JP6178866B2

JP6178866B2 - 空気圧縮機装置

Info

Publication number: JP6178866B2
Application number: JP2015555533A
Authority: JP
Inventors: 周　文三; 文三周
Original assignee: 周　文三; 文三周
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: EP2955380A1; JP2016509154A; CN104956083A; CN104956083B; KR20150110503A; WO2014121498A1; HUE040241T2; PL2955380T3; DK2955380T3; EP2955380A4; EP2955380B1; TR201812103T4; KR101801626B1

Description

本発明は、圧力安全弁を取り付ける必要がなく、タイヤに気体を注入する際、加圧し過ぎることがない空気圧縮機装置を提供する。

本発明者は長年、小型の空気圧縮機の研究開発に力を注ぎ、手間と時間がかかって複雑な構造であった初期の空気圧縮機を、構造が簡素で、容易かつ速やかに組立てることができる製品へ転換した。米国特許第７４６２０１８号明細書の排出管（ｏｕｔｌｅｔｔｕｂｅ）には、複数のダクト（ｄｕｃｔ）が設けられ、そのうち１つのダクト（ｄｕｃｔ）には、機械式圧力安全弁（ｓａｆｅｔｙｖａｌｖｅ）が取り付けられる。空気圧縮機のピストンがシリンダー内で直線運動を行い、上死点に達すると、当該案のピストンのピストンヘッドの頂平面がシリンダー内の頂壁に当接されて緩衝空間がほとんど無くなり、空気圧縮機が気体被注入タイヤの設定安全タイヤ圧より高くなると、機械式圧力安全弁（ｓａｆｅｔｙｖａｌｖｅ）が起動して圧力が下がるが、機械式安全弁（ｓａｆｅｔｙｖａｌｖｅ）が古すぎる場合、詰まって故障し、使用者がタイヤに気体を注入する際、タイヤに注入される気体が多すぎると容易にタイヤがパンクする虞があった。
（発明の内容）

本発明の目的は、機械式圧力安全弁を取り付ける必要がなく、空気圧縮機が動作段階で圧力安全値範囲内に保持され、タイヤに気体を注入する際、タイヤの圧力安全値を超えないようにしてタイヤを保護する空気圧縮機装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明の解決手段は：
空気圧縮機装置が、ボックス体を含み、その内部には、電源がオンされると空気圧力を発生させる空気圧縮機が設けられ、空気圧縮機は、モータが作動するとピストン本体のピストンヘッドがシリンダー内で往復運動し、シリンダー内の圧縮空気が押し出されて空気圧縮機の空気貯蔵ユニット内に進入し、空気貯蔵ユニット上には、空気貯蔵ユニットと連通する複数のマニホールドが設けられる。

シリンダー内で往復運動を行うピストン本体が上死点に達しても、ピストン本体のピストンヘッドと、シリンダー内部の頂壁との間に緩衝空間が依然存在し、空気貯蔵ユニットと連通しないマニホールドがシリンダーの外壁に位置し、このマニホールドには、シリンダーの圧縮室と連通する流通口が設けられ、このマニホールドの他端に設けられた回転可能な調節弁により、マニホールド内に副気室が形成される。

上述の構造を採用した後、本発明に係る空気圧縮機装置は、空気圧縮機のピストン本体がシリンダー内で直線運動を行って上死点に達しても、ピストン本体のピストンヘッドと、シリンダー内部の頂壁との間に緩衝空間が依然存在し、空気圧縮機が副気室とシリンダー内の緩衝空間との組み合わせにより、使用の安全性を高める。従来技術と比べ、本発明に係る空気圧縮機装置は、機械式圧力安全弁を取り付ける必要がなく、空気圧縮機が動作段階で圧力を安全値範囲内に保持し、タイヤに気体を注入する際、タイヤ圧が安全値を超えないようにしてタイヤを保護する目的を達成するとともに、製造コストを減らすこともできる。
（実施方式）

本発明の技術手段をさらに説明するために、以下、具体的な実施例により本発明を詳細に説明する。

まず、図１〜図４を参照する。図１〜図４に示すように、本発明の空気圧縮機装置は、ボックス体１を含む。ボックス体１上には、押しボタン式のスイッチ１１と、ボタン１２と、中空状の透孔１３とが設けられる。ボックス体１の内部には、空気圧縮機が設けられる。空気圧縮機は、ピストン本体２５が動作するシリンダー３と、モータ２１を固定するメインフレーム２０とが一体成形された構造である。

メインフレーム２０には、空気圧縮機の動力機構が固定されてもよい。動力機構は、モータ２１と、伝動用のピニオン２２と、ギア２３と、クランクピン２４を有する重量回転盤２８と、放熱用の放熱ファン２７とを含む。モータ２１により空気圧縮機の動力機構を駆動し、ピストン本体２５のピストンヘッド２６がシリンダー３のインナーチャンバ３４内で往復圧縮動作を行い、圧縮された空気が空気孔３２を介して弁体４１を押動してばね４２を圧縮し、圧縮された空気が空気貯蔵ユニット５内に進入する。

空気貯蔵ユニット５上には、空気貯蔵ユニット５と連通する複数のマニホールド５２，５３，５５が設けられる（図９を同時に参照する）。マニホールド５２には、ホース９１が接続される。マニホールド５３は、ガス抜き弁７の設置に応用される。マニホールド５５には、圧力計９が設置される。

本発明の最も主要な構造特徴は、空気圧縮機のピストン本体２５が、シリンダー３内で直線運動を行って上死点に達しても、ピストン本体２５のピストンヘッド２６と、シリンダー３内部の頂壁３１との間に緩衝空間３６が依然存在し、図７に示すように、空気圧縮機により気体被注入タイヤの設定タイヤ圧の値より高くならないようにし、空気圧縮機は、圧力安全弁の動作により圧力を下げなくとも、使用者は容易にタイヤに気体注入を行ってタイヤを保護することができる。もう一つの特徴としては、空気貯蔵ユニット５と連通していないマニホールド５４がシリンダー３の外壁に設けられ、シリンダー３の圧縮室３３と連通する副気室５４１を有し、マニホールド５４の他端には調節弁８が設けられ、調節弁８の回転により副気室５４１の容量空間の大きさを調整する。

図４〜図８を同時に参照する。空気貯蔵ユニット５は、底部５０がシリンダー３の頂壁３１と隣接して共用の中間壁３０を形成する。中間壁３０には、空気孔３２及び流通口３５が形成される。空気孔３２を介してシリンダー３のインナーチャンバ３４の圧縮室３３と、空気貯蔵ユニット５のチャンバ５１とが連通し、流通口３５を介してシリンダー３のインナーチャンバ３４の圧縮室３３と調節弁８が設置されたマニホールド５４に囲まれて形成された副気室５４１とが連通する。弁体４１は、前述の中間壁３０の空気孔３２上端に設置される。矩形状を呈するトップカバー６（図５を参照する）は、その上端に回転ハンドル６１が設けられる。トップカバー６の中心部からは円筒柱６２が下方へ延び、円筒柱６２上からは互いに離間した複数の環状ショルダ６２１が外方へ延び、トップカバー６と環状ショルダ６２１との間には、複数の凹状環溝６２２が形成される。円筒柱６２は、底端縁６３を有する。底端縁６３には、円筒柱６２の内心へ向かう凸状の押圧部６４が形成される。複数のシールリング６５は、前述の円筒柱６２上の環溝６２２に嵌合される。

前述のトップカバー６は、前述の空気貯蔵ユニット５上に対応して結合される。図３に示すように、回転ハンドル６１を回転させると、トップカバー６が空気貯蔵ユニット５上に強固に係合され、緩む虞がない。ばね４２は、一端が前述の弁体４１上に設置され、他端がトップカバー６の円筒柱６２上の環状ショルダ６２１に当接される。

図２及び図５を同時に参照する。ガス抜き弁７は、中空状のハット型ソフトキャップ７１と、ナット７２と、を含む。中空状のハット型ソフトキャップ７１は、一端に前端部７１１が設けられ、他端に外リングが設けられ、外リングには互いに離間した複数のバンプ７１２が設けられ、互いに離間したバンプ７１２間には、流通溝７１３が形成される。ナット７２の一端は開口７２１を有し、ナット７２の他端には内口径が開口７２１より小さな透孔７２２が延設される。このときハット型ソフトキャップ７１をマニホールド５３に装入してから、ナット７２の透孔７２２の端部をハット型ソフトキャップ７１に当接させてマニホールド５３内に結合させ、この段階でハット型ソフトキャップ７１の一端の外リングがマニホールド５３の内壁に当接され、ハット型ソフトキャップ７１の他端がナット７２５の透孔７２２の端部に当接される。前述のボックス体１のボタン１２の内側のプッシュバー１２１は、ナット７２に挿通され、ハット型ソフトキャップ７１の前端部７１１に対応する。ボタン１２を押下すると、ガス抜き弁７のハット型ソフトキャップ７１の前端部７１１が押圧され、ハット型ソフトキャップ５１が圧縮されて変形され、気体被注入物の多すぎる圧力が、図６に示すように、ガス抜き弁７に取り付けられたマニホールド５３から排出される。調節弁８は、その外周壁に凹状環溝８１が形成され、環溝８１内にシールリング８２が嵌合される。調節弁８は、マニホールド５４内に螺合され、回転されると副気室５４１の内容積を調整することができ、図５及び図７に示すように、シリンダー３のインナーチャンバ３４の圧縮室３３の内容積に影響する。

本発明においてシリンダー３のインナーチャンバ３４内で往復運動を行うピストン本体２５の直線運動が上死点に達しても、図７に示すように、ピストン本体２５のピストンヘッド２６と、シリンダー３内部の頂壁３１との間に緩衝空間３６が依然存在し、ピストンヘッド２６の頂平面端がシリンダーの頂壁３１と接触されない上、容積空間Ｘ（図７を参照する）が残留し、ピストン本体２５の前進行程で圧縮室３３内の空気がシリンダー３の頂壁３１に形成した空気孔３２により弁体４１を押動してばね４２を圧縮し、圧縮された空気が空気貯蔵ユニット５のチャンバ５１内に進入してから、各マニホールド５２，５３，５５を介して異なる性質、機能のオブジェクトに接続される。前述の弁体４１は、駆動されてトップカバー６の円筒柱６２の底端の押圧部６４により制限されるが、その動作状態は図７及び図９に示される。

図６及び図７に示すように、空気圧縮機が発生させる圧縮空気が、設定された圧力安全値範囲より高くない場合、使用者はマニホールド５４内の調節弁８を回転させることにより副気室５４１の内容積を微調整し、連通したシリンダー３のインナーチャンバ３４の圧縮室３３の内容積を調節する。

本発明のシリンダーの頂壁３１と上死点にあるときのピストンヘッド２６との間に設計された緩衝空間３６の容積量Ｘは、次の数式：Ｘ＝Ｓ／（Ｐ’−１）で得られる。ここでＸはピストン本体２５の上死点からシリンダー３の頂壁３１までの距離である。Ｓは、設定したピストン本体２５の行程距離であり、最大気圧出力制限値と大気圧の値の比である。

本発明は、実施例によりＸ値を試算する。既に知られているように、大気圧１ａｔｍ＝１０１．３２５ｋｐａであり、最大気圧出力制限値を３５０ｋｐａに設定すると、最大気圧出力制限値と大気圧の値の比は：
Ｐ’＝３５０ｋｐａ／１０１．３２５ｋｐａ＝３．４５であり、ピストン本体２５の行程距離Ｓ＝１６であり、上死点にあるピストン本体２５からシリンダー３の頂壁３１までの距離は、Ｘ＝１６／（３．４５−１）＝６．５３であり、すでに固定されたピストン本体２５の行程距離Ｓの空気圧縮機を使用する場合、その最大気圧出力制限値が３５０ｋｐａに設定されないとき、回転可能なマニホールド５４上の調節弁８により副気室５４１の内容積を微調整し、互いに連通したシリンダー３のインナーチャンバ３４の圧縮室３３の内容積を調節し、空気圧縮機が圧力安全値の範囲を超えないようにし、空気圧縮機は圧力安全弁により圧力を下げる必要が無いため、使用者が容易にタイヤに気体を注入することができる上、メーカーの製造コストを減らすこともできる。

以上を要約すると、本発明の空気圧縮機のピストン本体２５は、シリンダー３内で直線運動を行って上死点に達すると、ピストン本体２５のピストンヘッド２６と、シリンダー３内部の頂壁３１との間に緩衝空間３６が依然存在し、空気圧縮機が気体被注入タイヤの安全圧力値より高くなりすぎないようにするとともに、調節弁８の補助によりシリンダー３内の緩衝空間３６の容積空間Ｘが柔軟性及び選択を有し、実用的である。

上述の実施例及び図面は、本発明の製品形態及び様式を限定するものではなく、当業者が行う適宜変更又は修正も全て本発明の特許請求の範囲から外れるものではない。

図１は、本発明の空気圧縮機装置のボックス体の斜視図である。図２は、本発明の空気圧縮機の分解斜視図である。図３は、本発明の空気圧縮機の斜視図である。図４は、本発明の空気圧縮機装置の断面図である。図５は、図４の部分拡大図である。図６は、本発明のガス抜き弁を操作して圧力を下げる動作を示す動作図である。図７は、本発明に係る調節弁により調整して副気室の容積を変える動作図である。図８は、本発明のピストン本体が上死点に達すると、ピストン本体のピストンヘッドと、シリンダー内部の頂壁との間に緩衝空間が依然存在する状態を示す図である。図９は、本発明の別の角度からの断面図である。

１ボックス体
１１スイッチ
１２ボタン
１２１プッシュバー
１３透孔
２０メインフレーム
２１モータ
２２ピニオン
２３ギア
２４クランクピン
２５ピストン本体
２６ピストンヘッド
２７放熱ファン
２８重量回転盤
３シリンダー
３０中間壁
３１頂壁
３２空気孔
３３圧縮室
３４インナーチャンバ
３５流通口
３６緩衝空間
４１弁体
４２ばね
５空気貯蔵ユニット
５０底部
５１チャンバ
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
５４１副気室
６トップカバー
６１回転ハンドル
６２円筒柱
６２１環状ショルダ
６２２環溝
６３底端縁
６４押圧部
６５シールリング
７ガス抜き弁
７１ハット型ソフトキャップ
７１１前端部
７１２バンプ
７１３流通溝
７２ナット
７２１開口
７２２透孔
８調節弁
８１環溝
８２シールリング
９圧力計
９１ホース

Claims

ボックス体を含み、その内部には、電源がオンされると空気圧力を発生させる空気圧縮機が設けられ、前記空気圧縮機は、モータが作動するとピストン本体のピストンヘッドがシリンダー内で往復運動し、前記シリンダー内の圧縮空気が押し出されて前記空気圧縮機の空気貯蔵ユニット内に進入し、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する複数のマニホールドである第１マニホールド（５３）、第２マニホールド（５２）及び第３マニホールド（５５）が設けられ、
前記シリンダー内で往復運動を行う前記ピストン本体が上死点に達しても、前記ピストン本体の前記ピストンヘッドと、前記シリンダー内部の頂壁との間に緩衝空間が存在し、
前記空気貯蔵ユニットと連通しない第４マニホールド（５４）が前記シリンダーの外壁に位置し、前記第４マニホールドには、前記シリンダーの圧縮室と連通する流通口が設けられ、前記第４マニホールドの他端に設けられた回転可能な調節弁により、前記第４マニホールド内に副気室が形成され、
前記空気貯蔵ユニットは、底部が前記シリンダーの頂壁と隣接して共用の中間壁を形成し、前記中間壁には、空気孔が形成され、前記空気孔を介して前記シリンダー中のインナーチャンバの圧縮室と、前記空気貯蔵ユニットのチャンバとが連通し、
前記中間壁の前記空気孔の上端には、弁体が設置され、
前記ボックス体上には、ボタンが設けられ、
前記第１マニホールドには、ガス抜き弁が設置され、
前記ガス抜き弁は、中空状のハット型ソフトキャップを含み、前記ハット型ソフトキャップは、一端に前端部が設けられ、他端に外リングが設けられ、前記外リングには互いに離間した複数のバンプが設けられ、前記互いに離間したバンプ間には、流通溝が形成され、
ナットの一端は開口を有し、前記ナットの他端には内口径が前記開口より小さな透孔が延設され、
前記ハット型ソフトキャップが前記第１マニホールド内に装入され、前記ナットの前記透孔の端部を前記ハット型ソフトキャップに当接させて前記第１マニホールド内に結合させ、前記ハット型ソフトキャップの一端の前記外リングが前記第１マニホールドの内壁に当接され、前記ハット型ソフトキャップの他端が前記ナットの前記透孔の端部に当接され、前記ボックス体の前記ボタン内側のプッシュバーが前記ナットに挿通され、前記ハット型ソフトキャップの前端部に対応し、前記ボタンが前記ガス抜き弁の前記ハット型ソフトキャップの前記前端部に押圧されると、前記ハット型ソフトキャップが圧縮されて変形され、前記流通溝、前記透孔を介して気体被注入物の過剰な圧力が下がることを特徴とする空気圧縮機装置。
前記第４マニホールド内には、調整式の調節弁が設けられ、
前記調節弁の外周壁には、凹状の環溝が形成され、
前記環溝内には、シールリングが嵌合され、
前記調節弁は、前記第４マニホールド内に螺合され、回転されると前記副気室の内容積が調整されることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機装置。
矩形状を呈するトップカバーは、その上端に回転ハンドルが設けられ、前記トップカバーの中心部からは円筒柱が下方へ延び、前記円筒柱上には互いに離間した複数の環状ショルダが外方へ延びるように延設され、前記トップカバーと前記環状ショルダとの間には、複数の凹状環溝が形成され、前記円筒柱は、底端縁を有し、前記底端縁には、前記円筒柱の内心へ向かう凸状の押圧部が形成され、
前記円筒柱上の前記環状ショルダ上には、複数のシールリングが嵌合され、
前記トップカバーは、前記空気貯蔵ユニット上に対応して結合され、前記回転ハンドルを回転させると前記トップカバーが前記空気貯蔵ユニット上に強固に係合され、
ばねは、一端が前記弁体上に設けられ、他端が前記トップカバーの前記円筒柱上の前記環状ショルダに当接されることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機装置。