JP6067143B2 - 空気圧縮機のピストン本体構造 - Google Patents

Description

本発明は、空気圧縮機のピストン本体構造に関し、特に、空気圧縮機のピストン本体が、動作中の圧縮機から出力される圧縮空気の圧力を安全圧力値範囲内に維持する緩衝気体貯蔵槽を有し、このような設計により従来の空気圧縮機に圧力安全弁を別途設ける必要がないため、製造コストを減らすことができる空気圧縮機のピストン本体構造に関する。

空気圧縮機は、例えば、エアクッション、タイヤなどに気体を注入する装置である。空気圧縮機は小型であるため携行及び設置が容易である上、手持ち式ＤＣ電源供給装置又は自動車のシガレットライターソケットに接続して空気圧縮機に動力電源を供給することもでき、操作及び使用が非常に容易である。一般に、従来の空気圧縮機は、図１４〜図１６に示すように、その主な基本構造には、シリンダー８１と、ピストン本体８２と、動力モータ９３と、伝動機構として用いるギア９４と、ピニオン９５と、を含む。モータ９３をオンすると、軸心に取り付けたピニオン９５によりギア９４が駆動され、ギア９４中のクランクピン９６によりピストン本体８２を連動し、シリンダー８１又はシリンダー９１の内室で往復直線運動を行い、このような動作により発生した高圧空気は、チャネル９７（図１６参照）を介して出力され、気体被注入物内に送られ、気体が注入される。もう一つのチャネル９８（図１６参照）は、圧力計（図示せず）に直接的又は間接的に連結され、ユーザは気体注入の圧力値を目視により容易に知ることができる。続いて、図１４及び図１５に示すように、シリンダー８１内の従来のピストン本体８２のピストンヘッド８２１には、通気孔８２２が穿設され、図１６に示すように、シリンダー９１内に設けたピストン本体９２のピストンヘッド９２１は中実状態であり、貫通した通気孔は形成されていないが、ピストン本体８２又はピストン本体９２であってもそれぞれシリンダー８１又はシリンダー９１内に装着される。複数の空気圧縮機装置には、圧力安全弁８４及び安全弁（図１６では別の角度であるため図示せず）が別途設けられ、高圧空気を発生させる圧力値が気体被注入物に設定した安全圧力値を超える場合、圧力安全弁８４により空気貯蔵チャンバ８５内の高圧空気が機外へ放出され、気体被注入物内へ再び進入せず、空気圧縮機装置及び気体被注入物の安全性を維持することができるが、このように圧力安全弁を取り付けた場合、メーカーの製造コストが増えて経済性が低かった。

本発明者は、圧力安全弁を空気圧縮機装置に取り付けなければならないため、製造コストが増大してしまう欠点がある上、空気圧縮機装置を製造する際、圧力安全弁の保護作用を必要不可欠な考慮要素としなければならず、これに鑑み鋭意研究開発を行い、圧力安全弁を使用しなくとも、従来の製品に圧力安全弁を設けたのと同じ保護効果を有する空気圧縮機装置を開発し、ついに本発明が完成した。
（発明の内容）

本発明が解決しなければならない技術的問題は、空気圧縮機に圧力安全弁を設けなくとも安全保護作用を有する、空気圧縮機のピストン本体構造を提供することにある。

上述の技術的問題を解決するために、本発明の解決手段は：
空気圧縮機のピストン本体構造において、該ピストン本体はピストンヘッドを含み、該ピストンヘッドの頂面のバーチャル基準からＸＹ基準の延伸面が延び、バーチャル延伸のＸＹ水平面下方のピストンヘッドは、物理的に１つの緩衝空気受空間を有し、該緩衝空気受空間は、開口を有し、該開口から内方へ凹んで、底壁及び周壁が形成され、該緩衝空気受空間は、ピストン本体が空気圧縮機のシリンダー内で往復直線運動を行って発生し続ける空気圧力が気体被注入物の圧力が安全な圧力値を超えないため、保護作用を有する圧力安全弁を空気圧縮機に別途設ける必要がない。

上述の緩衝空気受空間の開口周辺のピストンヘッドの頂端には、平坦面の頂端壁が形成され、頂端壁から下方へ延びて該ピストンヘッドの底端壁が形成され、ピストンヘッドの頂端壁と底端壁との間の外周壁上には、凹んだ環状凹溝が形成され、該環状凹溝は、緩衝空気受空間と非連通状態にある。ピストンヘッドの底端壁は、ピストンロッドの第１の端部に接続され、該ピストンロッドの第２の端部には、枢着孔が形成される。前述のピストンヘッドの環状凹溝内には、気密リングが装着される。

前述のピストンヘッドは、互いに非連通の前述の複数の緩衝空気受空間をそれぞれ有する。各緩衝空気受空間は、異なる形状、異なる深さの構造をそれぞれ有する。

前述のピストンヘッドには、外界からピストンヘッドを貫いて緩衝空気受空間内の底端壁に至る吸気口が形成される。該底端壁には、ばねを固定するバンプが設けられる。上動行程の際に該ばねにより吸気口を閉じ、下動行程の際、該ばねが外気により押し動かされて開かれると、外気がシリンダー内室に進入する。

上述の手段を採用した後、本発明の上述のピストン本体のピストンヘッドには、通気孔が形成されずに、緩衝空気受空間が設けられ、ピストン本体が空気圧縮機のシリンダー内で往復直線運動を行って発生し続ける空気圧力が気体被注入物の安全圧力値を超えることがないため、保護作用を有する圧力安全弁を空気圧縮機に別途設けなくとも、気体被注入物の圧力を安全な圧力値範囲内に維持し、安全に使用し、圧力安全弁を別途設ける必要がない上、製造コストを減らして経済性が高い。
（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、本発明の空気圧縮機のピストン本体構造のピストン本体６は、ピストンヘッド６１及びピストンロッド６２を含む。ピストンヘッド６１の頂面のバーチャル基準からＸＹ基準の延伸面が延び、バーチャル延伸のＸＹ水平面下方のピストンヘッド６１は、物理的に開口６０１と、開口６０１から内側へ凹んで底壁６０２及び周壁６０３が形成された１つの緩衝空気受空間６０とを有する。緩衝空気受空間６０は、その開口６０１周辺のピストンヘッド６１頂端に、平坦面の頂端壁６１１が形成され、頂端壁６１１から下方へ延びてピストンヘッド６１の底端壁６１２が形成される。ピストンヘッド６１の頂端壁６１１と底端壁６１２との間の外周壁上には、凹んだ環状凹溝６４が形成される。環状凹溝６４は、緩衝空気受空間６０と非連通状態にある。ピストンヘッド６１の底端壁６１２は、一定の長さを有するピストンロッド６２の第１の端部６２１に接続される。ピストンロッド６２の終端部である第２の端部６２２には、枢着孔６３が形成される。気密リング６５は、Ｏリングに似た機能を有し、前述のピストンヘッド６１の環状凹溝６４内に装着される。

本発明の空気圧縮機のユニット１全体を実際に使用する際、図３〜図６及び図１０に示すように、ユニット１は、図１０の状態のように、ユニット１は機板１０を有する。機板１０上には、モータ１１が固定されるとともに、シリンダー２が設けられる。伝動機構中のピニオン１２をギア１３に連結し、ギア１３上の偏心ピン１５は、ピストン本体６のピストンロッド６２の終端部の枢着孔６３に連結される。シリンダー２のシリンダー内室２１の頂端には、頂壁２２が設けられる。頂壁２２は、シリンダー２上方の空気貯蔵ユニット３に貫通した流路２３を有し、空気貯蔵ユニット３上には、複数のマニホールド３１，３２，３３が設けられる。空気貯蔵ユニット３内の流路２３には、バルブ台３４と、バルブ台３４上方のスプリング３６とが設けられる。空気貯蔵ユニット３上のマニホールド３１には、ホース４１が連結され、マニホールド３２には、圧力表示計４２が連結され、マニホールド３３には、ガス抜き弁セット５が取り付けられ、ガス抜き弁セット５の最内側には、ハット型ソフトキャップ５１が設けられる。ユニット１全体が筐体内に取付けられ、筐体４は、物理的に切換スイッチ４５が設けられ、切換スイッチ４５は、空気圧縮機の動作をオン又はオフするために用いる。ユニット１の圧力表示計４２は、ユニット１の外表面から露出され、他方のタッチスイッチ４６内側のプッシュバー４６１は、ボルト５２に挿通されて空気圧縮機上のガス抜き弁セット５のハット型ソフトキャップ５１に当接され、気体被注入物が高めの状態となり、ユーザは、タッチスイッチ４６を押圧すると、ガス抜き弁セット５のハット型ソフトキャップ５１が容易に押圧される。ハット型ソフトキャップ５１が圧縮されて変形され、気体被注入物の過剰な圧力は、ガス抜き弁セット５に取り付けたマニホールド３３から排出される。マニホールド３１に連結されたホース４１は、筐体４内に収納され、開閉蓋４７により封止され、収納の見た目を良くする。前述のユニット１は筐体４内に取付けられ、その外観の状態及び内部の状態を図３、図４及び図９に示す。

ピストン本体６のシリンダー内室２１の圧縮空気の動作状態を図５及び図６に示す。空気圧縮機のピストン本体６は、シリンダー２内で往復直線運動を行い、ピストン本体６の上動行程によりシリンダー内室２１の空気を空気貯蔵ユニット３の空気貯蔵ユニット３５内へ押し出し（図６参照）、マニホールド３１のホース４１を介して気体被注入物へ出力する。ピストン本体６の下動行程により、外気がピストン本体６及びシリンダー２の内円周壁２４間の間隙からシリンダー内室２１へ進入し（図５参照）、これを繰り返して気体被注入物に気体を充満させる。本発明のピストンヘッド６１には、緩衝空気受空間６０が設けられ、ピストン本体６が上動行程により上死点に達すると、ピストンヘッド６１の頂端壁６１１がシリンダー内室２１の頂端の頂壁２２に当接されるが、緩衝空気受空間６０の存在により、空気受空間の容積に等しい圧縮空気がシリンダー内室２１内に存在する。このような設計により、ピストン本体６は、抵抗力を減らして動作をスムーズにし、気体注入過程でも、同時に気体被注入物の圧力を安全な圧力値範囲内に維持し、安全に使用することができる。そのため、本発明には、圧力安全弁を別途設ける必要がない。勿論、本発明のピストン本体６は、空気入口２６及びばね２７を設置するシリンダー２に応用することもでき（図７参照）、ピストン本体６の上動行程の際、ばね２７により空気入口２６が閉じられる。ピストン本体６の下動行程の際、外気によりばね２７が押し動かされ、空気入口２６を介してシリンダー内室２１に進入する。図７及び図８に示すように、このようなシリンダー２のピストン本体６を応用しても同様の効果を得ることができる。

図１２及び図１３に示すように、本発明のピストン本体６がシリンダー２内で往復式の上動行程及び下動行程を行い、下動行程のときにピストンヘッド６１を利用して外気をシリンダー内室２１へ進入させ、ピストンヘッド６１には、外界から緩衝空気受空間６０内の底端壁６１２に至るまで貫通した吸気口６６が形成される。底端壁６１２には、ばね６８を固定するバンプ６７が設けられ、上動行程の際にばね６８により吸気口６６を閉じ、下動行程の際、ばね６８が外気により押動されて開かれると、外気がシリンダー内室２１に進入する。

図１１に示すように、本発明のピストンヘッド６１は、複数の緩衝空気受空間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３をそれぞれ有する。これら複数の緩衝空気受空間Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３はそれぞれ非連通状態にあり、異なる深さに設計されている。

以上を要約すると、本発明のピストン本体６は、ピストンヘッド６１上に設けた緩衝空気受空間６０により、空気圧縮機全体に圧力安全弁を別途設ける必要がなく、製造コストが減って経済的であり、ピストン本体６は動作行程がスムーズで安全性が高いため、本発明は新規性及び進歩性を有する。

図１は、本発明のピストン本体の分解斜視図である。 図２は、本発明のピストン本体の断面斜視図である。 図３は、本発明の空気圧縮機装置の筐体の斜視図である。 図４は、本発明の筐体の別の角度からの平面図である。 図５は、本発明のピストン本体の後退行程において空気圧縮機が外気を吸入するときの流通図である。 図６は、本発明のピストン本体が前進行程を行うときの圧縮空気の流通図である。 図７は、本発明のピストン本体が後退行程を行うときに空気圧縮機が空気入口から外気を吸入するときの流通図である。 図８は、本発明のピストン本体が前進行程を行うときの圧縮空気の流通図である。 図９は、本発明の別の角度からの断面図である。 図１０は、本発明の空気圧縮機の斜視図である。 図１１は、本発明のピストン本体上に異なるタイプ、構造の緩衝空気受空間が設けられる平面図である。 図１２は、本発明のピストン本体の別の構造の分解斜視図である。 図１３は、本発明のピストン本体の別の構造の断面斜視図である。 図１４は、従来のピストン本体が後退行程を行うときに空気圧縮機が外気を吸入する流通図である。 図１５は、従来のピストン本体が前進行程を行うときの圧縮空気の流通図である。 図１６は、従来のピストン本体が前進行程を行うときの別の角度からの図である。

１ ユニット
１０ 機板
１１ モータ
１２ ピニオン
１３ ギア
１５ 偏心ピン
２ シリンダー
２１ シリンダー内室
２２ 頂壁
２３ 流路
２４ 内円周壁
２６ 空気入口
２７ ばね
３ 空気貯蔵ユニット
３１ マニホールド
３２ マニホールド
３３ マニホールド
３４ バルブ台
３５ 空気貯蔵ユニット
３６ スプリング
４ 筐体
４１ ホース
４２ 圧力表示計
４５ 切換スイッチ
４６ タッチスイッチ
４６１ プッシュバー
４７ 開閉蓋
５ ガス抜き弁セット
５１ ハット型ソフトキャップ
５２ ボルト
６ ピストン本体
６０ 緩衝空気受空間
６０１ 開口
６０２ 底壁
６０３ 周壁
６１ ピストンヘッド
６１１ 頂端壁
６１２ 底端壁
６２ ピストンロッド
６２１ 第１の端部
６２２ 第２の端部
６３ 枢着孔
６４ 環状凹溝
６５ 気密リング
６６ 吸気口
６７ バンプ
６８ ばね
８１ シリンダー
８２ ピストン本体
８２１ ピストンヘッド
８２２ 通気孔
８３ ガス抜き弁
８４ 安全弁
８５ 空気貯蔵チャンバ
９１ シリンダー
９２ ピストン本体
９２１ ピストンヘッド
９３ モータ
９４ ギア
９５ ピニオン
９６ クランクピン
９７ チャネル
９８ チャネル
９０１ ガス抜き弁

Claims (3)

1. ピストンヘッドを含むピストン本体構造であって、
   前記ピストンヘッドの頂面のバーチャル基準からＸＹ基準の延伸面が延び、バーチャル延伸のＸＹ水平面下方の前記ピストンヘッドは、互いに非連通の複数の緩衝空気受空間を有し、
   前記複数の緩衝空気受空間は、異なる形状、異なる深さを有し、かつそれぞれ開口を有し、前記開口から内方へ凹んで、底壁及び周壁が形成され、
   前記複数の緩衝空気受空間は、前記ピストン本体構造が空気圧縮機のシリンダー内で往復直線運動を行って発生し続ける空気圧力によって気体被注入物の圧力が安全な圧力値を超えないようにするため、保護作用を有する圧力安全弁を前記空気圧縮機に別途設ける必要がないことを特徴とする、空気圧縮機のピストン本体構造。
2. 前記緩衝空気受空間の前記開口周辺の前記ピストンヘッドの頂端には、平坦面の頂端壁が形成され、
   前記頂端壁から下方へ延びて前記ピストンヘッドの底端壁が形成され、前記ピストンヘッドの前記頂端壁と前記底端壁との間の外周壁上には、凹んだ環状凹溝が形成され、
   前記環状凹溝は、前記緩衝空気受空間と非連通状態にあり、
   前記ピストンヘッドの前記底端壁は、ピストンロッドの第１の端部に接続され、前記ピストンロッドの第２の端部には、枢着孔が形成され、前記ピストンヘッドの前記環状凹溝内には、気密リングが装着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ピストン本体構造。
3. 前記ピストンヘッドには、外界から前記ピストンヘッドを貫いて前記緩衝空気受空間内の底端壁に至る吸気口が形成され、
   前記底端壁には、ばねを固定するバンプが設けられ、上動行程の際に前記ばねにより前記吸気口を閉じ、下動行程の際、前記ばねが外気により押し動かされて開かれると、外気がシリンダー内室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ピストン本体構造。

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