JP4369981B2 - コンプレッサ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤ空気充填用として好適であり、発生する圧縮空気の圧力が基準圧力に到達したのを、圧力計を用いることなく精度良く知らせることができ、この基準圧力として定まる指定圧力にてタイヤに空気を充填しうるコンプレッサ装置に関する。
タイヤに圧縮空気を充填するコンプレッサ装置として、例えば図8に示すものが提案されている(例えば特許文献1参照)。この装置aは、モータbと、圧縮空気を発生させるコンプレッサ本体cと、発生する圧縮空気をタイヤに送る空気送給手段dと、発生する圧縮空気の圧力を測定する圧力計eと、コンプレッサ本体cによる過圧を逃がす安全弁としてのリリーフバルブfとを含んで構成されている。
そして前記空気送給手段dをタイヤに接続し、かつモータbを駆動させることにより、発生する圧縮空気をタイヤに充填する。このとき、使用者は圧力計eを見て、圧縮空気が指定の圧力に到達した、即ちタイヤの充填内圧が指定圧力に到達したことを認識する。
ここで、タイヤの充填内圧は、例えば乗用車の場合、通常200〜250kPaの範囲で、車種毎に設定されている。従って、使用中に圧力が減ったタイヤに空気を補充したり、パンクしたタイヤに空気を充填する場合には、使用者は、圧力計を見ながら空気を充填し、車種毎に設定された指定圧力に達したときに装置を停止させるという作業が必要となる。
特開2005−344570号公報
しかしながら、圧力計では指定圧力に到達したがどうかが不明瞭であるため、使用者による判断にバラツキが生じやすく、指定圧力で精度良くタイヤに空気を充填することが難しいという問題がある。又空気を入れすぎた場合には、減圧させる操作が余分に必要となるなど作業時間の増加も招く。
そこで本発明は、従来安全弁として使用されていたリリーフバルブを検知手段に活用することを基本として、圧力計を排除してコストダウンを図りながら、圧縮空気が指定圧力に到達したかどうかを明確に知らせることができ、使用者による判断バラツキを抑え、タイヤに指定圧力を高精度で充填しうるコンプレッサ装置を提供することを目的としている。
前記目的を達成するために、本願請求項1の発明は、収納ケースに、
モータ、
該モータにより回転駆動される回転軸、
この回転軸にクランクを介して取り付けられるロッドと、そのロッド端に配されるピストンと、該ピストンを往復動可能に収容するとともに前記ピストンとの間で空気を圧縮するシリンダ室を形成するシリンダとを有するコンプレッサ本体、
前記シリンダ室からの圧縮空気をタイヤに送る空気送給流路を有する空気送給手段、
及び前記シリンダ室からの圧縮空気の圧力が基準圧力を超えたとき、そのことを使用者に知らせて前記モータの停止を促す検知手段を取り付けるとともに、
前記検知手段は、
空気送給流路に一端が通じかつ他端に排気口を設けたバルブ流路と、このバルブ流路に介在し圧縮空気の圧力が前記基準圧力を超えたとき該バルブ流路を開放させて前記排気口から排気させる開閉弁部とを有するバルブ本体、
前記排気口に配され、かつ前記排気口からの排気空気の圧力により、外面が前記収納ケースの外面と面一或いは内方に控える通常位置から、外面が前記収納ケースの外面から越えてはみ出すはみ出し位置まで押し上げられる検知キャップ、
及び前記圧縮空気が基準圧力以下のときに前記検知キャップを前記通常位置に保持する保持手段を具えることを特徴としている。
又請求項2の発明では、前記基準圧力は、タイヤの空気充填圧力であることを特徴としている。
又請求項3の発明では、前記保持手段は、前記検知キャップを前記通常位置に向かって付勢するバネ体であることを特徴としている。
又請求項4の発明では、前記保持手段は、前記検知キャップに取り付きかつ前記排気口に向かって吸引される磁石であることを特徴としている。
本発明は叙上の如く、シリンダ室からの圧縮空気の圧力が基準圧力を超えたとき、そのことを使用者に知らせてモータの停止を促す検知手段を取り付けているため、使用者の判断バラツキを抑えることができる。従って、指定圧力に近い圧力で、タイヤに空気を高精度でかつ能率良く充填することができる。
又前記検知手段では、バルブ本体として、従来、過圧による破損防止のために安全弁として用いられるリリーフバルブを利用し、その基準圧力を車種毎に定まるタイヤの充填圧力に設定している。従って、前記バルブ本体では、圧縮空気が基準圧力(車種毎に定まるタイヤの充填圧力)に到達したとき、その排気口から圧縮空気を排気できる。又検知キャップは、前記排気空気の圧力により、その外面が収納ケースの外面から越えてはみ出すはみ出し位置まで押し上げられるため、圧縮空気が基準圧力を超えたことを、検知キャップのより小さい動きで明確に知らせることができる。即ち、モータ停止の判断バラツキを抑えうる。又検知手段は、構造簡易であり、又従来の圧力計を排除しうるため、コストダウン及び装置の小型化に貢献しうる。
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図1は本発明のコンプレッサ装置の斜視図、図2はその内部を示す斜視図、図3はコンプレッサ本体を示す分解斜視図である。
図1、2に示すように、本実施形態のコンプレッサ装置1は、収納ケース2に、モータMと、該モータMにより回転駆動される回転軸11と、空気を圧縮するシリンダ室15を有するコンプレッサ本体10と、前記シリンダ室15からの圧縮空気をタイヤに送る空気送給手段18と、前記シリンダ室15からの圧縮空気の圧力が基準圧力Pを超えたとき、そのことを使用者に知らせて前記モータMの停止を促す検知手段7とを取り付けている。
前記収納ケース2は、横置きの偏平矩形状の箱体であり、本例では上下のケース部2A、2Bに分解可能に形成される。又前記モータMとしては、自動車の12V直流電源で作動する市販の種々のDCモータが採用できる。このモータMには、自動車のシガーライターソケットに接続可能な電源プラグ19Aを先端に設けた電源コード19が、前記収納ケース2の上面に取り付く電源スイッチSWを介して接続されている。
次に、前記コンプレッサ本体10は、図3に示すように、前記モータMにより回転駆動される回転軸11にクランク12を介して取り付けられるロッド13と、そのロッド端に配されるピストン14と、該ピストン14を往復動可能に収容するとともに前記ピストン14との間で空気を圧縮するシリンダ室15を形成するシリンダ16とを具える。なおモータMと回転軸11との間には、例えばギヤー、プーリなどを用いた周知の減速機構20が介在し、モータMの回転を1/3〜1/8程度に減速して回転軸11に伝達している。
又前記クランク12には、支持ピン21を介して前記ロッド13の一端が回転自在に枢支される、又ロッド13の他端には、ピストン14が配される。本例では、前記ロッド13とピストン14とはFRPからなる一体成形体として形成される。又本例では、ピストン14には、図3、4に示すように、該ピストン14をその軸芯方向に貫通してのびる吸気孔22Aと、この吸気孔22Aをピストン前面側からバネ性を有して閉じる、例えばゴム、合成樹脂、金属等の弾性体などの弁体22Bとを用いた吸気弁22が形成される。このピストン14は、前記シリンダ16の内腔内に収納され、該ピストン14との間で空気を圧縮しうるシリンダ室15を形成する。なおピストン14の外周には、リングシール材23が取り付けられ、シリンダ16との間の気密性が維持される。
このコンプレッサ本体10は、前記ピストン14がシリンダ室15の容積を増加させる向きに後退移動するとき、前記吸気弁22が開いて吸気孔22Aからシリンダ室15内に空気を流入させるとともに、前記ピストン14が前進移動するとき、前記吸気弁22を閉じて前記シリンダ室15内の空気を圧縮せしめ、圧力を高める。
又前記シリンダ16には、シリンダ室15からの圧縮空気をタイヤに送る空気送給流路18Aを有す空気送給手段18が連設される。
この空気送給手段18は、前記シリンダ室15に圧縮空気流入口24を介して連なるサージタンク室25を内部に有するサージタンク部26を含む。このサージタンク室25は、小孔状の圧縮空気流入口24を介して圧縮空気を貯留し、ピストン14による圧力の脈動を抑える。なお前記圧縮空気流入口24には逆止弁を設けることができ、又シリンダ16に前記吸気弁22を形成することもできる。又前記サージタンク部26には、圧縮空気送給用のホース27を着脱自在に連結する例えばニップル状の接続部28を突設しており、前記空気送給手段18は、前記サージタンク部26とホース27とを含んで構成される。
そして、本発明のコンプレッサ装置1には、前記シリンダ室15からの圧縮空気の圧力が基準圧力Pを超えたとき、そのことを使用者に知らせて前記モータMの停止を促す検知手段7を設けている。
この検知手段7は、図5に示すように、バルブ本体30と、検知キャップ31と、保持手段32とを具える。前記バルブ本体30は、前記空気送給流路18Aに一端が通じかつ他端に排気口33を設けたバルブ流路30Aと、このバルブ流路30Aに介在し圧縮空気の圧力が前記基準圧力Pを超えたとき該バルブ流路30Aを開放させて前記排気口33から圧縮空気を排気させる開閉弁部34とを少なくとも有する。
具体的には、バルブ本体30は、前記サージタンク部26から上向きに突出する管状のハウジング35を具え、その中心孔35aには、その下端側に、先細コーン状の弁座部35a1が形成されるとともに、上端側には、内ネジ部35a2が形成される。又該内ネジ部35a2には、調整ネジ36が螺着されるとともに、前記中心孔35a内には、前記弁座部35a1と圧接して該弁座部35a1を閉じる弁軸37が配される。又前記調整ネジ36と弁軸37との間には、前記弁軸37を下方に付勢する押しバネ38が配される。又前記調整ネジ36には、前記中心孔35aに一端が通じかつ他端が前記調整ネジ36上端面の排気口33で開口する導通孔36Aが形成される。従って、前記バルブ流路30Aは、前記中心孔35aと導通孔36Aとから形成され、又開閉弁部34は、前記弁座部35a1と弁軸37とから形成される。
このバルブ本体30は、図5(b)の如く、サージタンク室25内の圧縮空気の圧力が上昇し、基準圧力Pを越えたとき、押しバネ38に打ち勝って弁軸37を持ち上げでき、圧縮空気をバルブ流路30Aを通って排気口33から排気させる。又前記基準圧力Pは、本発明では、車種毎に設定されるタイヤの空気充填圧力であり、要求により前記調整ネジ36の螺回転によって調整できる。例えば、前記調整ジ36を締めこむと押しバネ38が縮み、その反力で開閉弁部34をより強く下方に押し付けるため、開閉弁部34を押し上げる圧力が高くなり、逆に調整ネジ36を緩めると押し上げ圧力は低くなる。この調整ネジの締めこみ量を変えることで空気充填圧力、すなわち基準圧力Pを調整できる。なお安全弁として使用される従来のリリーフバルブの場合、基準圧力は、コンプレッサの過圧による破損を防止するために定まる安全基準圧力であって、この点でバルブ本体30と相違する。
又前記検知キャップ31は、前記排気口33に配され、この排気口33からの排気空気の圧力により、外面31Sが前記収納ケース2の外面2Sと面一或いは内方に控える通常位置Y1から、外面31Sが前記収納ケース2の外面2Sから越えてはみ出すはみ出し位置Y2まで押し上げられる。これにより、圧縮空気が基準圧力Pを超えたことを使用者に、目視によって認知させうる。
前記検知キャップ31は、円筒状の胴部39の上端を底板部40で閉じた有底のキャップ体であり、本例では、胴部39は、前記調整ネジ36の周囲を囲む大径部39aと、その上端側に段差部39bを介して連なる小径部39cとを有する段付き状をなす場合が例示されている。又前記収納ケース2には、前記胴部39(本例では小径部39c)を遊挿することにより前記検知キャップ31を上下にスライド可能に案内するガイド孔41が形成される。又前記段差部39bの外面と収納ケース2との間には、前記検知キャップ31を下方に付勢するバネ体42が配される。
従って、前記検知キャップ31は、圧縮空気が基準圧力P以下のときには、バネ体42による付勢により、前記段差部39bの内面が、調整ネジ36の上面と当接する通常位置Y1に保持される。従って本例ではこのバネ体42が、前記保持手段32を構成している。又圧縮空気が基準圧力Pを越えたときには、排気口33からの排気空気の圧力が、前記バネ体42の付勢力に打ち勝って、検知キャップ31を前記はみ出し位置Y2まで押し上げしうる。
ここで、前記検知キャップ31は、その外面31Sが収納ケース2の外面2Sと面一或いは内方に控える通常位置Y1から、外面31Sが収納ケース2の外面2Sから越えてはみ出すはみ出し位置Y2まで移動することで、より少ない変位で、検知キャップ31の動きの有無を、使用者に明確に感知、認識させることができる。なお前記認識をより確実化させるために、前記はみ出し位置Y2における外面31Sの外面2Sからのはみ出し高さL1は、2.0mm以上、さらには3.0mm以上が好ましく、又通常位置Y1における外面31Sの外面2Sからの凹み深さL2は0mmより大、さらには0.5〜1.5mmの範囲が好ましい。なお装置作動中は、コンプレッサ本体10が振動しているため、前記はみ出し高さL1が2.0mm未満の場合、検知キャップ31のはみ出しが認識しづらくなる。又前記検知キャップ31が小さ過ぎても、その動きを使用者が認識し難くなる。従って、前記検知キャップ31の外面31Sの直径Dは、5.0mm以上であるのが好ましい。又使用者は、検知キャップ31の動きを認識して、モータMを停止させる。そのため、検知キャップ31は、前記電源スイッチSWに隣り合わせて配置するのが好ましい。
又前記バルブ本体30では、図7に概念的に示すように、ある圧力p1以下では、前記押しバネ38付勢力により開閉弁部34は閉じたままであるが、ある圧力p1に達すると、開閉弁部34がわずかに開いて圧縮空気を放出する。そして、圧縮空気の圧力pが次第に高まるにつれて、開閉弁部34の開放量が除々に大きくなり、ついには全開状態(開閉弁部34が開きっぱなしの状態)に至る。従って、バルブ本体30では、開閉弁部34の動き始めの圧力p1と、全開状態になったときの圧力p2との間に、若干の圧力差Δpが生じる。
他方、保持手段32としてバネ体42を用いた、第1実施形態の検知手段7の場合には、開閉弁部34の動きに追従して前記検知キャップ31も動く。即ち、検知キャップ31は、前記圧力p1からは、一瞬飛び出しては引っ込むという出入り動作を繰り返し、その飛び出し量と飛び出し時間が次第に長くなり、ついには全開状態となる圧力p2において、最大飛び出し量で、飛び出し続けることとなる。従って、第1実施形態では、前記最大飛び出し量を、はみ出し高さL1として設定している。又圧力差Δpにより、使用者の判断にバラツキが生じる恐れがあり、従って、第1実施形態の検知手段7の場合、前記検知キャップ31が、前記出入り動作を停止した時(最大飛び出し時)を、判断基準とするのが好ましい。
次に、検知手段7の他の実施例(以下第2実施形態という)を図6に示す。本例では、保持手段32は、前記検知キャップ31の底板部40に取り付き、かつ前記排気口33に向かって吸引される磁石46によって形成される。具体的には、検知キャップ31は、例えばその下端が収納ケース2に設けたストッパー44と当接することにより、磁石46と調整ネジ36との間に、小間隙Kが形成される。この小間隙Kは、磁石46と調整ネジ36との間の吸引力Fが、前記開閉弁部34が全開状態となった時の圧力p2とほぼ等しくなる距離に設定される。従って、バルブ本体30が開き始めの時には、前記吸引力Fが大であるため、検知キャップ31は通常位置Y1に停止できる。又バルブ本体30が全開状態となって圧力が吸引力Fより大きくなると、前記検知キャップ31は通常位置Y1からはみ出し位置Y2まで一気に移動できる。
従って、第2実施形態の場合、第1実施形態の場合のごとき圧力差Δpの発生がなく、第1実施形態に比して、使用者の判断バラツキをさらに抑制することができる点で好ましい。なお図7に、第1、2実施形態における検知キャップ31の動きを、開閉弁部34の動きと対応させて概念的に示している。
又第2実施形態の場合には、第1実施形態の場合のごときバネ体42による影響がないため、はみ出し高さL1を、例えば20mm若しくはそれ以上まで確保でき、使用者により明確に認識させうる。なお、はみ出し高さL1が20mmを越えると、収納ケース2が不必要に大型化するため好ましくなく、その上限は、15mm以下、さらには10mm以下が望ましい。
前記磁石46では、吸引力を安定して作用させるために、前記検知キャップ31の底板部40の内面とほぼ同径に形成するのが好ましい。又磁石46が厚すぎると、重くなり、はみ出し位置Y2にて検知キャップ31が上下に振動するなど認識し難くなる。従って、磁石46の厚さは、3.0mm以下さらには2.0mm以下、さらには1.5mm以下が好ましい。又磁石46が薄すぎると、前記開閉弁部34が全開状態となる前に、検知キャップ31が押し上げられる傾向があり、従って磁石46の厚さの下限は、1.0mm以上が好ましい。
又本例では、前記検知手段7は、前記バルブ流路30Aの排気口33側の流路部分、即ち前記導通孔36Aが共鳴管45をなし、前記排気口33からの排気空気により2000Hz以上の高音域の音(便宜上ピー音と呼ぶ)を発生させている。これにより、聴覚的にも圧縮空気が基準圧力Pを超えたことを使用者に知らせることができ、認識効果をいっそう高めることができる。そのためには、前記共鳴管45の直径dを1.2〜2.5mmの範囲とすることが好ましく、1.2mm未満では、排出される空気量が過小となってピー音の音圧が低く認識できなくなる。又2.5mmを上回ると、共鳴管45から洩れる軸芯の打撃音も大きくなってピー音の識別がつきにくくなる。又直径dがさらに大きくなると、ピー音が発生しなくなる。又前記共鳴管45の長さJも、ピー音の音圧に重要であり、長さJが8.0mm以上で長い方が音圧に有利であり、認識性を高めうる。
前記コンプレッサ本体10から発生する作動音は800〜1800Hzの音が中心であるため、2000Hz以上とすることで、認識性を向上しうる。又周波数が高すぎても聞き取り難いため、その上限は10000Hz以下が好ましい。又コンプレッサ装置1では、ピー音の発生により、作動音を含む全体の音の音圧が1dB(A)以上大きくなることが好ましく、1dB(A)未満では、認識性に欠ける。
このような共鳴管45は、保持手段32がバネ体42である場合にも、形成することができる。又本発明のコンプレッサ装置1は、内圧が低下したタイヤの空気充填用としてだけでなく、例えば、特開2005−344570号公報に記載のコンプレッサ装置の如く、パンクしたタイヤに、シール剤と充填空気とを順次送給するパンク修理システムのコンプレッサ装置として使用することができる。
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
図2に示す構造のコンプレッサ装置1を、表1の仕様にて試作するとともに、各コンプレッサ装置1を用いて、タイヤサイズ195/65R15のタイヤを内圧0から指定内圧(250kPa)まで充填したときの、検知キャップ31の作動時における内圧を測定した。
各コンプレッサ装置1では、基準圧力Pとして全開状態において250kPaとなるようにバルブ本体30を設定している。なお検知キャップ31は、外径14mm、内径12mmのナイロン樹脂製(赤色)のものを使用し、又はみ出し位置Y2におけるはみ出し高さL1は7mmとしている。又実施例2において、磁石46は外径12mm、厚さ1.0mmのものを使用した。
Figure 0004369981
実施例1では、検知キャップ31の飛出し始めの圧力P1と、最大飛び出し時の圧力P2との間に、約30kPaの圧力差があるが、最大飛び出し時を、モータ停止を判断基準とすることで、充填圧力のバラツキをなくすことができる。又実施例2では、飛出し始めと、最大飛び出し時とが同時であり、従って、モータ停止の判断をより明確に行うことができる。
又検知手段7において、導通孔36Aの直径dを表2の仕様に基づいて変化させ、導通孔36Aを共鳴管45として形成したときのピー音による認識性についてテストした。なお認識性は検査官の官能評価により、×、△、○、◎の4段階で評価した。又音圧は、コンプレッサ装置1から上方に50cm隔たる位置にマイクロホンを設置して測定した。又導通孔36Aの長さJは8.0mm、又ハウジング35の中心孔35aの内径は8.0mmである。
Figure 0004369981
表2の如く、直径dが1.2〜2.5mmの範囲で音圧差が大となり、認識性が高まるのが確認できる。
本発明のコンプレッサ装置の一実施例を示す斜視図である。 その内部を示す斜視図である。 コンプレッサ本体を示す分解斜視図である。 コンプレッサ本体の作動状態を示す断面図である。 (a)、(b)は検知手段の第1実施形態を示す断面図である。 (a)、(b)は検知手段の第2実施形態を示す断面図である。 開閉弁部の開閉量と圧縮空気の圧力との関係を示す概念図である。 従来のコンプレッサ装置を示す斜視図である。
符号の説明
2 収納ケース
7 検知手段
10 コンプレッサ本体
11 回転軸、
12 クランク
13 ロッド
14 ピストン
15 シリンダ室
16 シリンダ
18 空気送給手段
18A 空気送給流路
30 バルブ本体
30A バルブ流路
31 検知キャップ
32 保持手段
33 排気口
34 開閉弁部
42 バネ体
45 共鳴管
46 磁石
M モータ
P 基準圧力
Y1 通常位置
Y2 はみ出し位置

Claims (4)

  1. 収納ケースに、
    モータ、
    該モータにより回転駆動される回転軸、
    この回転軸にクランクを介して取り付けられるロッドと、そのロッド端に配されるピストンと、該ピストンを往復動可能に収容するとともに前記ピストンとの間で空気を圧縮するシリンダ室を形成するシリンダとを有するコンプレッサ本体、
    前記シリンダ室からの圧縮空気をタイヤに送る空気送給流路を有する空気送給手段、
    及び前記シリンダ室からの圧縮空気の圧力が基準圧力を超えたとき、そのことを使用者に知らせて前記モータの停止を促す検知手段を取り付けるとともに、
    前記検知手段は、
    空気送給流路に一端が通じかつ他端に排気口を設けたバルブ流路と、このバルブ流路に介在し圧縮空気の圧力が前記基準圧力を超えたとき該バルブ流路を開放させて前記排気口から排気させる開閉弁部とを有するバルブ本体、
    前記排気口に配され、かつ前記排気口からの排気空気の圧力により、外面が前記収納ケースの外面と面一或いは内方に控える通常位置から、外面が前記収納ケースの外面から越えてはみ出すはみ出し位置まで押し上げられる検知キャップ、
    及び前記圧縮空気が基準圧力以下のときに前記検知キャップを前記通常位置に保持する保持手段を具えることを特徴とするコンプレッサ装置。
  2. 前記基準圧力は、タイヤの空気充填圧力であることを特徴とする請求項1記載のコンプレッサ装置。
  3. 前記保持手段は、前記検知キャップを前記通常位置に向かって付勢するバネ体であることを特徴とする請求項1又は2記載のコンプレッサ装置。
  4. 前記保持手段は、前記検知キャップに取り付きかつ前記排気口に向かって吸引される磁石であることを特徴とする請求項1又は2記載のコンプレッサ装置。
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