speed. And has a great practical value.
[0018]
In the piston 1 according to the present invention, as shown in FIG. 6, by forming the notch 14 directly communicating with the O-ring groove on the outer peripheral edge of the piston head, the notch can function as the ventilation path 14. It is possible. Such a cut-out type air passage may have a form as shown in FIG. 7 or FIG.
[0019]
Next, another embodiment of the piston according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, an O-ring groove 41 similar to the above is formed on the outer peripheral surface of the piston head 40 of the piston 4, and the O-ring 5 is mounted in the O-ring groove 41. The piston head 40 has one ventilation path 42 penetrating from the top surface to the lower surface. Two valve body mounting pins 43 and 44 are provided near the opening on the top surface side of the ventilation path 42, and the metal valve body 45 fits the mounting pins 43 and 44 into the mounting holes 451 and 452. It is designed to be attached by that. The free end side of the valve body 45 can seal the air passage 42.
That is, in this embodiment, the ventilation passage 42 penetrating through the main body of the piston head 40 and having openings on the surface on the compression chamber side and the surface on the outside air side is in contact with the opening on the compression chamber side in accordance with the vertical movement of the piston. A separating valve element 45 is provided.
[0020]
In such a configuration, when the piston 4 moves downward, the valve body 45 separates from the upper opening of the ventilation path 42, and outside air flows into the compression chamber through the ventilation path 42. On the other hand, when the piston 4 moves upward, the valve body 45 closes the upper opening of the ventilation passage 42, and the piston head 40 acts to compress the air in the compression chamber.
As shown in FIGS. 12 to 14, a plurality of ventilation paths 42 can be provided in the piston head 40, and these ventilation paths 42 are configured to be opened and closed by a valve body 45. It is possible to improve the compression efficiency.
[0021]
The ventilation path 14 of the piston according to the present invention communicates with the O-ring groove 13, whereas the ventilation path 42 opened in the piston head 40 does not communicate with the O-ring groove 4. Both of the two configurations are simple configurations, but can compress air efficiently.
[0022]
Further, in the present invention, as shown in FIGS. 15 to 18, the air passage 42 opened and closed by the valve body 45 and the air passage 14 communicating with the O-ring groove are provided on the piston head 10 at the same time. It is also possible.
[0023]
In the embodiment shown in FIG. 2, the ventilation path 14 of the piston 1 is configured to communicate with the O-ring groove 13. However, the same configuration of the piston can be realized by a configuration as shown in FIG. 19. Can be achieved.
That is, a concave O-ring groove 601 is formed on the outer peripheral edge of the top surface of the piston head 60 in this case, and a screw hole 602 is formed in the center of the top surface of the piston head 6. A center hole 610 is formed in the center of one disk 61, and a plurality of air passages 611 are formed near the outer periphery thereof. The O-ring 6 is fixed to the disk 61 by screwing the set screw 63 inserted through the center hole 610 of the disk into the screw hole 602 of the piston head 60 using the set screw 63 and the washer 62. 1 and 2 and can be configured as a piston 6 having the same operation and effect as the piston 1 shown in FIGS.
[0024]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention includes all modified embodiments that can be easily conceived by those skilled in the art from the above description and the description of the drawings within the scope of the object. Is what you do.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the piston according to the present invention has a smaller number of parts and a more efficient compression while having a simple configuration as compared with the pistons described in U.S. Patent Nos. 5,655,887, 6,095,758 and 6,135,725. It can produce air and has great practical value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of a piston for an air compressor according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the axial direction of the piston shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing an arrangement of a ventilation path formed in a piston head of the piston shown in FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operation of the piston shown in FIG. 1 when sucking outside air.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an operation of the piston shown in FIG. 1 at the time of air compression.
FIG. 6 is a perspective view of another embodiment of the air compressor piston according to the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing another embodiment of a notch type ventilation path.
FIG. 8 is a plan view showing still another embodiment of a notched vent passage.
FIG. 9 is an exploded perspective view showing still another embodiment of the air compressor piston according to the present invention.
10 is a sectional view taken along the axial direction of the piston shown in FIG.
FIG. 11 is a plan view of the piston shown in FIG. 9;
FIG. 12 is a plan view showing an embodiment in which two ventilation paths are formed in the piston head.
FIG. 13 is a plan view showing an embodiment in which four ventilation paths are formed in the piston head.
FIG. 14 is a plan view showing an embodiment in which a number of ventilation paths are formed in a piston head.
FIG. 15 is a plan view showing an embodiment in which a plurality of ventilation paths are formed along the outer peripheral edge of the piston head, and one ventilation path penetrating the piston head is formed.
FIG. 16 is a plan view showing an embodiment in which a plurality of ventilation paths are formed along the outer peripheral edge of the piston head, and two ventilation paths penetrating the piston head are formed.
FIG. 17 is a plan view showing an embodiment in which a plurality of ventilation paths are formed along the outer peripheral edge of the piston head and four ventilation paths penetrating through the piston head are formed.
FIG. 18 is a plan view showing an embodiment in which a plurality of ventilation paths are formed along the outer peripheral edge of the piston head and a number of ventilation paths penetrating the piston head are formed.
FIG. 19 is an exploded perspective view showing still another embodiment of the air compressor piston according to the present invention.
FIG. 20 is an external perspective view of a known general air compressor.
FIG. 21 is an external perspective view of another embodiment of a known general air compressor.
FIG. 22 is a partially cutaway side view of the air compressor shown in FIG. 20.
FIG. 23 is a partially cutaway side view of the air compressor shown in FIG. 21.
FIG. 24 is an exploded perspective view of a known air compressor piston.
FIG. 25 is an explanatory diagram showing an operation of the piston shown in FIG. 24 at the time of sucking outside air.
26 is an explanatory diagram showing an operation of the piston shown in FIG. 24 at the time of air compression.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston 10 Piston head 11 Piston rod 12 Shaft hole 13 O-ring groove 14 Ventilation path 2 O-ring 3 Cylinder 30 Compression chamber 31 Vent 32 Pressure chamber 4 Piston 40 Piston head 41 O-ring groove 42 Ventilation path 43 Valve body mounting pin 44 Valve body mounting pin 45 Valve body 451 Mounting hole 452 Mounting hole 5 O-ring 6 Piston 60 Piston head 601 O-ring groove 602 Screw hole 61 Disk 610 Center hole 611 Ventilation path 62 Washer 63 Set screw 64 O-ring 7 Cylinder 70 Compression chamber 71 Ventilation passage 72 Atmospheric pressure chamber 8 Piston 80 Piston head 81 Shaft column 82 Fixed rod 820 Fixed cap 83 Vent passage 84 Mounting hole 85 Piston rod 86 Mounting rod 87 Receiving seat 88 Piston cylinder 89 Valve element 90 Substrate 91 Motor 911 Rotating shaft 912 Drive gear 92 Shillin Da 93 Atmospheric chamber 94 Branch pipe 95 Branch pipe 96 Pressure gauge 97 Piston 971 Piston rod 98 Flywheel 981 Eccentric rod 98a Flywheel 99 Follower gear 991 Shaft rod

Claims

A substrate (90), a motor (91) fixed to the substrate, a cylinder (92) also fixed to the substrate, a piston provided in the cylinder, and directly or indirectly rotated by the motor. Used in an air compressor including a flywheel (98, 98a), an eccentric rod (981) attached to the flywheel, and a piston rod (971) rotatably connected to the eccentric rod. A piston (1);
The piston has a piston head (10), and an eccentric rod of the flywheel is connected to a shaft hole (12) at a free end of a piston rod (11) extending from a bottom of the piston head. An O-ring groove (13) for mounting an O-ring (2) is formed on the outer peripheral wall of (10), and the bottom surface of the O-ring groove tapers toward the top surface of the piston head. Formed into a shape;
A plurality of ventilation paths (14) are provided at equal intervals along the outer peripheral edge of the top surface of the piston head (10), and the ventilation paths (14) are configured to communicate with the O-ring groove (13). The piston (1) as described above.

The plurality of air passages (14) provided near the outer periphery of the top surface of the piston head (10) communicate with the O-ring groove (13) at the outer periphery of the top surface of the piston head (10). 2. Piston according to claim 1, characterized in that it is a notch (14) formed directly in the piston.

A substrate (90), a motor (91) fixed to the substrate, a cylinder (92) also fixed to the substrate, a piston provided in the cylinder, and directly or indirectly rotated by the motor. Used in an air compressor including a flywheel (98, 98a), an eccentric rod (981) attached to the flywheel, and a piston rod (971) rotatably connected to the eccentric rod. A piston (4);
The piston has a piston head (40), an eccentric rod of the flywheel is connected to a shaft hole at a free end of a piston rod extending from a bottom of the piston head, and an outer peripheral wall of the piston head (40). Has an O-ring groove (41) for mounting an O-ring (5), and the bottom surface of the O-ring groove is formed in a conical surface tapering toward the top side of the piston head. ;
At least one air passage (42) penetrating from the top surface to the lower surface of the piston head (40) is provided, and a valve body mounting pin (43, 43) provided near an opening on the top surface side of the air passage (42). 44), the valve element (45) is attached, and the valve element (45) comes into contact with and separates from the top side opening of the ventilation path (42) to open and close the opening in accordance with the vertical movement of the piston. The above piston (4), characterized in that:

A substrate (90), a motor (91) fixed to the substrate, a cylinder (92) also fixed to the substrate, a piston provided in the cylinder, and directly or indirectly rotated by the motor. Used in an air compressor including a flywheel (98, 98a), an eccentric rod (981) attached to the flywheel, and a piston rod (971) rotatably connected to the eccentric rod. A piston;
The piston has a piston head (10), an eccentric rod of the flywheel is connected to a shaft hole at a free end of a piston rod extending from a bottom of the piston head, and an outer peripheral wall of the piston head (10). , An O-ring groove for mounting an O-ring is formed, and the bottom surface of the O-ring groove is formed in a conical surface tapering toward the top surface side of the piston head;
A plurality of ventilation paths (14) are provided at equal intervals along the outer peripheral edge of the top surface of the piston head (10), and the ventilation paths (14) are communicated with the O-ring grooves, and At least one ventilation path (42) penetrating from the top surface to the lower surface of (10) is provided, and a valve body mounting pin (43, 44) provided near an opening on the top surface side of the ventilation path (42). A valve element (45) is attached, and the valve element (45) is configured to contact and separate from a top surface side opening of the ventilation path (42) to open and close the opening in accordance with vertical movement of the piston. Piston above.

A substrate (90), a motor (91) fixed to the substrate, a cylinder (92) also fixed to the substrate, a piston provided in the cylinder, and directly or indirectly rotated by the motor. Used in an air compressor including a flywheel (98, 98a), an eccentric rod (981) attached to the flywheel, and a piston rod (971) rotatably connected to the eccentric rod. A piston (6);
The piston has a piston head (60), and an eccentric rod of the flywheel is connected to an axial hole at a free end of a piston rod extending from a bottom of the piston head, and an outer peripheral wall of the piston head (60). Has an O-ring groove (601) for mounting an O-ring (64), and the bottom surface of the O-ring groove is formed in a conical surface tapering toward the top surface side of the piston head. ;
A set screw (63) is formed by inserting a disk (61) having a center hole (610) in the center and a plurality of air passages (611) provided at equal intervals along the vicinity of the outer peripheral edge. ) Is screwed into a screw hole (602) drilled in the center of the top surface of the piston head (60), thereby fixing the piston head (60) to the top surface of the piston head (60). 611), wherein the piston (6) is configured to communicate with the O-ring groove (601) of the piston head (60).