JP2021001600A - 空気圧縮機のシリンダ排気構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストン本体が円滑に動作してポンピング効率が高い、空気圧縮機のシリンダ排気構造を提供する。【解決手段】空気圧縮機は、モータ（１２）が固定されるメインフレーム（１１）と、ピストン本体（１４）が動作するシリンダ（２）とを備える。シリンダ（２）は、ピストン本体（１４）を伸ばし入れる開口を一端に有し、頂壁（２１）が他端に設けられ、モータ（１２）により歯車（１３）を駆動し、シリンダ（２）内でピストン本体（１４）が往復運動すると圧縮空気が発生する。頂壁（２１）上には、排気ベース（３）が設けられる。排気ベース（３）の筒壁（３０）は、弾性カバー（４）により覆われる。【選択図】図１

Description

本発明は、空気圧縮機のシリンダ排気構造に関し、特に、シリンダ上に排気ベースが設けられ、排気ベースの筒壁には、複数の切欠きが形成され、排気ベースの筒壁は、弾性カバーにより覆われ、空気圧縮機により発生された圧縮空気が複数の切欠きを介して弾性カバーのサイドウィング部を押動し、空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバ内に進入し、弾性カバーのサイドウィング部が速やかに閉じる特性を利用し、空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバ内に進入する単位時間当たりの圧縮空気量を増大させ、圧縮された空気が切欠きを速やかに通って空気貯蔵チャンバ内に進入し、ピストン本体が円滑に動作してポンピング効率が高い、空気圧縮機のシリンダ排気構造に関する。

従来の空気圧縮機の構造は、基本的にシリンダを含む。シリンダ内でピストン本体が往復運動すると、圧縮空気が発生する。発生した圧縮空気がシリンダの排気孔を介してバルブ機構を押動し、圧縮空気を貯蔵するもう一つの空間に圧縮空気が進入する。この空間は、例えば、空気貯蔵ユニット（又は空気タンク）内の空間である。空気貯蔵ユニットには、圧縮空気を気体被注入物に送って気体注入する排気口が形成されている。従来のシリンダと空気貯蔵ユニットとの間には、排気孔が１つのみ設けられ、この排気孔の開閉がバルブ機構により制御され、バルブ機構は、弁体及びばねから構成される。ピストン本体が発生させる圧縮空気により弁体を押動するとばねが圧縮され、圧縮空気が空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバ内に進入し、空気貯蔵チャンバ内に貯蔵された圧縮空気は、弁体に背向圧を発生させ、ポンピング段階で背向圧が弁体の開きを抑制し、相対的にピストン本体が動作するときに発生する圧縮空気が弁体を押動する際、抵抗力が発生して円滑に動作しなくなり、このようなピストン本体が動作するときには、さらに大きな抵抗力が発生するため、気体注入速度が下がり、空気圧縮機のモータが過熱してモータの運転効率が低下し、最悪の場合、モータが焼損してしまう虞もあった。そのため、従来の空気圧縮機のシリンダ構造の欠点を改善する技術が求められていた。

本発明の課題は、空気圧縮機のシリンダ上に排気ベースを設け、排気ベースの筒壁に複数の切欠きが形成され、排気ベースの筒壁が弾性カバーにより覆われ、空気圧縮機により発生された圧縮空気が、複数の切欠きを介して弾性カバーのサイドウィング部を押動し、空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバ内に進入し、弾性カバーのサイドウィング部が速やかに閉じる特性を利用し、空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバ内に進入する単位時間当たりの圧縮空気量が増大する空気圧縮機のシリンダ排気構造を提供することにある。
本発明のもう一つの課題は、空気圧縮機のシリンダ上に排気ベースを設け、ピストン本体を動作させるシリンダが排気ベースに着脱可能に結合され、シリンダが結合されたメインフレームにモータが固定される空気圧縮機のシリンダ排気構造を提供することにある。

図１は、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。 図２は、本発明の一実施形態に係る空気圧縮機を示す部分断面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る排気ベースの筒壁に弾性カバーが嵌設された状態を示す拡大断面図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る空気圧縮機が発生させる圧縮空気が複数の切欠きを介して弾性カバーのサイドウィング部を押動し、空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバ内に進入する状態を示す説明図である。 図５は、本発明の他の実施形態に係る空気圧縮機のシリンダ排気構造を示す分解斜視図である。 図６は、図５の拡大断面図である。

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１４が動作するシリンダ２と、モータ１２が固定されるメインフレーム１１と、を備える。シリンダ２及びメインフレーム１１は一体形成で製造されてもよいし、着脱可能に結合されて製造されてもよい。シリンダ２は、ピストン本体１４を伸ばし入れる開口を一端に有し、頂壁２１が他端に設けられ、モータ１２により歯車１３を駆動し、シリンダ２内でピストン本体１４が往復運動すると圧縮空気が発生する。圧縮空気は、頂壁２１の流通口２２を介して排気ベース３に進入する。排気ベース３の筒壁３０の頂端面３１には、複数の切欠き３２が形成され、排気ベース３の筒壁３０上は、弾性カバー４により覆われる。空気圧縮機により発生された圧縮空気は、複数の切欠き３２を通って弾性カバー４のサイドウィング部４１を押動し、空気貯蔵ユニット５の空気貯蔵チャンバ５０内に進入する。空気貯蔵ユニット５は、発生された圧縮空気を貯蔵するために用いる。空気貯蔵ユニット５上には、１つ又は複数のマニホールド５２，５３，５４，５５が設けられている。マニホールド５２は、気体を注入するタイヤに速やかに係合することができるホース（図示せず）であり、もう一つのマニホールド５３は、圧力計６に速やかに嵌着させることができる。マニホールド５４には圧力解放バルブ７が設けられ、マニホールド５５には安全弁８が設けられてもよい。

図１〜図４を併せて参照する。図１〜図４に示すように、本発明の一実施形態に係る空気圧縮機のシリンダ排気構造のシリンダ２の頂壁２１上には、１つの排気孔しか形成されていない従来技術と異なり、前述した排気ベース３が設けられる。排気ベース３は、シリンダ２の頂壁２１と着脱可能に結合される。排気ベース３の底部には、位置決め環溝３６が設けられる。位置決め環溝３６には、シールリング３７が嵌設される。シールリング３７が嵌設された排気ベース３は、位置決め環溝３６を介してシリンダ２の頂壁２１上に設けた位置決め溝２１０に配設される。排気ベース３の筒壁３０の頂端面３１には、複数の切欠き３２が凹設され、排気ベース３の筒壁３０上は、弾性カバー４により覆われる。弾性カバー４は、サイドウィング部４１を有する。サイドウィング部４１は、その周辺がリング状体に成形される。このリング状体は、円形リング状体、方形リング状体又は同様の機能を有する他の形状のリング状体でもよい。弾性カバー４のサイドウィング部４１は、前述した切欠き３２を閉止してもよい（図２を参照する）。前述した切欠き３２は、開いた状態又は閉じた状態であり、排気ベース３の筒壁３０を覆った弾性カバー４のサイドウィング部４１により完全に制御される（図３及び図４を参照する）。シリンダ２の頂壁２１近くの前後両側辺には、外方に水平に延びた長側板２３が延設されている。２つの長側板２３の左右両端部には、上方に延びて互いに対応した２つの逆Ｌ字状の嵌合クランプ２３１が延設され、嵌合クランプ２３１と長側板２３との間には収容槽２３２が形成されている（図１及び図２を参照する）。一端に開口５１及び空気貯蔵チャンバ５０が設けられた筒柱状の空気貯蔵ユニット５上には、空気貯蔵ユニット５と連通した複数のマニホールド５２，５３，５４，５５が設けられている。空気貯蔵ユニット５の開口５１には、適宜な厚さを有する平面側板５６が周囲に広がり、互いに対向した２つの平面側板５６上には、Ｌ字状のドッキングプレート５６１が設けられ、ドッキングプレート５６１と平面側板５６との間には、収容槽５６２が形成され、空気貯蔵ユニット５を旋回させると、空気貯蔵ユニット５の平面側板５６が嵌合クランプ２３１の収容槽２３２内に速やかに挿入されてシリンダ２の長側板２３がドッキングプレート５６１の収容槽５６２内に収容されて空気貯蔵ユニット５がシリンダ２上に強固に結合されるため、空気貯蔵ユニット５及びシリンダ２の２つの部材を着脱可能に結合させることができる。空気貯蔵ユニット５は、シリンダ２上に結合されると、前述した排気ベース３上を覆った弾性カバー４に当接され、弾性カバー４により覆われた排気ベース３が空気貯蔵ユニット５の空気貯蔵チャンバ５０中に強固に固定され、排気ベース３上を覆った弾性カバー４に空気貯蔵ユニット５が当接されると、空気貯蔵ユニット５により押圧されるため、排気ベース３上を覆った弾性カバー４が外れたり位置がずれたりすることを防ぎ、排気ベース３上を覆った弾性カバー４が空気貯蔵ユニット５の空気貯蔵チャンバ５０中に強固に固定される（図２を参照する）。

図２及び図４を参照する。図２及び図４に示すように、ピストン本体１４がシリンダ２内で往復運動し続けて発生された圧縮空気が弾性カバー４のサイドウィング部４１を押動すると、圧縮空気が切欠き３２を通って空気貯蔵ユニット５の空気貯蔵チャンバ５０内に進入する。シリンダ２のピストン本体１４の動作の開始から終了までの期間、ポンピングの初期段階で発生した圧縮空気が、切欠き３２から空気貯蔵チャンバ５０内に速やかに進入し、弾性カバー４のサイドウィング部４１を利用して速やかに閉じる特性を利用し、空気貯蔵ユニット５の空気貯蔵チャンバ５０に進入する単位時間当たりの圧縮空気量が増大するため、全体的にピストン本体１４が円滑に動作してポンピング効率が高まり、容易に気体注入の速度を高めることができる。

図５及び図６を参照する。図５及び図６に示すように、本発明の他の実施形態では、排気ベース３の頂端面３１には、少なくとも１つの窪み部３４が設けられる。本実施形態は、少なくとも１つの窪み部３４を利用して排気ベース３内の圧力貯蔵空間３５を変化させて圧縮比を変更すると、合理的に制御した高圧圧力値が得られる。窪み部３４の縦向き深さがＡで、Ａ＞０である場合、排気ベース３内の圧力貯蔵空間３５が小さくなり、圧縮された空気が速やかに切欠き３２を通って空気貯蔵チャンバ５０内に進入して出力最高圧力値が高くなる。

上述したことから分かるように、従来、空気圧縮機のシリンダ２と空気貯蔵ユニット５との間の中間壁上に排気孔が１つのみ設けられていた従来技術を飛躍的に改善するために、本発明では、シリンダ２上に排気ベース３が設けられる。排気ベース３の筒壁３０の頂端面３１は、複数の切欠き３２を有し、排気ベース３の筒壁３０上は、弾性カバー４により覆われ、空気圧縮機により発生された圧縮空気が、複数の切欠き３２を通って弾性カバー４のサイドウィング部４１を押動し、空気貯蔵ユニット５の空気貯蔵チャンバ５０内に進入し、弾性カバー４のサイドウィング部４１が速やかに閉じる特性を利用し、空気貯蔵ユニット５の空気貯蔵チャンバ５０内に進入する単位時間当たりの圧縮空気量を増大させ、圧縮された空気が切欠き３２を速やかに通って空気貯蔵チャンバ５０内に進入し、ピストン本体１４が円滑に動作してポンピング効率を高めることができるため、本発明は進歩性を備えて実用的である。

２：シリンダ
３：排気ベース
４：弾性カバー
５：空気貯蔵ユニット
６：圧力計
７：圧力解放バルブ
８：安全弁
１１：メインフレーム
１２：モータ
１３：歯車
１４：ピストン本体
２１：頂壁
２２：流通口
２３：長側板
３０：筒壁
３１：頂端面
３２：切欠き
３４：窪み部
３５：圧力貯蔵空間
３６：位置決め環溝
３７：シールリング
４１：サイドウィング部
５０：空気貯蔵チャンバ
５１：開口
５２：マニホールド
５３：マニホールド
５４：マニホールド
５５：マニホールド
５６：平面側板
２１０：位置決め溝
２３１：嵌合クランプ
２３２：収容槽
５６１：ドッキングプレート
５６２：収容槽
Ａ：縦向き深さ

Claims (8)

1. 空気圧縮機は、モータが固定されるメインフレームと、ピストン本体が動作するシリンダと、を備え、
   前記シリンダは、前記ピストン本体を伸ばし入れる開口を一端に有し、頂壁が他端に設けられ、前記モータにより歯車を駆動し、前記シリンダ内で前記ピストン本体が往復運動すると圧縮空気が発生し、
   前記頂壁上には、排気ベースが設けられ、
   前記排気ベースの筒壁は、弾性カバーにより覆われることを特徴とする、空気圧縮機のシリンダ排気構造。
2. 前記排気ベースの底部には、位置決め環溝が設けられ、
   前記位置決め環溝には、シールリングが嵌設され、
   前記圧縮空気は、前記頂壁に設けた流通口を介して前記排気ベースに進入し、
   前記排気ベースの前記筒壁には、複数の切欠きが形成され、
   前記排気ベースの前記筒壁は、前記弾性カバーにより覆われ、
   前記空気圧縮機により発生された前記圧縮空気は、複数の前記切欠きを介して前記弾性カバーを押動し、空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバ内に進入することを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。
3. 前記弾性カバーは、サイドウィング部を有し、
   前記サイドウィング部は、前記排気ベースの前記切欠きを閉止し、
   前記切欠きは、開いた状態又は閉じた状態であり、前記排気ベースの前記筒壁を覆った前記弾性カバーの前記サイドウィング部により完全に制御されることを特徴とする請求項２に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。
4. 前記シリンダの頂壁近くの前後両側辺には、外方に水平に延びた長側板が延設され、２つの前記長側板の左右両端部には、上方に延びて互いに対応した２つの逆Ｌ字状の嵌合クランプが延設され、前記嵌合クランプと前記長側板との間には収容槽が形成され、
   一端に開口及び前記空気貯蔵チャンバが設けられた筒柱状の前記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設けられ、
   前記空気貯蔵ユニットの開口には、適宜な厚さを有する平面側板が周囲に広がり、互いに対向した２つの前記平面側板上には、Ｌ字状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と前記平面側板との間には、収容槽が形成され、前記空気貯蔵ユニットを旋回させると、前記空気貯蔵ユニットの前記平面側板が前記嵌合クランプの前記収容槽内に速やかに挿入されて前記シリンダの前記長側板が前記ドッキングプレートの前記収容槽内に収容されて前記空気貯蔵ユニットが前記シリンダ上に強固に結合されるため、前記空気貯蔵ユニット及び前記シリンダの２つの部材が着脱可能に結合されることを特徴とする請求項３に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。
5. 前記排気ベースは、前記シリンダの前記頂壁と着脱可能に結合され、
   前記シールリングが嵌設された前記排気ベースは、前記位置決め環溝を介して前記シリンダの前記頂壁上に設けた位置決め溝に配設され、
   前記空気貯蔵ユニットは、前記シリンダ上に結合されると、前記排気ベースを覆った前記弾性カバーに当接され、前記弾性カバーで覆われた前記排気ベースが前記空気貯蔵ユニットの前記空気貯蔵チャンバ中に強固に固定されることを特徴とする請求項４に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。
6. 前記排気ベースの頂端面には、少なくとも１つの窪み部が設けられ、前記窪み部を利用して排気ベース内の圧力貯蔵空間を変化させて圧縮比を変更すると、合理的に制御した高圧圧力値が得られ、前記窪み部の縦向き深さがＡで、Ａ＞０である場合、前記排気ベース内の前記圧力貯蔵空間が小さくなり、圧縮された空気が速やかに前記切欠きを通って前記空気貯蔵チャンバ内に進入して出力最高圧力値が高くなることを特徴とする請求項２に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。
7. 前記空気貯蔵ユニット上には、複数の前記マニホールドが設けられ、一方の前記マニホールドは、気体を注入するタイヤに速やかに係合し得るホースであり、他方の前記マニホールドは、圧力計に速やかに嵌着可能であり、複数の前記マニホールドには圧力解放バルブ及び安全弁がそれぞれ設けられることを特徴とする請求項４に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。
8. 前記空気貯蔵ユニットは、前記シリンダ上に結合されると、前記排気ベースを覆った前記弾性カバーに当接され、前記空気貯蔵ユニットにより押圧されるため、前記排気ベースを覆った前記弾性カバーが外れたり位置がずれたりすることを防ぎ、前記排気ベースを覆った前記弾性カバーが前記空気貯蔵ユニットの前記空気貯蔵チャンバ中に強固に固定されることを特徴とする請求項４に記載の空気圧縮機のシリンダ排気構造。

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