JP3209592U - 空気圧縮機のシリンダ排気構造 - Google Patents

空気圧縮機のシリンダ排気構造 Download PDF

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Abstract

【課題】シリンダ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増大する、空気圧縮機のシリンダ排気構造を提供する。【解決手段】空気圧縮機のシリンダ排気構造の空気圧縮機は、メインフレーム１１を備える。メインフレーム１１には、モータ１２が固定される。モータ１２が歯車１３を回転させると、シリンダ２内に設けたピストン本体１４が歯車１３により駆動される。ピストン本体１４がシリンダ２内で往復運動すると圧縮空気が発生し、圧縮空気が空気貯蔵ユニット３内に進入する。シリンダ２及びメインフレーム１１は、プラスチック材料により一体成形される上、シリンダ２の頂壁には、同じ穴径を有する複数個の排気孔６が形成される。排気孔６の穴径Ｘ，Ｙ，Ｚは、Ｘ＝Ｙ＝Ｚの関係にある。【選択図】図２

Description

本考案は、空気圧縮機のシリンダ排気構造に関し、特に、シリンダに同じ穴径を有する複数個の排気孔が形成され、空気圧縮機のポンピングを開始してから終了するまでの期間、シリンダ内のピストン本体が往復して圧縮運動を行うと、シリンダ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増大し、圧縮空気が排気孔を通過して速やかに空気貯蔵チャンバ内に進入し、ピストン本体の動作がスムーズとなり、ポンピングの効率が高まる、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有する。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。発生した圧縮空気は、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空間に圧縮空気が進入する。この空間は、空気貯蔵ユニット（又は空気タンク）内の空間でもよい。空気貯蔵ユニットには、排気口が設けられ、排気口を介して圧縮空気が気体被注入物へ注入されてポンピング動作が完了する。従来技術において、シリンダと空気貯蔵ユニットとの間に設けられた中間壁には、単一の排気孔のみが形成され、バルブ機構により排気孔の開閉を制御する。バルブ機構は、弁体及びばねで構成される。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内に進入し、空気貯蔵チャンバ内に溜められた圧縮空気が弁体に対して背向圧を発生させ、ポンピングを行う際に背向圧が弁体の開く動作を妨げ、相対的にピストン本体の動作により発生する圧縮空気により、弁体を押動するときに抵抗力が発生して動作が円滑でなくなり、ピストン本体が作動するときに発生する抵抗力が大きくなってポンピング速度が遅くなり、空気圧縮機のモータは過熱し易く、モータの運転効率が下がってモータが焼損してしまう虞があった。そのため本考案者は、従来の空気圧縮機のシリンダ構造の問題点について研究し、長年の努力により本考案を完成させた。
本考案の主な目的は、空気圧縮機のシリンダに複数個の排気孔を形成し、空気圧縮機が発生させた圧縮空気を、複数個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させ、シリンダ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。
本考案の他の目的は、空気圧縮機中のピストン本体が往復運動するシリンダに、同じ穴径を有する複数個の排気孔が形成され、空気圧縮機がポンピングを開始してから終了するまでの期間にシリンダ内のピストン本体が往復して圧縮運動を行うと、シリンダの空気チャンバに進入する単位時間当たりの圧縮空気量が増大し、圧縮された空気が速やかに排気孔を通過して空気貯蔵チャンバ内に進入し、ピストン本体の動作が円滑となり、ポンピング効率が向上し、ポンピング速度を高めることができる、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、本考案の一実施形態に係る空気圧縮機のシリンダ排気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シリンダ、バルブ機構及び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複数個の排気孔を有するシリンダを示す平面図である。 図４は、図３の排気孔上にバネ片を設置した状態を示す平面図である。 図５は、本考案の空気貯蔵ユニットの内側を示す斜視図である。 図６は、本考案のシリンダに結合した空気貯蔵ユニット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、図１を歯車側から見たところを示す平面図である。 図９は、本考案の一実施形態に係るシリンダと、ばねを含まないバルブ機構と、空気貯蔵ユニットとを示す分解斜視図である。
図１及び図２を参照する。図１及び図２に示すように、本考案の一実施形態に係る空気圧縮機は、基本的にメインフレーム１１を備える。メインフレーム１１には、モータ１２が固定される。モータ１２が歯車１３を回転させると、歯車１３によりシリンダ２内に設けたピストン本体１４が駆動される。ピストン本体１４がシリンダ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は、発生させた圧縮空気を溜めるために用いる。空気貯蔵ユニット３には、１個又は複数個の排気マニホールドが設けられる。排気マニホールドは、例えば、圧力計３０に接続されるマニホールド３１、ガス抜き弁３２に接続されるマニホールド３３、気体被注入物に接続されるフレキシブル管（図示せず）であるマニホールド３４でもよい。
図２〜図７を参照する。図２〜図７に示すように、本実施形態のシリンダ２の排気孔は、従来技術と異なり、圧縮空気が出力されるシリンダ２の界面において、シリンダ２の頂壁２１に複数個形成される。シリンダ２及び複数個の排気孔は、プラスチック材料により前述したメインフレーム１１と一体成形される。本実施形態の複数個の排気孔は、排気孔４，５，６でもよい。これら複数個の排気孔４，５，６は、同じ穴径を有する空気孔（図３を参照する）でもよい。例えば、排気孔４の穴径がＸであり、排気孔５の穴径がＹであり、排気孔６の穴径がＺであるとき、Ｘ＝Ｙ＝Ｚの関係にある。前述した排気孔４，５，６は、開いた状態又は閉じた状態にあり、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、ばね及び共用のばね片により構成される。ばね片７は、根元部７０を有し、各排気孔４，５，６に対応したブランチ（ｂｒａｎｃｈ）７２，７３，７４が外方へ延び、Ｏリング４１が排気孔４に設置され、Ｏリング５１が排気孔５に設置される。Ｏリング６１は、排気孔６に設置される。ばね片７の根元部７０の位置決め孔７１が圧縮筒の頂壁２１上に設けた位置決めブロック２４に固定されると、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る（図４及び図７を併せて参照する）。ばね８２，８３，８４の一端は、ブランチ７２，７３，７４上にそれぞれ設置される（図２及び図７を併せて参照する）。シリンダ２の頂端には、環状ショルダ２２が設けられる。環状ショルダ２２の外周側部には、環状の外周フランジ２２１が延設される。外周フランジ２２１及びシリンダ２の頂端には、係合溝２２２が形成される。前述した空気貯蔵ユニット３には、互いに対をなす２個の嵌合クランプ３５が設けられる（図５を参照する）。嵌合クランプ３５は、空気貯蔵ユニット３の底端縁から外側へ延びた短板３５１を有する。短板３５１の末端には、Ｌ字状係合部３５２が設けられる。空気貯蔵ユニット３の内側平面には、互いに離間した複数個の縦ピン３７，３８，３９が下方へ延びるように設けられる。これら複数個の縦ピン３７，３８，３９には、それぞれ円径のサイズがそれぞれ異なる底ステップ３７１，３８１，３９１と、中ステップ３７２，３８２，３９２と、頂ステップ３７３，３８３，３９３とが順次形成され、空気貯蔵ユニット３の嵌合クランプ３５が設けられ、Ｌ字状係合部３５２がシリンダ２の係合溝２２２に係合される。図８に示すように、前述した空気貯蔵ユニット３に設けた互いに離間した３本の縦ピン３７，３８，３９は、前述したばね８２，８３，８４に嵌入される。これら複数個のばね８２，８３，８４は、前述した縦ピン３７，３８，３９の中ステップ３７２，３８２，３９２の外周にそれぞれ位置して底ステップ３７１，３８１，３９１に接触され、３本の縦ピン３７，３８，３９の末端が僅かな距離で前述したブランチ７２，７３，７４の上方に位置するため、ブランチ７２，７３，７４の開閉動作の跳ね上げ高さが制限され、圧縮空気の圧力作用によりへたりが生じることを防ぐ。また、前述したブランチ７２，７３，７４は、ばね８２，８３，８４の付勢力により排気孔４，５，６を完全に閉止する（図７を参照する）。
図７及び図８を参照する。図７及び図８に示すように、シリンダ２内でピストン本体１４が往復運動して発生させた圧縮空気が、同じ穴径を有する排気孔４，５，６上のブランチ７２，７３，７４を押動するとばね８２，８３，８４が圧縮され、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内へ圧縮空気が進入する。シリンダ２のピストン本体１４の動作を開始してから終了するまでの期間、初期のポンピング動作で発生させる圧縮空気が排気孔４，５，６を介して空気貯蔵チャンバ３６内へ速やかに進入し、シリンダ２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。ポンピングの中期及び後期段階では、既に大量の圧縮空気が空気貯蔵チャンバ３６内に進入しているため、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、この反作用力のことを本明細書中では「背向圧」と表す。このような背向圧は、ブランチ７２，７３，７４が開くことを抑制し、ピストン本体１４が圧縮空気を押し出す際の抵抗力が大きくなるが、本実施形態はシリンダ２の頂壁２１が有する複数個の排気孔と、それらに対応するブランチ７２，７３，７４とを組み合わせ、空気貯蔵チャンバ３６内の背向圧によりブランチ７２，７３，７４が圧力を受け、空気貯蔵チャンバ３６内の背向圧が減ると、シリンダ２内で発生し続ける圧縮空気が排気孔４，５，６を介して空気貯蔵チャンバ３６内へ進入する。そのため全体的に、ピストン本体１４の動作が円滑となりポンピング効率が高まり、ポンピング速度を高めることができる。
図２を参照する。図２に示すように、ブランチ７２，７３，７４上にばね８２，８３，８４を設置し、ばね８２，８３，８４の付勢力によりブランチ７２，７３，７４の閉じる速度を速くしているが、図９に示すように、本考案は、ばね８２，８３，８４を設置しなくとも、ブランチ７２，７３，７４の弾性回復力により、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、本考案の空気圧縮機のシリンダ排気構造は、空気圧縮機のシリンダと空気貯蔵ユニットとの間に設けた中間壁に単一の排気孔だけを有する従来技術と異なり、シリンダ２の頂壁２１に、同じ穴径を有する複数個の排気孔４，５，６と、排気孔４，５，６と同じ穴径を有するブランチ７２，７３，７４とを組み合わせ、シリンダ２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を増大させ、圧縮空気を排気孔４，５，６に通過させて空気貯蔵チャンバ３６内へ進入させ、ピストン本体１４の動作を円滑にしてポンピングの効率を高めることができるため、本考案は実用的で進歩性を有する。
２ シリンダ
３ 空気貯蔵ユニット
４ 排気孔
５ 排気孔
６ 排気孔
７ ばね片
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
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
３５ 嵌合クランプ
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
２２１ 外周フランジ
２２２ 係合溝
３５１ 短板
３５２ Ｌ字状係合部
３７１ 底ステップ
３７２ 中ステップ
３７３ 頂ステップ
３８１ 底ステップ
３８２ 中ステップ
３８３ 頂ステップ
３９１ 底ステップ
３９２ 中ステップ
３９３ 頂ステップ

Claims (4)

  1. 空気圧縮機のシリンダ排気構造であって、
    前記空気圧縮機は、メインフレームを備え、
    前記メインフレームには、モータが固定され、
    前記モータが歯車を回転させると、シリンダ内に設け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シリンダ内で往復運動すると圧縮空気が発生し、前記圧縮空気が空気貯蔵ユニット内に進入し、
    前記シリンダ及び前記メインフレームは、プラスチック材料により一体成形される上、前記シリンダの頂壁には、同じ穴径を有する複数個の排気孔が形成され、
    前記排気孔の穴径Ｘ，Ｙ，Ｚは、Ｘ＝Ｙ＝Ｚの関係にあることを特徴とする空気圧縮機のシリンダ排気構造。
  2. 前記複数個の排気孔には、同じ構造を有するバルブ機構がそれぞれ設置され、
    前記バルブ機構は、Ｏリング、ばね及び共用のばね片により構成され、
    前記ばね片は、根元部を有し、各前記排気孔に対応したブランチが前記根元部から外方へ延び、前記Ｏリングが前記排気孔に設置され、前記ばね片の前記根元部の位置決め孔が圧縮筒の頂壁上に設けた位置決めブロックに固定されると、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、前記空気貯蔵ユニットには、互いに対をなす２個の嵌合クランプが設けられ、前記嵌合クランプは、前記空気貯蔵ユニットの底端縁から外側へ延びた短板を有し、前記短板の末端には、Ｌ字状係合部が設けられ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. 前記シリンダの頂端には、環状ショルダが設けられ、
    前記環状ショルダの外周側部には、環状の外周フランジが延設され、
    前記外周フランジ及び前記シリンダの頂端には、係合溝が形成され、
    前記ばねは、前記ブランチ上にそれぞれ設置され、
    前記空気貯蔵ユニットの内側平面には、下方へ延びて互いに離間した複数個の縦ピンが設けられ、
    前記縦ピンには、円径のサイズがそれぞれ異なる底ステップと、中ステップと、頂ステップとが順次形成され、
    前記空気貯蔵ユニットには、前記嵌合クランプが設置され、
    前記Ｌ字状係合部は、前記シリンダの前記係合溝に係合され、
    前記空気貯蔵ユニットに設けた互いに離間した３本の縦ピンは、前記ばねに嵌入され、
    前記ばねは、前記縦ピンの前記中ステップの外周にそれぞれ位置して前記底ステップに接触し、前記縦ピンの末端が僅かな距離で前記ブランチの上方に位置するため、前記ブランチの開閉動作の跳ね上げ高さが制限され、圧縮空気の圧力作用によりへたりが生じることを防ぎ、
    前記ブランチは、前記ばねの付勢力により前記排気孔を完全に閉止す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. 前記複数個の排気孔には、同じ構造を有するバルブ機構がそれぞれ設置され、
    前記バルブ機構は、Ｏリング及び共用のばね片により構成され、
    前記ばね片は、根元部を有し、各前記排気孔に対応したブランチが前記根元部から外方へ延び、前記Ｏリングが前記排気孔に設置され、前記ばね片の前記根元部の位置決め孔が圧縮筒の頂壁上に設けた位置決めブロックに固定されると、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シリンダ排気構造。
JP2017000099U 2016-01-15 2017-01-13 空気圧縮機のシリンダ排気構造 Active JP3209592U (ja)

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