JP3204159U - 空気圧縮機の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ速やかに気体注入速度を高めることができる、空気圧縮機の構造を提供する。【解決手段】空気圧縮機の構造は、メインフレーム１１を含む。メインフレーム１１には、モータ１２が固定される。モータ１２により歯車１３が回転されると、圧縮筒２内に設けられたピストン本体１４が歯車１３により駆動され、ピストン本体１４が圧縮筒２内で往復運動すると圧縮空気が発生され、空気貯蔵ユニット３の空気貯蔵チャンバ内に圧縮空気が進入する。圧縮筒２の頂壁には、複数の排気孔６が形成されている。複数の排気孔６は、孔径がそれぞれ異なる空気孔である。【選択図】図２

Description

本考案は、空気圧縮機の構造に関し、特に、圧縮筒が孔径の異なる複数の排気孔を有し、空気圧縮機の気体注入の開始から終了までの期間、圧縮筒内のピストン本体が往復圧縮運動を行う際、圧縮筒の空気貯蔵チャンバに進入する単位時間当たりの圧縮空気量が大幅に増える上、異なる孔径を有する排気孔の弾性シート部材の背向圧がそれぞれ異なるため、圧縮された空気により背向圧が小さめの弾性シート部材を優先的かつ効果的に押動し、排気孔を介して空気貯蔵チャンバ内に進入し、ピストン本体の動作を円滑にして気体注入効率を高める、空気圧縮機の構造に関する。

従来の空気圧縮機の構造は、基本的に圧縮筒を含む。圧縮筒内の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圧縮筒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。従来の圧縮筒と空気貯蔵ユニットとの間の中間壁には、排気孔が１つのみ形成されている。排気孔の開閉はバルブ機構により制限される。バルブ機構は、弁体及びばねにより構成される。ピストン本体が発生させる圧縮空気は、弁体を押動してばねを圧縮し、圧縮空気が空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバに進入する。空気貯蔵チャンバに貯蔵される圧縮空気は、弁体に対して背向力を発生させ、気体注入段階で背向圧により弁体を押圧し、ピストン本体が動作する際に発生する圧縮空気により弁体を押動すると、抵抗力が高くなって円滑でなくなる。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、モータが焼損してしまう虞があった。そのため、従来の空気圧縮機の圧縮筒構造の欠点を改善する技術が求められていた。

本考案の主な目的は、圧縮筒が複数の排気孔を有し、空気圧縮機が発生させる圧縮空気が複数の排気孔を介して空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバ内に進入し、空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバに進入する単位時間当たりの圧縮空気量が大幅に増える、空気圧縮機の構造を提供することにある。
本考案のもう一つの目的は、ピストン本体が往復運動を行う圧縮筒が孔径の異なる複数の排気孔を有し、空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバに進入する単位時間当たりの圧縮空気量が大幅に増える上、弾性シート部材を用いることにより、異なる孔径を有する排気孔のブランチの背向圧がそれぞれ異なるため、圧縮された空気により背向圧が小さめのブランチを優先的かつ効果的に押動し、排気孔を介して空気貯蔵チャンバ内に進入し、ピストン本体の動作を円滑にして気体注入効率を高める上、背向圧が小さいためモータにかかる負荷も減り、パワーが小さめのモータに代替することもでき、容易かつ速やかに気体注入速度を高めることができる、空気圧縮機の構造を提供することにある。

図１は、本考案の一実施形態に係る空気圧縮機の構造を示す斜視図である。 図２は、本考案の一実施形態に係る空気圧縮機の構造の圧縮筒、バルブ機構、空気貯蔵ユニットを示す分解斜視図である。 図３は、本考案の一実施形態に係る空気圧縮機の構造の圧縮筒が複数の排気孔を有する状態を示す平面図である。 図４は、図３の排気孔上に配設された弾性シート部材を示す平面図である。 図５は、空気貯蔵ユニットに圧縮筒が結合された状態を示す平面図である。 図６は、図１を歯車側から見たところを示す平面図である。 図７は、図６の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図８は、本考案の一実施形態に係る空気圧縮機の構造の圧縮筒、ばねを含まないバルブ機構、空気貯蔵ユニットを示す分解斜視図である。

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

図１を参照する。図１に示すように、本考案の一実施形態に係る空気圧縮機の構造は、メインフレーム１１を含む。メインフレーム１１には、モータ１２が固定されている。モータ１２により歯車１３が回転されると、圧縮筒２内に設けられたピストン本体１４が歯車１３により駆動される。ピストン本体１４が圧縮筒２内で往復運動すると圧縮空気が発生し、空気貯蔵ユニット３内に圧縮空気が進入する。空気貯蔵ユニット３には、発生された圧縮空気が収容される。空気貯蔵ユニット３は、１つ又は複数の排気マニホールドを有する。例えば、マニホールド３１は圧力計３０に接続され、マニホールド３３は、ガス抜き弁３２に接続され、マニホールド３４は、ホース（図示せず）を介して気体被注入物に接続される。

図２〜図５を参照する。図２〜図５に示すように、本考案の圧縮筒２の排気孔は、従来の設計と異なり、圧縮空気を出力する圧縮筒２の界面は、圧縮筒２の頂壁２１でもよい。頂壁２１には、複数の排気孔（本実施形態では排気孔４，５，６である）が形成されている。これら複数の排気孔４，５，６は、孔径が異なる空気孔でもよい（図３を参照する）。例えば、排気孔４の孔径Ｘ、排気孔５の孔径Ｙ、排気孔６の孔径Ｚの関係は、Ｘ＞Ｙ＞Ｚである。圧縮筒２の頂端上には、環状ショルダ２２が設けられる。環状ショルダ２２には、互いに対をなす２つの受け座２３が設けられる。受け座２３内には、位置決めプレート２３１が設けられる。前述した排気孔４，５，６は、開いた状態又は閉じた状態であり、各排気孔が属するバルブ機構により制御される。各バルブ機構は、Ｏリング、ばね及び一体成形された弾性シート部材により構成される。弾性シート部材７は、根元部７０を有する。各排気孔４，５，６に対応したブランチ７２，７３，７４が根元部７０から延び、Ｏリング４１が排気孔４に嵌挿されている。Ｏリング５１は、排気孔５に嵌挿されている。Ｏリング６１は、排気孔６に嵌挿されている。弾性シート部材７は、根元部７０の位置決め孔７１を介して圧縮筒２の頂壁２１上の位置決めブロック２４に固定され、ブランチ７２がＯリング４１に圧接され、ブランチ７３がＯリング５１に圧接され、ブランチ７４がＯリング６１に圧接され、排気孔４，５，６がブランチ７２，７３，７４によりそれぞれ閉止され、ブランチ７２，７３，７４が各Ｏリング４１，５１，６１に圧接され、排気孔４，５，６がブランチ７２，７３，７４によりそれぞれ閉止される。前述したブランチ７２，７３，７４の面積は、排気孔４，５，６の孔径に等しい。例えば、大きめの孔径を有する排気孔は、それに対応してブランチの面積も大きめである。即ち、排気孔４に対応するブランチ７２の面積Ａと、排気孔５に対応するブランチ７３の面積Ｂと、排気孔６に対応するブランチ７４の面積Ｃとの関係はＡ＞Ｂ＞Ｃである。前述した排気孔４，５，６は、ブランチ７２，７３，７４によりそれぞれ閉止される（図４を参照する）。ばね８２，８３，８４の一端は、ブランチ７２，７３，７４上にそれぞれ着座される（図２及び図７を参照する）。空気貯蔵ユニット３の底端縁には、外方へ延びた短板３５１が延設されている。短板３５１の末端には、弾性板体３５２が設けられる。弾性板体３５２の一端には、係合部３５３が設けられる。空気貯蔵ユニット３の底端縁と短板３５１との交接箇所には、当接部３５４が設けられる。空気貯蔵ユニット３の係合部３５３は、圧縮筒２の頂端に設けられた環状ショルダ２２上の受け座２３に係合され（図６及び図７を参照する）、空気貯蔵ユニット３の係合部３５３が受け座２３の位置決めプレート２３１の一側に係合され、当接部３５４が受け座２３の位置決めプレート２３１の他側に当接されるため、空気貯蔵ユニット３が圧縮筒２の頂端に強固に結合される（図１を参照する）。反対に、ユーザが手で弾性板体３５２を内方へ押圧すると、空気貯蔵ユニット３と圧縮筒２とが分離されるため、容易にメンテナンスを行うことができる。空気貯蔵ユニット３内に互いに間隔をおいて設置された３本の縦ピン３７，３８，３９（縦ピン３８は図示されていない）は、前述したばね８２，８３，８４の他端に嵌挿され、３本の縦ピン３７，３８，３９の末端を僅かな距離で離して前述したブランチ７２，７３，７４上に設け、ブランチ７２，７３，７４が開閉動作を行う際の上昇高さを調整し、圧縮空気の圧力作用によりヘタリが生じることを防ぐ。また、排気孔４，５，６は、ばね８２，８３，８４の付勢力を利用して前述したブランチ７２，７３，７４が完全に閉止される。

図６及び図７を参照する。図６及び図７に示すように、ピストン本体１４が圧縮筒２内で往復運動して発生させる圧縮空気により、孔径がそれぞれ異なる排気孔４，５，６上のブランチ７２，７３，７４が押動されてばね８２，８３，８４が圧縮され、圧縮空気が排気孔４，５，６を介して空気貯蔵ユニット３の空気貯蔵チャンバ３６内に進入する。圧縮筒２のピストン本体１４は、動作の開始から終了までの期間、初期の気体注入段階で発生した圧縮空気が排気孔４，５，６を介して空気貯蔵チャンバ３６内に速やかに進入し、空気貯蔵ユニット３の空気貯蔵チャンバ３６に進入する単位時間当たりの圧縮空気量が増大する。中後期の気体注入段階に達すると、既に有る大量の圧縮空気が空気貯蔵チャンバ３６内に進入し、空気貯蔵チャンバ３６内の圧縮空気がブランチ７２，７３，７４に対して反作用力を発生させるが、このことを本明細書では「背向圧」と表す。このような背向圧の現象は、ブランチ７２，７３，７４の開放を抑制することができ、ピストン本体１４が圧縮空気を押動する際に発生する抵抗力がより大きくなることを意味するが、本考案は異なる孔径を有する排気孔４，５，６と、それに対応した異なる孔径を有するブランチ７２，７３，７４とを組み合わせ、空気貯蔵チャンバ３６内の背向圧により、異なる面積のブランチ７２，７３，７４が受ける圧力が異なり、異なる孔径を有する排気孔の各ブランチ７２，７３，７４は背向圧も異なるため、圧縮された空気により背向圧が小さめのブランチ７４を優先的かつ効果的に押動し、力を受ける小さめの面積のブランチ７４により圧縮筒２内に継続して発生する圧縮空気が空気貯蔵チャンバ３６内に進入し、ピストン本体１４の動作は、圧縮空気を送り込む際の抵抗力が小さいため、全体的にピストン本体１４の動作が円滑かつ効率的となり、背向圧が減少してモータの負担が減るため、パワーが小さめのモータで代替してもよい。このように、本考案の空気圧縮機の構造は、気体注入速度を容易かつ速やかに高めることができる。

図２を参照する。図２に示すように、ばね８２，８３，８４は、ブランチ７２，７３，７４上にそれぞれ着座され、ブランチ７２，７３，７４がばね８２，８３，８４の付勢力により閉止速度が速く、勿論、本実施形態は、図８に示すように、ばね８２，８３，８４を増設しなくとも、ブランチ７２，７３，７４の弾性回復力を直接利用し、排気孔４，５，６を完全に閉止することができる。

上述したことから分かるように、空気圧縮機の圧縮筒と空気貯蔵ユニットとの間の中間壁上に排気孔が１つだけ形成されていた従来技術と異なり、本考案の空気圧縮機の構造は、圧縮筒２の頂壁２１に孔径がそれぞれ異なる複数の排気孔４，５，６と、それらに対応するように孔径が異なるブランチ７２，７３，７４との組み合わせにより、空気貯蔵ユニット３の空気貯蔵チャンバ３６へ進入する単位時間当たりの圧縮空気量が増大する上、孔径が異なる排気孔４，５，６の各ブランチ７２，７３，７４の背向圧がそれぞれ異なるため、背向圧が小さめのブランチ７４が圧縮空気により優先的かつ効果的に押動され、排気孔６を介して空気貯蔵チャンバ３６内に進入し、ピストン本体１４の動作が円滑となって気体注入の効率が高まり、背向圧の減少によりモータにかかる負荷も減るため、小さめのパワーのモータに代替することもできる。このように、本考案の空気圧縮機の構造は、気体注入速度を容易かつ速やかに高めることができるため、本考案は進歩性を備えて実用的である。

２ 圧縮筒
３ 空気貯蔵ユニット
４ 排気孔
５ 排気孔
６ 排気孔
７ 弾性シート部材
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 環状ショルダ
２３ 受け座
２４ 位置決めブロック
３０ 圧力計
３１ マニホールド
３２ ガス抜き弁
３３ マニホールド
３４ マニホールド
３６ 空気貯蔵チャンバ
３７ 縦ピン
３８ 縦ピン
３９ 縦ピン
４１ Ｏリング
５１ Ｏリング
６１ Ｏリング
７０ 根元部
７１ 位置決め孔
７２ ブランチ
７３ ブランチ
７４ ブランチ
８２ ばね
８３ ばね
８４ ばね
２３１ 位置決めプレート
３５１ 短板
３５２ 弾性板体
３５３ 係合部
３５４ 当接部

Claims (4)

1. メインフレームを含む空気圧縮機の構造であって、
   前記メインフレームには、モータが固定され、
   前記モータにより歯車が回転されると、圧縮筒内に設けられたピストン本体が前記歯車により駆動され、前記ピストン本体が前記圧縮筒内で往復運動すると圧縮空気が発生され、空気貯蔵ユニットの空気貯蔵チャンバ内に圧縮空気が進入し、
   前記圧縮筒の頂壁には、複数の排気孔が形成され、
   前記複数の排気孔は、孔径がそれぞれ異なる空気孔であり、
   前記排気孔の孔径はＸ＞Ｙ＞Ｚであることを特徴とする空気圧縮機の構造。
2. 前記排気孔には、バルブ機構がそれぞれ配設され、
   前記バルブ機構は、Ｏリング、ばね及び一体成形された弾性シート部材により構成され、
   前記弾性シート部材は、根元部を有し、
   前記排気孔に対応したブランチが前記根元部から延び、
   前記ブランチの面積は、前記排気孔の孔径の大きさに等しく、大きめの孔径を有する前記排気孔は、それに対応して前記ブランチの面積も大きめとなり、孔径Ｘを有する前記排気孔に対応する前記ブランチの面積Ａと、孔径Ｙを有する前記排気孔に対応する前記ブランチの面積Ｂと、孔径Ｚを有する前記排気孔に対応する前記ブランチの面積Ｃとの関係はＡ＞Ｂ＞Ｃであり、
   一方の前記Ｏリングは、孔径Ｘを有する前記排気孔上に配設され、他方の前記Ｏリングは、孔径Ｙを有する前記排気孔上に配設され、さらに他方の前記Ｏリングは、孔径Ｚを有する前記排気孔上に配設され、前記弾性シート部材が前記根元部の位置決め孔を介して前記圧縮筒の頂壁上の位置決めブロックに固定され、前記ブランチが前記Ｏリングに圧接され、前記排気孔が前記ブランチによりそれぞれ閉止されることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機の構造。
3. 前記圧縮筒の頂端には、環状ショルダが設けられ、
   前記環状ショルダには、互いに対をなす２つの受け座が形成され、
   前記受け座内には、位置決めプレートが配設され、
   ばねの一端がブランチ上にそれぞれ着座され、
   前記空気貯蔵ユニットの底端縁には、外方へ延びた短板が延設され、
   前記短板の末端には、弾性板体が設けられ、
   前記弾性板体の一端には、係合部が設けられ、
   前記空気貯蔵ユニットの底端縁と前記短板との交接箇所には、当接部が設けられ、前記空気貯蔵ユニットの前記係合部は、前記圧縮筒の頂端に設けられた前記環状ショルダ上の前記受け座に係合され、
   前記空気貯蔵ユニットの前記係合部は、前記受け座の前記位置決めプレートの一側に係合され、前記当接部が前記受け座の前記位置決めプレートの他側に当接されるため、前記空気貯蔵ユニットは、前記圧縮筒の頂端に強固に結合され、ユーザが手で前記弾性板体を内方へ押圧すると前記空気貯蔵ユニットが容易に開いて前記空気貯蔵ユニットと前記圧縮筒とが分離されるため、メンテナンスが容易であり、前記空気貯蔵ユニット内に互いに間隔をおいて設置された３本の縦ピンは、前記ばねの他端に嵌挿され、３本の縦ピンの末端を僅かな距離で離して前記ブランチ上に設け、前記ブランチが開閉動作を行う際の上昇高さを調整し、圧縮空気の圧力作用によりヘタリが生じることを防ぎ、前記排気孔は、前記ばねの付勢力を利用して前記ブランチにより完全に閉止されることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機の構造。
4. 前記排気孔には、バルブ機構がそれぞれ配設され、
   前記バルブ機構は、Ｏリング及び一体成形された弾性シート部材により構成され、
   前記弾性シート部材は、根元部を有し、
   前記排気孔に対応したブランチが根元部から延び、
   前記Ｏリングは前記排気孔上に配設され、前記弾性シート部材が前記根元部の位置決め孔を介して前記圧縮筒の頂壁上の位置決めブロックに固定され、前記ブランチが前記Ｏリングに圧接され、前記排気孔が前記ブランチによりそれぞれ閉止されることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機の構造。

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