JP2015206365A - 空気圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気圧縮効果及び安全性が高い空気圧縮機を提供する。
【解決手段】空気圧縮機は、メインハウジング１０と、メインハウジング１０に接続されてピストン本体１５が作動するシリンダー２と、メインハウジング１０により固定されるとともにモータ１１を含む動力機構と、小ギア１２と噛合される大ギア１３とを備える。大ギア１３には、重量回転盤が接続される。重量回転盤上には、クランクピン１４が設けられる。クランクピン１４は、ピストン本体１５に枢着され、モータ１１が作動するとクランクピン１４が円周運動を行い、ピストン本体１５のピストンヘッド１６がシリンダー２内で往復運動を行い、シリンダー２内の圧縮空気が押し出されて空気貯蔵ユニット４内に進入される。サブ圧力貯蔵チャンバ２４とメイン圧力貯蔵チャンバとの間には弁体が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気圧縮機に関し、特に、ピストンヘッドがシリンダー内で往復して上下直線運動を行う際、ピストンヘッド全体とシリンダー内の円柱状内周壁面との気密性を良好に維持し、空気圧縮効果及び安全性が高い空気圧縮機に関する。

本発明者は、長年にわたり空気圧縮機の研究開発に力を注いでおり、初期には手間と時間がかかって構造が複雑だった空気圧縮機を簡素な構造にして短時間に組立てることができる製品に改良したり、空気圧縮機の構造を改良して空気圧縮機の使用機能を高めていた。従来の空気圧縮機の構造は、主にモータによりシリンダー内でピストンを往復させて圧縮動作を行い、圧縮された空気がシリンダーの頂壁に形成された通気孔を介して空気貯蔵ユニット内へ送られてから、空気貯蔵ユニットに設けられたマニホールドが中間の伝送部材を介し、異なる性質を有する部品（例えば、インフレータブルノズル又はその他の機能を有する安全バルブ、ガス抜き弁などの部品）へ接続される。従来の空気圧縮機のシリンダー頂壁の厚さは、空気貯蔵ユニットの周壁の厚さに略等しいため、空気圧縮機のピストンがシリンダー内で直線運動を行って上死点に達すると、ピストンのピストンヘッドの頂平面は、シリンダーの圧縮チャンバ―の頂壁面に完全に当接され、ピストンの上動行程の動作により圧縮空気がシリンダー頂壁の通気孔を介し、シリンダーの圧縮チャンバと連通して排気用途の空気貯蔵ユニットとして用い、測定するタイヤの設定タイヤ圧より高い圧力が空気圧縮機に発生し易い上、圧縮機のピストンがシリンダー内で往復運動する速度に直接悪影響を及ぼし、空気圧縮機の空気圧縮効果を高めることは容易でなかった。この問題点に鑑み、本発明者は、シリンダーの頂壁及び円環柱内部の通気孔をサブ圧力貯蔵チャンバとして用い、ピストンの頂端面がシリンダーの圧縮チャンバの頂壁に完全に当接されると、圧縮空気の一部がサブ圧力貯蔵チャンバ内へ進入し、ピストンの下動行程の動作がスムーズとなり、シリンダーの中心垂直軸線により分けられた水平方向の開口縁は下方へ延びて斜面筒壁を形成し、ピストンヘッドが下死点に達しても、摺動して外れずにシリンダー内に完全に収容され、ピストンヘッドがシリンダー内で往復して上下直線運動を行うと、ピストンヘッド全体とシリンダー内の円柱状内周壁面との気密性を良好に保ち、圧縮空気効果及び安全性を向上させることができる。シリンダーの圧縮チャンバが連通したサブ圧力貯蔵チャンバは、空気圧縮機のピストンヘッドの頂平面がシリンダーの圧縮チャンバの頂壁面に完全に当接されると、圧縮空気の一部がサブ圧力貯蔵チャンバ内に進入してピストンの下動行程がスムーズに行われる。

本発明の第１の目的は、ピストン本体が往復運動するシリンダーを有し、シリンダーは、モータを固定するメインハウジングと一体成形され、シリンダーの頂壁には、上方へ延びた円環柱が形成され、円環柱内部には、シリンダーの圧縮チャンバと連通した通気孔が形成され、通気孔はサブ圧力貯蔵チャンバとして用いる空気圧縮機を提供することにある。
本発明の第２の目的は、空気圧縮機に設けたシリンダーは、下方に開口端が設けられた円形開口縁を有し、円形開口縁は、シリンダーの中心垂直軸線により分けられ、シリンダーの開口縁は、シリンダーの中心垂直軸線により分けられた一方の側辺が水平面に対して平行であり、シリンダーの中心垂直軸線により分けられた他方の側辺の開口縁が下方へ延びて形成された斜面筒壁を有し、斜面筒壁の末端面が傾斜面に形成される空気圧縮機を提供することにある。
本発明の第３の目的は、空気圧縮機に設置する空気貯蔵ユニットがシリンダーと一体成形される空気圧縮機を提供することにある。
本発明の第４の目的は、空気圧縮機に設置する空気貯蔵ユニットが、独立式であるとともに、シリンダーと着脱自在に結合される空気圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、メインハウジングと、前記メインハウジングに接続されてピストン本体が作動するシリンダーと、前記メインハウジングにより固定されるとともにモータを含む動力機構と、小ギアと噛合される大ギアとを備える空気圧縮機であって、前記大ギアには、重量回転盤が接続され、前記重量回転盤上には、クランクピンが設けられ、前記クランクピンは、前記ピストン本体に枢着され、前記モータが作動すると前記クランクピンが円周運動を行い、前記ピストン本体のピストンヘッドが前記シリンダー内で往復運動を行い、前記シリンダー内の圧縮空気が押し出されて空気貯蔵ユニット内に進入され、サブ圧力貯蔵チャンバとメイン圧力貯蔵チャンバとの間には弁体が設けられていることを特徴とする空気圧縮機が提供される。

前記シリンダーは、頂壁と、下部に開口端を有する円形開口縁とを有し、前記頂壁には、上方へ延びた円環柱が形成され、前記円環柱の内部には、圧縮チャンバと連通した通気孔が形成され、前記通気孔の周囲の前記円環柱上には、複数の凸柱が間隔をおいて環状に配列され、前記凸柱の内周壁上には、複数のリブが間隔をおいて配列され、前記凸柱間には間隙が形成され、前記弁体は、同一軸心で異なる寸法を有する円形状に順次形成された下部段差、中部段差及び上部段差を有し、前記弁体は、間隔をおいて環状に配列された前記複数の凸柱により形成された内周室に設置されるとともに、間隔をおいて配列された前記複数のリブ中に位置拘束されるため、前記弁体が押し動かされてもずれることはなく、前記弁体上には、スプリングが嵌合され、前記スプリングには、必要な弾性係数に応じて単数又は複数のスプリングが用いられ、前記スプリングには口径が小さめのスプリングが用いられ、前記スプリングの一端は、前記弁体の前記上部段差の外周に嵌合されて前記中部段差上に着座されるか、口径が大きめの前記スプリングの一端が前記弁体の前記中部段差の外周に嵌合されて前記下部段差上に着座され、前記弁体の前記下部段差の直径は、前記内周室の直径より小さいが前記通気孔の直径より大きく、前記通気孔の圧縮空気が前記凸柱間の間隙を介して前記空気貯蔵ユニット内に流入することが好ましい。

前記頂壁及び前記円環柱の内部に形成された通気孔は、縦向き深さが前記弁体の縦向き厚さより大きく、前記サブ圧力貯蔵チャンバとして用いられ、前記ピストン本体が上動行程により上死点に達すると、前記ピストンヘッドの頂端面が前記シリンダーの前記圧縮チャンバの頂端の頂壁に当接されるが、前記サブ圧力貯蔵チャンバの容積に等しい圧縮空気を前記シリンダーの前記圧縮チャンバ内に等しくし、前記ピストン本体の抵抗力を減らして動作をスムーズにすることができる上、気体注入過程において気体被注入物の圧力値を安全な範囲に維持して安全性を確保することが好ましい。

前記シリンダーは、下方に開口端が設けられた円形開口縁を有し、前記円形開口縁は、前記シリンダーの中心垂直軸線により分けられ、前記シリンダーの開口縁は、前記シリンダーの前記中心垂直軸線により分けられた一方の側辺が水平面に対して平行であり、前記シリンダーの前記中心垂直軸線により分けられた他方の側辺の開口縁が下方へ延びて斜面筒壁が形成され、前記斜面筒壁の末端面は、前記水平面に対して平行に形成されずに傾斜面に形成され、前記シリンダーの前記開口縁の前記傾斜面の最端部の端点と、前記シリンダーの前記開口縁の水平面とにより長さ距離が形成され、前記ピストン本体の下動行程では、前記ピストンヘッドの頂端面と前記シリンダーの前記斜面筒壁の前記傾斜面とが平行に形成され、前記ピストンヘッドが下死点に達しても、摺動して外れることなく前記シリンダー内に完全に収容され続けるため、前記ピストンヘッドが前記シリンダー内で往復して上下直線運動を行う際、前記ピストンヘッド全体と前記シリンダー内の円柱状の内周壁面との気密性が良好に保たれ、空気圧縮効果及び安全性が高いことが好ましい。

前記シリンダーの頂壁は、上方へ延びて形成され、上端に開口部を有する円筒状の空気貯蔵ユニットであり、前記空気貯蔵ユニットと前記シリンダーとの間には、圧縮空気を貯蔵する内空部が形成され、前記空気貯蔵ユニットの前記開口部には、周囲に向かって拡大した前部フランジが形成され、前記前部フランジは、互いに対応した２つのドッキングプレートをその上に有し、逆に反り返った２つの嵌合クランプが互いに対応して末端に設けられ、前記嵌合クランプの内側面には、前記ドッキングプレートとの間に収容槽が形成され、前記空気貯蔵ユニットは、前記シリンダーと一体成形されていることが好ましい。

前記蓋体は、平面基板であり、前記基板には、互いに対応して外方へ直線状に延びた２つの前部フランジが設けられ、前記前部フランジの末端には、互いに対応した２つのＬ字状嵌合クランプが設けられ、前記嵌合クランプの内側面には、前記前部フランジとの間に収容槽が形成され、前記平面基板は、上方へ延びて突設されて放射状に形成されたプレート部を有し、前記プレート部はユーザが力を加えると回転し、互いに対応した前記基板の下端には、下方へ延びた環状接続部が形成され、その外周縁には環状凹溝が形成され、前記環状凹溝には、シールリングが嵌合され、前記接続部内には、圧縮空気を貯蔵するために用いる内空部が形成され、前記接続部内の前記基板の中心部には、下方へ延びた円筒柱が形成され、前記円筒柱の外周には環状ショルダが形成され、前記環状ショルダと前記円筒柱との間には凹状環状溝が形成され、前記環状ショルダと前記接続部との間には、凹状環状溝が形成され、前記円筒柱は、前記弁体上に嵌合された前記スプリングの他端に嵌入されて前記環状溝内に着座し、前記蓋体の前記接続部は、前記空気貯蔵ユニットの前記開口部に設置され、前記蓋体上の前記プレート部を回転させて前記蓋体の前記前部フランジを速やかに進入させ、前記空気貯蔵ユニットの前記前部フランジ上に設けられた前記嵌合クランプ中に結合され、前記前部フランジを前記収容槽中に収容するとともに、前記蓋体の前記前部フランジ上に設けた前記嵌合クランプ中の前記収容槽も前記空気貯蔵ユニットの前記前部フランジに収容することにより、前記蓋体が前記空気貯蔵ユニット上に堅牢に結合され、前記蓋体と前記空気貯蔵ユニットとが着脱自在に結合されることが好ましい。

前記メイン圧力貯蔵チャンバは、前記空気貯蔵ユニットの前記内空部と前記蓋体の前記接続部の前記内空部とを含み、前記空気貯蔵ユニットの前記内空部と前記蓋体の前記接続部の前記内空部とは完全に連通することが好ましい。

前記シリンダーの頂壁には、外方へ水平に延びた前部フランジが設けられ、前記前部フランジは、互いに対応した２つのドッキングプレートをその上に有し、互いに対応した逆に反り返った２つの嵌合クランプが末端に設けられ、前記嵌合クランプの内側面には、前記ドッキングプレートとの間に収容槽が形成され、開口部及び内空部を一端に有する筒柱状の空気貯蔵ユニット上には、前記空気貯蔵ユニットと連通した複数のマニホールドが一体成形され、前記空気貯蔵ユニットの前記開口部には、周囲に向かって拡大した拡張フランジが形成され、前記拡張フランジ上には、互いに対応した前記２つのドッキングプレートが設けられ、前記ドッキングプレート上には、垂直に延びたストッパ側板が設けられ、前記ストッパ側板の末端には、反対方向へ垂直に延びた短翼板が設けられ、前記短翼板、前記ストッパ側板及び前記ドッキングプレートにより収容槽が画成され、前記空気貯蔵ユニットが回転されると、前記空気貯蔵ユニットの前記拡張フランジの前記ドッキングプレートが速やかに進入して前記シリンダーの前記前部フランジに形成した前記嵌合クランプ中に結合されると、前記ドッキングプレートが前記収容槽中に収容され、前記ドッキングプレートが前記収容槽内に収容され、前記ストッパ側板により阻まれて回転繰出動作が停まり、前記空気貯蔵ユニットが前記シリンダー上に堅牢に結合され、前記シリンダーと前記空気貯蔵ユニットとが着脱自在に結合されることが好ましい。

前記シリンダーの頂壁には、円環柱が形成され、前記円環柱の外周側部には、前記シールリングが嵌合される環状槽が形成され、前記空気貯蔵ユニットの内面中心部には、下方へ延びた円筒柱が設けられ、前記円筒柱の外周には、複数の環状ショルダが設けられ、前記環状ショルダと前記円筒柱との間には、凹状環状溝が形成され、前記環状ショルダ間には凹状環状溝が形成され、異なる円直径を有する前記環状溝には、異なる円直径を有する前記スプリングがそれぞれ対応して収容され、前記メイン圧力貯蔵チャンバは、前記空気貯蔵ユニットの内空部であることが好ましい。

本発明の一実施形態に係る空気圧縮機を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る空気圧縮機を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る空気圧縮機を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る空気圧縮機を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る空気圧縮機を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る空気圧縮機内にスプリングを取り付けたときの状態を示す部分拡大図である。 本発明の他の実施形態に係る空気圧縮機を示す斜視図である。 図７の分解斜視図である。 図７の断面図である。 図７の正面図である。 図７の空気圧縮機内にスプリングを取り付けたときの状態を示す部分拡大図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。

図１及び図２を参照する。図１及び図２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１５が動作するシリンダー２と、モータ１１を固定するメインハウジング１０とが一体成形されて構成される。メインハウジング１０には、空気圧縮機の動力機構が固定されている。動力機構は、モータ１１と、伝動用途の小ギア１２と、小ギア１２と噛合される大ギア１３と、クランクピン１４を有する重量回転盤１８と、放熱用途の放熱ファン１７とを含む。モータ１１により空気圧縮機の動力機構を駆動し、ピストン本体１５のピストンヘッド１６がシリンダー２の圧縮チャンバ２３内で往復して圧縮動作を行うと、圧縮された空気が通気孔２５０を介して弁体３１を押し動かしてスプリング３２，３３を圧縮し、空気貯蔵ユニット４内に圧縮された空気が進入する。空気貯蔵ユニット４上には、空気貯蔵ユニット４と連通した複数のマニホールド４２，４３が一体成形され、マニホールド４２には、ホース（図示せず）が接続される。マニホールド４３は、安全バルブ７を設置するために応用する。

空気圧縮機のシリンダー２は、頂壁２１と、下部に開口端を有する円形開口縁２２とを有する。頂壁２１には、上方へ延びた円環柱２５が形成され、円環柱２５の内部には、圧縮チャンバ２３と連通した通気孔２５０が形成されている。前述した通気孔２５０の周囲の円環柱２５上には、間隔をおいて複数の凸柱２６が環状に配列され、凸柱２６の内周壁上には、複数のリブ２６１が間隔をおいて配列され、凸柱２６間には間隙２６２（図６を参照する）が形成されている。弁体３１は、同一軸心で異なる寸法を有する円形状の下部段差３１１、中部段差３１２及び上部段差３１３が順次形成されている。弁体３１は、間隔をおいて環状に配列された複数の凸柱２６により形成された内周室２６０が、間隔をおいて配列された複数のリブ２６１中に配設されているため、弁体３１が押し動かされてもずれることはない。前述のスプリングには、必要な弾性係数に応じて単数又は複数のスプリング３２，３３が用いられる。図３及び図６を参照する。図３及び図６に示すように、スプリングには口径が小さめのスプリング３２が用いられ、その一端は、弁体３１の上部段差３１３の外周に嵌合されて中部段差３１２上に設置されるか、口径が大きめのスプリング３３の一端が前述の弁体３１の中部段差３１２の外周に嵌合されて下部段差３１１上に着座し、弁体３１の下部段差３１１の直径は、内周室２６０の直径より小さいが通気孔２５０の直径より大きく、通気孔２５０の圧縮空気が凸柱２６間の間隙２６２を介して空気貯蔵ユニット４の内空部４１内に流入する。前述の頂壁２１及び円環柱２５内部に形成された通気孔２５０は、縦向き深さが前述の弁体３１の縦向き厚さより大きく、サブ圧力貯蔵チャンバ２４として用いる。図４に示す方向で、３次元空間の座標により以下説明する。前述したシリンダー２の底部に形成した開口端の円形開口縁２２は、シリンダー２の中心垂直軸線Ｙにより＋Ｘ軸方向及び−Ｘ軸方向の水平軸線に分けられる。シリンダー２の開口縁２２は、シリンダー２の中心垂直軸線Ｙにより分けられた＋Ｘ軸方向がＸＺ水平面に対して平行であり、シリンダー２の中心垂直軸線Ｙにより分けられた−Ｘ軸方向の開口縁２２は、下方へ延びて形成された斜面筒壁２２１を有する。斜面筒壁３２１の末端面は、ＸＺ水平面に対して平行な状態ではなく、傾斜面２２２に形成されている。長さ距離Ｌは、シリンダー２の開口縁２２の傾斜面２２２の最端部の端点と、シリンダー２の開口縁２２の水平面とにより形成される（図５参照）。

前述のシリンダー２の頂壁２１は、上方へ延びて形成され、開口部４５を有する円筒状の空気貯蔵ユニット４が上端に形成され、空気貯蔵ユニット４とシリンダー２との間には、圧縮空気を貯蔵する内空部４１が形成されている。空気貯蔵ユニット４の開口部４５には、周囲に向かって拡大した前部フランジ４６が形成されている。前部フランジ４６は、互いに対応した２つのドッキングプレート４６０を有し、逆に反り返った２つの嵌合クランプ４６１がその末端に設けられている。嵌合クランプ４６１の内側面には、ドッキングプレート４６０との間に収容槽４６２が形成されている。空気貯蔵ユニット４は、シリンダー２と一体成形されている。

蓋体は、平面基板５である。基板５には、互いに対応して外方へ直線状に延びた２つの前部フランジ５１が設けられ、互いに対応した２つのＬ字状嵌合クランプ５１１が末端に設けられている。嵌合クランプ５１１の内側面には、前部フランジ５１との間に収容槽５１２が形成されている。基板５は、上方へ延びて突設され放射状に形成されたプレート部５０を有し、プレート部５０はユーザが力を加えると回転させることができ、図２に示すように、互いに対応した基板５は、下方へ延びた環状接続部５２が下端に形成され（図６を参照する）、環状凹溝５２０が外周縁に形成されている。環状凹溝５２０には、シールリング５６が嵌合され、接続部５２内には、圧縮空気を貯蔵するために用いる内空部５２１が形成され、接続部５２内の基板５の中心部には、下方へ延びた円筒柱５３が形成され、円筒柱５３の外周には環状ショルダ５４が形成されている。環状ショルダ５４と円筒柱５３との間には凹状環状溝５３０が形成され、環状ショルダ５４と接続部５２との間には、凹状環状溝５５が形成されている。それぞれ異なる円直径を有する環状溝５３０，５５には、異なる円直径を有するスプリング３２，３３がそれぞれ対応して収容される。前述の円筒柱５３は、前述の弁体３１上に嵌合されたスプリング３２の他端に嵌入されて環状溝５３０内に着座する。前述した口径が大きめのスプリング３３は、円筒柱５３の外周に取り付けられて環状溝５５内に着座する。

図１、図２及び図４を参照する。図１、図２及び図４に示すように、蓋体の接続部５２は、前述した空気貯蔵ユニット４の開口部４５に設置され、蓋体上のプレート部５０を回転させると蓋体の前部フランジ５１が速やかに進入して前述の空気貯蔵ユニット４の前部フランジ４６上に設けられた嵌合クランプ４６１中に結合され、前部フランジ５１を収容槽４６２中に収容するとともに、蓋体の前部フランジ５１上に設けた嵌合クランプ５１１中の収容槽５１２も前述した空気貯蔵ユニット４の前部フランジ４６に収容することにより、蓋体が空気貯蔵ユニット４上に堅牢に結合され、蓋体と空気貯蔵ユニット４とが着脱自在に結合される。

メイン圧力貯蔵チャンバ４４は、空気貯蔵ユニット４の内空部４１と蓋体の接続部５２の内空部５２１とを含み、空気貯蔵ユニット４の内空部４１と蓋体の接続部５２の内空部５２１とは完全に連通する。

空気圧縮機のピストン本体１５は、シリンダー２（図５を参照する）内で往復運動する。ピストン本体１５の上動行程において、シリンダー２の圧縮チャンバ２３で発生した圧縮空気が通気孔２５０を介して弁体３１を押し動かすとスプリング３２，３３が圧縮され、圧縮された空気が前述した複数の凸柱２６間の間隙２６２を介して空気貯蔵ユニット４のメイン圧力貯蔵チャンバ４４内に流入し（図６を参照する）、マニホールド４２のホースを介して気体被注入物に供給される。ピストン本体１５の下動行程は、図５に示すように、ピストンヘッド１６の頂端面とシリンダー２の斜面筒壁２２１の傾斜面２２２とが平行であるため、ピストンヘッド１６が下死点に達した際に摺動して外れずにシリンダー２内に完全に収容されているため、ピストンヘッド１６がシリンダー２内で往復し上下直線運動を行う際、ピストンヘッド１６全体とシリンダー２内の円柱状内周壁面２０との気密性を良好に維持し、高い空気圧縮効果及び安全性を得ることができる。

本発明の頂壁２１と、円環柱２５内部の通気孔２５０とをサブ圧力貯蔵チャンバ２４として用い、ピストン本体１５が上動行程により上死点に達すると、ピストンヘッド１６の頂端面がシリンダー２の圧縮チャンバ２３の頂端の頂壁２１に当接されるが（図３を参照する）、サブ圧力貯蔵チャンバ２４の容積が圧縮空気がシリンダー２の圧縮チャンバ２３の容積に等しいため、ピストン本体１５の抵抗力が減って動作がスムーズとなる上、気体注入過程においても気体被注入物の圧力値を安全な範囲に維持し、安全性を確保することができる。

図７〜図１１を参照する。図７〜図１１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ー２の頂壁２１には、外方へ水平に延びた前部フランジ２８が設けられている。前部フランジ２８は、互いに対応した２つのドッキングプレート２８０をその上に有し、互いに対応して逆に反り返った２つの嵌合クランプ２８１が末端に設けられている。嵌合クランプ２８１の内側面には、ドッキングプレート２８０との間に収容槽２８２が形成されている。前述のシリンダー２の頂壁２１には、円環柱２５が形成され、その外周側部には、シールリング２７が嵌合される環状槽２５１が形成され、一端には、開口部６１及び内空部６２の筒柱状の空気貯蔵ユニット６を有する。空気貯蔵ユニット６上には、空気貯蔵ユニット６と連通した複数のマニホールド６３，６４が一体成形されている。空気貯蔵ユニット６の開口部６１には、周囲に向かって拡大した拡張フランジ６５が形成されている。拡張フランジ６５上には、互いに対応した２つのドッキングプレート６５１が設けられ、ドッキングプレート６５１上には、垂直に延びたストッパ側板６５２が設けられている。ストッパ側板６５２の末端には、反対方向へ垂直に延びた短翼板６５３が設けられている（図８を併せて参照する）。短翼板６５３、ストッパ側板６５２及びドッキングプレート６５１は、収容槽６５０を画成する。空気貯蔵ユニット６の内面中心部には、下方へ延びた円筒柱６６が設けられている。円筒柱６６の外周には、複数の環状ショルダ６７１，６７２が設けられている。環状ショルダ６７１と円筒柱６６との間には、凹状環状溝６０が形成されている。環状ショルダ６７１と環状ショルダ６７２との間には凹状環状溝６８が形成され、異なる円直径を有する環状溝６０，６８には、異なる円直径を有するスプリング３２，３３が対応して収容される。例えば、図９のスプリング３２，３３において、前述の円筒柱６６は、弁体３１上に嵌合されたスプリング３２の他端に嵌入されて環状溝６０内に着座される。口径が大きめのスプリング３３は、スプリング３２が取り付けられた円筒柱６６の外周に取り付けられ、環状溝６８内に着座する。メイン圧力貯蔵チャンバ６９は、円筒柱６６の内空部６２である。

図７、図８及び図１０を参照する。図７、図８及び図１０に示すように、空気貯蔵ユニット６が回転されると、前述したシリンダー２の前部フランジ２８上に形成された嵌合クランプ２８１中に空気貯蔵ユニット６の拡張フランジ６５のドッキングプレート６５１が速やかに進入し、ドッキングプレート６５１が収容槽２８２中に収容され、ドッキングプレート２８０が収容槽６５０内に収容され、ストッパ側板６５２により阻まれて回転繰出動作が停まり、空気貯蔵ユニット６がシリンダー２上に堅牢に結合され、シリンダー２には空気貯蔵ユニット６が着脱自在に結合される。

上述したことから分かるように、本発明の空気圧縮機の技術的特徴は、シリンダー２の頂壁２１と、円環柱２５内部の通気孔２５０とをサブ圧力貯蔵チャンバ２４として用いることにある。ピストン本体１５が上動行程で上死点に達すると、ピストンヘッド１６の頂端面がシリンダー２の圧縮チャンバ２３の頂端の頂壁２１に当接されるが（図３を参照する）、サブ圧力貯蔵チャンバ２４の容積に等しい圧縮空気がシリンダー２の圧縮チャンバ２３内に存在するため、ピストン本体１５の動作が抵抗力の減少によりスムーズになる上、気体注入過程で気体被注入物の圧力値を安全な範囲に維持することができ、シリンダー２の中心垂直軸線Ｙにより分けられた水平方向の開口縁２２を下方へ延ばして斜面筒壁２２１が形成される。斜面筒壁２２１の末端面は、ＸＺ水平面に対して非平行状態に傾斜面２２２が形成される。凸柱２６は、下死点に達したときでも摺動して外れずに、シリンダー２内に完全に収容されているため、ピストンヘッド１６がシリンダー２内で往復して上下直線運動を行っても、ピストンヘッド１６全体とシリンダー２内の円柱状内周壁面２０との気密性が良好に維持され、高い空気圧縮効果及び安全性を得ることができる。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

２ シリンダー
４ 空気貯蔵ユニット
５ 基板
６ 空気貯蔵ユニット
７ 安全バルブ
１０ メインハウジング
１１ モータ
１２ 小ギア
１３ 大ギア
１４ クランクピン
１５ ピストン本体
１６ ピストンヘッド
１７ 放熱ファン
１８ 重量回転盤
２０ 内周壁面
２１ 頂壁
２２ 開口縁
２３ 圧縮チャンバ
２４ サブ圧力貯蔵チャンバ
２５ 円環柱
２６ 凸柱
２７ シールリング
２８ 前部フランジ
３１ 弁体
３２ スプリング
３３ スプリング
４１ 内空部
４２ マニホールド
４３ マニホールド
４４ メイン圧力貯蔵チャンバ
４５ 開口部
４６ 前部フランジ
５０ プレート部
５１ 前部フランジ
５２ 接続部
５３ 円筒柱
５４ 環状ショルダ
５５ 環状溝
５６ シールリング
６０ 環状溝
６１ 開口部
６２ 内空部
６３ マニホールド
６４ マニホールド
６５ 拡張フランジ
６６ 円筒柱
６８ 環状溝
６９ メイン圧力貯蔵チャンバ
２２１ 斜面筒壁
２２２ 傾斜面
２５０ 通気孔
２５１ 環状槽
２６０ 内周室
２６１ リブ
２６２ 間隙
２８０ ドッキングプレート
２８１ 嵌合クランプ
２８２ 収容槽
３１１ 下部段差
３１２ 中部段差
３１３ 上部段差
４６０ ドッキングプレート
４６１ 嵌合クランプ
４６２ 収容槽
５１１ 嵌合クランプ
５１２ 収容槽
５２０ 環状凹溝
５２１ 内空部
５３０ 環状溝
６５０ 収容槽
６５１ ドッキングプレート
６５２ ストッパ側板
６５３ 短翼板
６７１ 環状ショルダ
６７２ 環状ショルダ

Claims (9)

1. メインハウジングと、前記メインハウジングに接続されてピストン本体が作動するシリンダーと、前記メインハウジングにより固定されるとともにモータを含む動力機構と、小ギアと噛合される大ギアとを備える空気圧縮機であって、
   前記大ギアには、重量回転盤が接続され、
   前記重量回転盤上には、クランクピンが設けられ、
   前記クランクピンは、前記ピストン本体に枢着され、前記モータが作動すると前記クランクピンが円周運動を行い、前記ピストン本体のピストンヘッドが前記シリンダー内で往復運動を行い、前記シリンダー内の圧縮空気が押し出されて空気貯蔵ユニット内に進入され、
   サブ圧力貯蔵チャンバとメイン圧力貯蔵チャンバとの間には弁体が設けられていることを特徴とする空気圧縮機。
2. 前記シリンダーは、頂壁と、下部に開口端を有する円形開口縁とを有し、
   前記頂壁には、上方へ延びた円環柱が形成され、
   前記円環柱の内部には、圧縮チャンバと連通した通気孔が形成され、
   前記通気孔の周囲の前記円環柱上には、複数の凸柱が間隔をおいて環状に配列され、前記凸柱の内周壁上には、複数のリブが間隔をおいて配列され、前記凸柱間には間隙が形成され、前記弁体は、同一軸心で異なる寸法を有する円形状に順次形成された下部段差、中部段差及び上部段差を有し、前記弁体は、間隔をおいて環状に配列された前記複数の凸柱により形成された内周室に設置されるとともに、間隔をおいて配列された前記複数のリブ中に位置拘束されるため、前記弁体が押し動かされてもずれることはなく、
   前記弁体上には、スプリングが嵌合され、
   前記スプリングには、必要な弾性係数に応じて単数又は複数のスプリングが用いられ、前記スプリングには口径が小さめのスプリングが用いられ、前記スプリングの一端は、前記弁体の前記上部段差の外周に嵌合されて前記中部段差上に着座されるか、口径が大きめの前記スプリングの一端が前記弁体の前記中部段差の外周に嵌合されて前記下部段差上に着座され、前記弁体の前記下部段差の直径は、前記内周室の直径より小さいが前記通気孔の直径より大きく、前記通気孔の圧縮空気が前記凸柱間の間隙を介して前記空気貯蔵ユニット内に流入することを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機。
3. 前記頂壁及び前記円環柱の内部に形成された通気孔は、縦向き深さが前記弁体の縦向き厚さより大きく、前記サブ圧力貯蔵チャンバとして用いられ、
   前記ピストン本体が上動行程により上死点に達すると、前記ピストンヘッドの頂端面が前記シリンダーの前記圧縮チャンバの頂端の頂壁に当接されるが、前記サブ圧力貯蔵チャンバの容積に等しい圧縮空気を前記シリンダーの前記圧縮チャンバ内に等しくし、前記ピストン本体の抵抗力を減らして動作をスムーズにすることができる上、気体注入過程において気体被注入物の圧力値を安全な範囲に維持して安全性を確保することを特徴とする請求項２に記載の空気圧縮機。
4. 前記シリンダーは、下方に開口端が設けられた円形開口縁を有し、
   前記円形開口縁は、前記シリンダーの中心垂直軸線により分けられ、
   前記シリンダーの開口縁は、前記シリンダーの前記中心垂直軸線により分けられた一方の側辺が水平面に対して平行であり、前記シリンダーの前記中心垂直軸線により分けられた他方の側辺の開口縁が下方へ延びて斜面筒壁が形成され、前記斜面筒壁の末端面は、前記水平面に対して平行に形成されずに傾斜面に形成され、前記シリンダーの前記開口縁の前記傾斜面の最端部の端点と、前記シリンダーの前記開口縁の水平面とにより長さ距離が形成され、前記ピストン本体の下動行程では、前記ピストンヘッドの頂端面と前記シリンダーの前記斜面筒壁の前記傾斜面とが平行に形成され、前記ピストンヘッドが下死点に達しても、摺動して外れることなく前記シリンダー内に完全に収容され続けるため、前記ピストンヘッドが前記シリンダー内で往復して上下直線運動を行う際、前記ピストンヘッド全体と前記シリンダー内の円柱状の内周壁面との気密性が良好に保たれ、空気圧縮効果及び安全性が高いことを特徴とする請求項３に記載の空気圧縮機。
5. 前記シリンダーの頂壁は、上方へ延びて形成され、上端に開口部を有する円筒状の空気貯蔵ユニットであり、前記空気貯蔵ユニットと前記シリンダーとの間には、圧縮空気を貯蔵する内空部が形成され、前記空気貯蔵ユニットの前記開口部には、周囲に向かって拡大した前部フランジが形成され、前記前部フランジは、互いに対応した２つのドッキングプレートをその上に有し、逆に反り返った２つの嵌合クランプが互いに対応して末端に設けられ、前記嵌合クランプの内側面には、前記ドッキングプレートとの間に収容槽が形成され、
   前記空気貯蔵ユニットは、前記シリンダーと一体成形されていることを特徴とする請求項４に記載の空気圧縮機。
6. 前記蓋体は、平面基板であり、
   前記基板には、互いに対応して外方へ直線状に延びた２つの前部フランジが設けられ、前記前部フランジの末端には、互いに対応した２つのＬ字状嵌合クランプが設けられ、
   前記嵌合クランプの内側面には、前記前部フランジとの間に収容槽が形成され、
   前記平面基板は、上方へ延びて突設されて放射状に形成されたプレート部を有し、前記プレート部はユーザが力を加えると回転し、互いに対応した前記基板の下端には、下方へ延びた環状接続部が形成され、その外周縁には環状凹溝が形成され、前記環状凹溝には、シールリングが嵌合され、前記接続部内には、圧縮空気を貯蔵するために用いる内空部が形成され、前記接続部内の前記基板の中心部には、下方へ延びた円筒柱が形成され、前記円筒柱の外周には環状ショルダが形成され、前記環状ショルダと前記円筒柱との間には凹状環状溝が形成され、前記環状ショルダと前記接続部との間には、凹状環状溝が形成され、
   前記円筒柱は、前記弁体上に嵌合された前記スプリングの他端に嵌入されて前記環状溝内に着座し、
   前記蓋体の前記接続部は、前記空気貯蔵ユニットの前記開口部に設置され、前記蓋体上の前記プレート部を回転させて前記蓋体の前記前部フランジを速やかに進入させ、前記空気貯蔵ユニットの前記前部フランジ上に設けられた前記嵌合クランプ中に結合され、前記前部フランジを前記収容槽中に収容するとともに、前記蓋体の前記前部フランジ上に設けた前記嵌合クランプ中の前記収容槽も前記空気貯蔵ユニットの前記前部フランジに収容することにより、前記蓋体が前記空気貯蔵ユニット上に堅牢に結合され、前記蓋体と前記空気貯蔵ユニットとが着脱自在に結合されることを特徴とする請求項５に記載の空気圧縮機。
7. 前記メイン圧力貯蔵チャンバは、前記空気貯蔵ユニットの前記内空部と前記蓋体の前記接続部の前記内空部とを含み、
   前記空気貯蔵ユニットの前記内空部と前記蓋体の前記接続部の前記内空部とは完全に連通することを特徴とする請求項６に記載の空気圧縮機。
8. 前記シリンダーの頂壁には、外方へ水平に延びた前部フランジが設けられ、前記前部フランジは、互いに対応した２つのドッキングプレートをその上に有し、互いに対応した逆に反り返った２つの嵌合クランプが末端に設けられ、前記嵌合クランプの内側面には、前記ドッキングプレートとの間に収容槽が形成され、
   開口部及び内空部を一端に有する筒柱状の空気貯蔵ユニット上には、前記空気貯蔵ユニットと連通した複数のマニホールドが一体成形され、前記空気貯蔵ユニットの前記開口部には、周囲に向かって拡大した拡張フランジが形成され、前記拡張フランジ上には、互いに対応した前記２つのドッキングプレートが設けられ、前記ドッキングプレート上には、垂直に延びたストッパ側板が設けられ、前記ストッパ側板の末端には、反対方向へ垂直に延びた短翼板が設けられ、前記短翼板、前記ストッパ側板及び前記ドッキングプレートにより収容槽が画成され、
   前記空気貯蔵ユニットが回転されると、前記空気貯蔵ユニットの前記拡張フランジの前記ドッキングプレートが速やかに進入して前記シリンダーの前記前部フランジに形成した前記嵌合クランプ中に結合されると、前記ドッキングプレートが前記収容槽中に収容され、前記ドッキングプレートが前記収容槽内に収容され、前記ストッパ側板により阻まれて回転繰出動作が停まり、前記空気貯蔵ユニットが前記シリンダー上に堅牢に結合され、前記シリンダーと前記空気貯蔵ユニットとが着脱自在に結合されることを特徴とする請求項４に記載の空気圧縮機。
9. 前記シリンダーの頂壁には、円環柱が形成され、
   前記円環柱の外周側部には、前記シールリングが嵌合される環状槽が形成され、
   前記空気貯蔵ユニットの内面中心部には、下方へ延びた円筒柱が設けられ、前記円筒柱の外周には、複数の環状ショルダが設けられ、前記環状ショルダと前記円筒柱との間には、凹状環状溝が形成され、前記環状ショルダ間には凹状環状溝が形成され、異なる円直径を有する前記環状溝には、異なる円直径を有する前記スプリングがそれぞれ対応して収容され、
   前記メイン圧力貯蔵チャンバは、前記空気貯蔵ユニットの内空部であることを特徴とする請求項８に記載の空気圧縮機。

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