JP2016151216A - コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダとピストンとの組合せにより圧縮空気を発生させる容積式コンプレッサにおいて、コンプレッサの容積を可変とすることにより、コンプレッサの種類を増やさないで、要求に応じた最大吐出圧のコンプレッサを提供可能とする。【解決手段】シリンダ１１内でピストン２３が上死点位置にあるとき、ピストン２３によって閉じられるシリンダ１１内の隙間容積を変化させるように、ピストン２３の先端に所定体積のスペーサ２５を取外し可能に取り付けた。【選択図】図１０

Description

本発明は、エアブラシ、スプレーガン等、空気を駆動源とする装置に圧縮空気を供給するコンプレッサに関する。

下記特許文献１には、シリンダとピストンとの組合せにより圧縮空気を発生させるコンプレッサが開示されている。

特開２０１２−２２９６８８号公報

上記コンプレッサでは、発生される最大吐出圧は、コンプレッサにおける空気の圧縮率によって決まり、用途の違いにより要求される最大吐出圧が違う場合、ユーザーは、その違いに応じて性能の違うコンプレッサを用意するか、別途レギュレータ機能を持つ部品を使用する必要がある。

このような問題に鑑み本発明の課題は、シリンダとピストンとの組合せにより圧縮空気を発生させる容積式コンプレッサにおいて、コンプレッサの容積を可変とすることにより、コンプレッサの種類を増やさないで、若しくは別途レギュレータ機能を持つ部品を使用することなく、要求に応じた最大吐出圧のコンプレッサを提供可能とすることにある。

第１発明は、シリンダとピストンとの組合せにより圧縮空気を発生させるコンプレッサであって、シリンダ内でピストンが上死点位置にあるとき、ピストンによって閉じられるシリンダ内の隙間容積を変化させるように、ピストン先端に所定体積のスペーサを取外し可能に取り付けた。

第１発明によれば、スペーサを取り付けるか否かにより隙間容積を変更することができ、また、取り付けるスペーサの体積の選定により隙間容積を変更することができる。そのため、一つのコンプレッサにより要求に応じた最大吐出圧のコンプレッサを提供することができる。

第２発明は、上記第１発明において、シリンダとピストンとの摺動面における空気漏れを抑制するべくピストンに取り付けられるシール材を備え、前記スペーサは、前記シール材をピストンに取り付けるための取付手段によってピストンに対し前記シール材と共に取り付けられる。

第２発明によれば、シール材を取り付けるための取付手段によってスペーサがピストンに取り付けられるため、ピストン先端の取付構造を簡素化することができる。

第３発明は、上記第１又は２発明において、シリンダには、シリンダ内に空気を吸い込むための吸気ポートと、シリンダ内から空気を吐出するための吐出ポートとが接続され、前記吸気ポートには、シリンダ内に空気を吸い込むときのみ開き、他のときは閉じる第１逆止弁が設けられ、前記吐出ポートには、シリンダ内から空気を吐出するときのみ開き、他のときは閉じる第２逆止弁が設けられ、前記吸気ポートは、所定容積の吸込みタンクを介して空気を吸い込むように構成されている。

第３発明によれば、吸気ポートの第１逆止弁がその開閉に伴って作動音を発生するが、吸気ポートは吸込みタンクを介して空気を吸い込むため、第１逆止弁の作動音は吸込みタンクの容器内で減衰され、コンプレッサの作動音を抑制することができる。

第４発明は、上記第３発明において、シリンダとピストンとの組合せから成るコンプレッサユニットを複数備え、前記複数のコンプレッサユニットの吸気ポートが全て前記吸込みタンクに連通されている。

第４発明によれば、コンプレッサユニットを複数備える場合でも、吸込みタンクを共通化することができ、コンプレッサの大型化を抑制することができる。

第５発明は、上記第４発明において、前記複数のコンプレッサユニットは、各ピストンのシリンダ内での移動軌跡が放射状となるように配置され、各ピストンを駆動する駆動軸が各ピストンに挟まれる位置で、且つ前記放射方向対して直交する方向に配置され、前記吸込みタンクは、各ピストンと並ぶ位置で駆動軸を取り囲むように配置されている。

第５発明によれば、駆動軸と吸込みタンクとが相互に干渉しないように配置でき、しかも、駆動軸の周りの空間を利用して吸込みタンクを配置でき、コンプレッサが大型化するのを抑制することができる。また、吸込みタンクは各ユニットと並んで配置されるため、各吸気ポートと吸込みタンクとの連通管路長を短くすることができる。

第６発明は、上記第１又は第２発明において、シリンダには、シリンダ内に空気を吸い込むための吸気ポートと、シリンダ内から空気を吐出するための吐出ポートとが接続され、前記吸気ポートには、シリンダ内に空気を吸い込むときのみ開き、他のときは閉じる第１逆止弁が設けられ、前記吐出ポートには、シリンダ内から空気を吐出するときのみ開き、他のときは閉じる第２逆止弁が設けられ、前記吐出ポートは、所定容積の吐出タンクを介して空気を吐出するように構成されている。

第６発明によれば、吐出空気が吐出タンク内に一旦貯えられるため、吐出空気の脈動を緩和することができる。

第７発明は、上記第６発明において、シリンダとピストンとの組合せから成るコンプレッサユニットを複数備え、前記複数のコンプレッサユニットの吐出ポートが前記吐出タンクに連通されている。

第７発明によれば、コンプレッサユニットを複数備える場合でも、吐出タンクを共通化することができ、コンプレッサの大型化を抑制することができる。

本発明の一実施形態の斜視図である。 上記実施形態において外装カバーを除去した斜視図である。 図２の状態からモータを除去した斜視図である。 図３の状態から吸込みフィルタ及び吸込みタンクの上側容器を除去した部分分解斜視図である。 上記実施形態における一つのシリンダの吐出ポートを示す拡大斜視図である。 上記実施形態における一つのシリンダの吸気ポートを示す拡大斜視図である。 図４の状態から吸込みタンクの下側容器を除去した斜視図である。 図７の状態の上記実施形態の分解斜視図である。 上記実施形態の部分断面正面図である。 図９のＸ−Ｘ線断面矢視図である。

図１〜１０は、本発明の一実施形態を示す。この実施形態は、シリンダ１１とピストン２３とを組合せたコンプレッサユニットを４つ備えたコンプレッサである。コンプレッサは、４つのゴム足６３により支持されて任意の設置場所に置かれるように構成されている。なお、以下の説明では、４つのゴム足６３を下にして水平面上にコンプレッサが置かれた状態で、各部の上下、左右、垂直、水平等の方向の説明をしている。

４つのコンプレッサユニットは、各ピストン２３のシリンダ１１内での移動軌跡が水平面上で９０度間隔の放射状となるように配置され、各ピストン２３を駆動する駆動軸５３が、各ピストン２３に挟まれる位置で、且つ上記放射方向に対して直交する垂直方向に配置されている（図７、８、１０参照）。各コンプレッサユニットのうち、互いに対向配置された２組ずつのピストン２３は、駆動軸５３を挟んで互いに一体に構成されている。そのため、一体に構成された互いに対向するピストン２３の一方の組と他方の組とは、互いに上下にずらして配置されている。

図１０のように、駆動軸５３には、駆動軸５３の軸心からずれた位置にクランク軸２１が固定されており、クランク軸２１は、偏芯筒２２の中心孔にベアリングを介して嵌合されている。偏芯筒２２は、その上下部に一対の摺動面を備え、それらの摺動面が各ピストン２３の一方の組と他方の組の各中心孔にベアリングを介して嵌合されている。偏芯筒２２の上部の摺動面が嵌合するピストン２３の一方の組に対し、偏芯筒２２の下部の摺動面が嵌合するピストン２３の他方の組は、各シリンダ１１内での移動位置が９０度位相をずらされている。そのため、駆動軸５３の回転に伴ってクランク軸２１がクランク運動を行うと、偏芯筒２２を介して４つのピストン２３が動かされ、各ピストン２３は互いに隣り合うピストン２３同士で９０度ずつ位相をずらされて移動することになる。

各ピストン２３には、それぞれ対応させてシリンダ１１が設けられ、各シリンダ１１の先端側はシリンダカバー１３によって閉じられて、シリンダ１１内に隙間容積が形成されている。各シリンダ１１とシリンダカバー１３との間には、シリンダヘッド１２が設けられ、シリンダヘッド１２には、上下部に吸気ポート１２ａ、吐出ポート１２ｂがそれぞれ設けられている。各シリンダ１１とシリンダヘッド１２との間の気密性を確保するために両者間にはガスケット１６が設けられ、各シリンダヘッド１２とシリンダカバー１３との間の気密性を確保するために両者間にはガスケット１７が設けられている。ここで、シリンダ１１、シリンダヘッド１２及びシリンダカバー１３は、本発明におけるシリンダを構成している。

吸気ポート１２ａは、シリンダ１１内でピストン２３が下死点に向けて移動するとき、シリンダ１１内に空気を吸い込むための通路として設けられている。そのため、吸気ポート１２ａには、空気の吸い込みのみを許容し、反対方向の空気の流れを阻止するべくダックビルバルブから成る第１逆止弁１４が挿入されている。また、吐出ポート１２ｂは、シリンダ１１内でピストン２３が上死点に向けて移動するとき、シリンダ１１内の空気を外部へ吐出するための通路として設けられている。そのため、吐出ポート１２ｂには、空気の吐出のみを許容し、反対方向の空気の流れを阻止するべくダックビルバルブから成る第２逆止弁１５が挿入されている。

各ピストン２３の先端で、シリンダカバー１３に対向する部分には、スペーサ２５が３個ずつのねじ（本発明における取付手段に相当）２６によって固定されている。このスペーサ２５は、シリンダ１１、シリンダヘッド１２、シリンダカバー１３及びピストン２３によって囲まれた隙間空間の容積を調整するために設けられている。即ち、スペーサ２５の体積を変更することにより隙間空間の容積を変更して、コンプレッサとしての空気の圧縮率を調整している。

各ピストン２３の先端とスペーサ２５との間には、シール材２４が挟まれて保持されている。シール材２４は、スペーサ２５とシリンダ１１との間の隙間を小さくして隙間空間の空気漏れを抑制するように、スペーサ２５のシリンダ１１側面を被うように延ばされている。このように、シール材２４とスペーサ２５とは、共通のねじ２６によってピストン２３の先端に固定されている。

各シリンダ１１の上方には、各第１逆止弁１４へ空気を送り込むための吸込みタンク３０が設けられ、各シリンダ１１の下方には、各第２逆止弁１５からの空気を受け入れるための吐出タンク４０が設けられている。

吸込みタンク３０は、下側容器３１と上側容器３２との組合せから成る。下側容器３１は、駆動軸５３の軸受を形成し、上側容器３２は駆動軸５３を貫通させる空間を形成している。そのため、吸込みタンク３０は、駆動軸５３を取り囲むように、駆動軸５３から離れて下側容器３１と上側容器３２の外周側に構成されている。下側容器３１の外周側で各吸気ポート１２ａの上側には、各吸気ポート１２ａに空気を供給するための通気孔３１ａが各吸気ポート１２ａに対応して設けられている。また、上側容器３２の内周側には、カップリング５２が設けられ、このカップリング５２により駆動軸５３がモータ５１の出力軸に結合されている。そして、モータ５１は、上側容器３２の上に固定されている。

吐出タンク４０は、上側容器４１と下側容器４２との組合せから成る。上側容器４１は、駆動軸５３の軸受を形成し、下側容器４２の中心部で、駆動軸５３の下方には、吐出タンク４０から外部に空気を吐出するための吐出チューブ４４が結合されている。そして、吐出タンク４０内で、上側容器４１と下側容器４２との間には、吐出フィルタ４３が挿入配置され、吐出タンク４０内の空間を、第２逆止弁１５を介して吐出ポート１２ｂに繋がる空間と、吐出チューブ４４に繋がる空間とに隔離している。そのため、吐出フィルタ４３は、吐出タンク４０から吐出チューブ４４に送られる空気を清浄化している。なお、上側容器４１の外周側で各吐出ポート１２ｂの下側には、各吐出ポート１２ｂからの空気を吐出タンク４０内に供給するための通気孔が各吐出ポート１２ｂに対応して設けられている。

また、吸込みタンク３０の上側容器３２には、吸気チューブ３３が接続され、吸気チューブ３３を介して吸込みタンク３０内に空気を吸い込むようにされている。吸気チューブ３３の外気吸込み口には吸込みフィルタ３４が設けられ、吸込みタンク３０への空気を清浄化するようにしている。

以上のように一実施形態としてのコンプレッサの機能部品は構成され、その機能部品全体が下部外装カバー６１及び上部外装カバー６２によって被われている。

次にコンプレッサを作動させた場合の作用を説明する。

モータ５１によって駆動軸５３を回転させると、クランク軸２１、偏芯筒２２によって各ピストン２３がシリンダ１１内で往復作動され、吸込みタンク３０内に吸い込んだ空気を吐出タンク４０に吐出し、吐出チューブ４４の先に接続されたエアブラシ、スプレーガン等、空気を駆動源とする装置に圧縮空気を供給する。

このとき、コンプレッサによる最大吐出圧は、シリンダ１３内の隙間容積によって決まるが、この実施形態では、上述のように隙間容積がスペーサ２５の体積を変更することによって変更することができる。即ち、スペーサ２５を別の体積のものと取り替えることによりコンプレッサによる最大吐出圧を容易に変更することができる。しかも、スペーサ２５のピストン２３への取り付けは、ねじ２６によって行われ、このときシール材２４の取り付けも同時に行われるため、ピストン２３の先端部の取付構造を簡素化することができる。

また、コンプレッサ作動時、第１逆止弁１４及び第２逆止弁１５では、それらの開閉に伴う作動音が発生するが、第１逆止弁１４及び第２逆止弁１５は、吸込みタンク３０及び吐出タンク４０に臨む位置に配置されているため、第１逆止弁１４及び第２逆止弁１５が吸込みタンク３０及び吐出タンク４０無しで外部に露出している場合に比べて、上記作動音は各タンク３０、４０内で減衰され抑制される。しかも、吸込みタンク３０及び吐出タンク４０は、４つのコンプレッサユニットに対して共通化されているため、各コンプレッサユニット毎に各タンク３０、４０が分割されている場合に比べて、コンプレッサの大型化を抑制することができる。更に、吐出タンク４０では、各吐出ポート１２ｂからの空気が一旦貯えられるため、吐出空気の脈動を緩和することができる。

また、吸込みタンク３０は、駆動軸５３の周りに配置されているため、駆動軸５３と吸込みタンク３０とが相互に干渉しないように配置でき、しかも、駆動軸５３の周りの空間を利用して吸込みタンク３０を配置でき、コンプレッサが大型化するのを抑制することができる。また、吸込みタンク３０は各シリンダ１１と並んで配置されるため、各吸気ポート１２ａと吸込みタンク３０との連通管路長を短くすることができる。

以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、上記実施形態では、シリンダ１１とピストン２３とを組合せたコンプレッサユニットを４つ備えたものとしたが、コンプレッサユニットの数はいくつとしてもよい。また、上記実施形態では、ピストン２３に対するスペーサ２５の取り付けをねじ２６によって行うものとしたが、ピストン２３に対してスペーサ２５を直接ねじ込んで取り付けるようにしてもよい。

１１ シリンダ
１２ シリンダヘッド
１２ａ 吸気ポート
１２ｂ 吐出ポート
１３ シリンダカバー
１４ 第１逆止弁
１５ 第２逆止弁
１６、１７ ガスケット
２１ クランク軸
２２ 偏芯筒
２３ ピストン
２４ シール材
２５ スペーサ
２６ ねじ（取付手段）
３０ 吸込みタンク
３１ 下側容器
３１ａ 通気孔
３２ 上側容器
３３ 吸気チューブ
３４ 吸込みフィルタ
４０ 吐出タンク
４１ 上側容器
４２ 下側容器
４３ 吐出フィルタ
４４ 吐出チューブ
５１ モータ
５２ カップリング
５３ 駆動軸
６１ 下部外装カバー
６２ 上部外装カバー
６３ ゴム足

Claims (7)

1. シリンダとピストンとの組合せにより圧縮空気を発生させるコンプレッサであって、
   シリンダ内でピストンが上死点位置にあるとき、ピストンによって閉じられるシリンダ内の隙間容積を変化させるように、ピストン先端に所定体積のスペーサを取外し可能に取り付けたコンプレッサ。
2. 請求項１において、
   シリンダとピストンとの摺動面における空気漏れを抑制するべくピストンに取り付けられるシール材を備え、
   前記スペーサは、前記シール材をピストンに取り付けるための取付手段によってピストンに対し前記シール材と共に取り付けられるコンプレッサ。
3. 請求項１又は２において、
   シリンダには、シリンダ内に空気を吸い込むための吸気ポートと、シリンダ内から空気を吐出するための吐出ポートとが接続され、
   前記吸気ポートには、シリンダ内に空気を吸い込むときのみ開き、他のときは閉じる第１逆止弁が設けられ、
   前記吐出ポートには、シリンダ内から空気を吐出するときのみ開き、他のときは閉じる第２逆止弁が設けられ、
   前記吸気ポートは、所定容積の吸込みタンクを介して空気を吸い込むように構成されているコンプレッサ。
4. 請求項３において、
   シリンダとピストンとの組合せから成るコンプレッサユニットを複数備え、
   前記複数のコンプレッサユニットの吸気ポートが全て前記吸込みタンクに連通されているコンプレッサ。
5. 請求項４において、
   前記複数のコンプレッサユニットは、各ピストンのシリンダ内での移動軌跡が放射状となるように配置され、各ピストンを駆動する駆動軸が各ピストンに挟まれる位置で、且つ前記放射方向対して直交する方向に配置され、
   前記吸込みタンクは、各ピストンと並ぶ位置で駆動軸を取り囲むように配置されているコンプレッサ。
6. 請求項１又は２において、
   シリンダには、シリンダ内に空気を吸い込むための吸気ポートと、シリンダ内から空気を吐出するための吐出ポートとが接続され、
   前記吸気ポートには、シリンダ内に空気を吸い込むときのみ開き、他のときは閉じる第１逆止弁が設けられ、
   前記吐出ポートには、シリンダ内から空気を吐出するときのみ開き、他のときは閉じる第２逆止弁が設けられ、
   前記吐出ポートは、所定容積の吐出タンクを介して空気を吐出するように構成されているコンプレッサ。
7. 請求項６において、
   シリンダとピストンとの組合せから成るコンプレッサユニットを複数備え、
   前記複数のコンプレッサユニットの吐出ポートが前記吐出タンクに連通されているコンプレッサ。
   

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