(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート（１１）を主体部とする基板（１０）と、
基板（１０）のプレート（１１）上に設けられたシリンダ（１２）であって、その内部に形成されたピストン室（１３）を有し、また、シリンダ（１２）のピストン室（１３）から圧縮空気を受け入れるために、シリンダ（１２）のピストン室（１３）と連通している逆止弁室（１６）を内部に形成した出口管（１５）を有するシリンダ（１２）と、
シリンダ（１２）のピストン室（１３）内に摺動可能に収容されたピストン（３０）であって、それと結合するピストンロッド（３１）を有すると共に、その内部にピストン室（１３）に通じる空気吸入路（３３）を有し、また、側面にシールリング（３２）を取り付けるための第一環状膨出部（３４）及び第二環状膨出部（３８）を有するピストン（３０）と、
基板（１０）のプレート（１１）に取り付けられて、圧縮空気を発生するために、ピストン（３０）をシリンダ（１２）のピストン室（１３）内部で往復運動させるモータ（５０）と、
その一縁辺部でピストン（３０）に取り付けられ、ピストン（３０）の上面の大部分を覆う表面積を有し、空気吸入路（３３）の開口を開閉制御する板状の弁体（６０）であって、
空気吸入路（３３）の開口を覆い、その一縁辺部でピストン（３０）の加圧面の一縁辺部に取り付けられ、空気吸入路（３３）の開口を開閉制御する第一領域（６１）と、
第１領域（６１）と細長い開口（６４）を介して、自由端側の縁辺部に設けられる第二領域（６５）と、を有する弁体（６０）と、
弁体（６０）の第二領域（６５）の運動領域を制限して、弁体（６０）が過度に屈曲することを制限する制限手段と、
を備える空気圧縮機。
【請求項２】
制限手段が、ピストン（３０）の加圧面から突出する弁開度制限装置（３７）を有し、弁開度制限装置（３７）は、それから直角方向に突出して弁体（６０）の第二領域（６５）の上方に位置する係止爪（３９）を更に有する、請求項１に記載の空気圧縮機。
【請求項３】
弁体（６０）は、その第一領域（６１）と第二領域（６５）の間に形成された細長い開口（６４）を有し、又その第一領域（６１）に形成されたＵ字状スロット（６６）を有し、Ｕ字状スロット（６６）により、弁構成部分（６８）と、弁構成部分（６８）を三方から取り囲むよう構成された周縁部構成部分（６７）とを形成すると共に、Ｕ字状スロット（６６）が弁構成部分（６８）と周縁部構成部分（６７）の間に位置するようにしており、弁開度制限装置（３７）は、弁体（６０）の細長い開口（６４）を貫通してその上方に突出し、また、弁開度制限装置（３７）の係止爪（３９）は、弁体（６０）の第二領域（６５）の上方に位置して、弁体（６０）の第二領域（６５）がピストン（３０）から離れる距離を制限するようにした、請求項１又は２に記載の空気圧縮機。
【請求項４】
弁体（６０）は、少なくとも１つの締結具（６２）により、その第一領域（６１）側の縁辺部で、ピストン（３０）の加圧面上に固定されている、請求項１乃至３の何れか一に記載の空気圧縮機。
【請求項５】
弁体（６０）をピストン（３０）の加圧面上に取り付けるために、弁体（６０）は、その第一領域（６１）の縁辺部に形成された少なくとも１つの貫通孔（６１１）を有し、ピストン（３０）は、弁体（６０）に設けられた少なくとも１つの上記貫通孔（６１１）に対応する位置に夫々弁体取付部材（３４１）を有し、少なくとも一つの弁体取付部材（３４１）を弁体（６０）に設けた貫通孔（６１１）を通し、更に上記少なくとも一つの締結具（６２）により弁体（６０）をピストン（３０）の加圧面上に取り付けた、請求項４に記載の空気圧縮機。
【請求項６】
ピストン（３０）は、弁体（６０）の取付位置決めのため、弁体（３０）の固定側の縁辺が当接される凸条（３５）を有し、弁体（６０）は、更に固定側の縁辺に形成されたノッチ（６３）を有し、ピストン（３０）は、更に弁体（６０）のノッチ（６３）に係合するように凸条（３５）から突出した突起（３６）を有する、請求項５に記載の空気圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧縮機、特に、空気がシリンダのピストン室に流入するのを効果的に制御する改良された吸入弁体を有する空気圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な空気圧縮機は、基板に取り付けられた、又は固定されたシリンダであって、その内部のピストン室内に摺動可能に配置されたピストンを有するシリンダと、基板に固定されて、シリンダのピストンを往復動作で作動又は駆動するようにシリンダのピストンに結合されたモータとを有する。
【０００３】
本出願人は、さまざまな種類の一般的な空気圧縮機を開発しており（Ｃｈｏｕの特許文献１およびＣｈｏｕの特許文献２）、その各々が、シリンダ内に摺動可能に配置されたピストンと、空気がピストンを通って流れるのを制御するために、一端部がピストンに固定され、他端部がピストンの空気穴を選択的に閉塞するばねブレードから成る弁体とを有する。
【０００４】
通常、ばねブレードは、弾性金属又は鋼材料で形成されており、ピストンの空気吸入孔がばねブレードによって部分的に開放されると同時に、空気がピストンの空気吸入孔を通ってシリンダ内に吸入されるようにするために、ピストンに対して屈曲するように取り付けられている。
【０００５】
然しながら、使用する間、ばねブレードをばねブレードの一端部に対して頻繁に屈曲又は変形させなければならず、そのため、金属疲労により故障することがあり、その結果、ピストンの空気吸入孔を適切に閉塞し得なくなることがある。
【特許文献１】米国特許第６，２００，１１０号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２８０，１６３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の空気圧縮機の上記欠点を軽減及び／又は回避するために行われた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の主たる目的は、空気がシリンダ内のピストン室に吸入されるのを効果的に制御する改良弁体を有する空気圧縮機を提供することである。
【０００８】
本発明の更なる目的及び利点は、添付の図面を適切に参照しながら以下に与えられた詳細な説明を注意深く読むことから明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
先ず、図１及び図２を参照すると、本発明による空気圧縮機は、プレート１１を有する基板１０と、プレート１１上に設けられるか、好ましくはプレート１１と一体成形されたシリンダ１２とを備える。シリンダ１２は、その内部に形成されたピストン室１３であって、その内部にピストン３０を摺動可能に受け入れるピストン室１３（図２）を有し、また、熱放散の目的などのために、それから側方又は半径方向外向きに延びる１つ又は複数のフィン１４（図１）を有する。ピストン３０は、ピストンロッド３１を有し、圧縮空気を発生するためにシリンダ１２のピストン室１３内で往復駆動される。
【００１０】
シリンダ１２は、その上部から上向き又は外向きに設けられた出口管１５であって、シリンダ１２のピストン室１３から圧縮空気を受け取るために、シリンダ１２のピストン室１３と連通している逆止弁室１６を内部に形成した出口管１５を有する。ばね式逆止弁１７（図２、図３）を出口管１５内に配置して、出口管１５とシリンダ１２間に設けられた弁座１８を開閉するよう取り付けても良い。
シリンダ１２及び出口管１５内の空気圧力が過大となったときに圧縮空気の一部を逃がすために、安全弁又は安全弁（図示せず）などを出口管１５に取り付けてもよい。
【００１１】
従って、逆止弁１７を使用して、圧縮空気がシリンダ１２のピストン室１３から出口管１５の逆止弁室１６内へ流れるだけであるように制限し、圧縮空気が出口管１５の逆止弁室１６からシリンダ１２のピストン室１３内へ逆流することを防止するようにしてもよい。出口管１５の逆止弁室１６を閉塞又は密閉するため、また出口管１５の逆止弁室１６内に逆止弁１７を安定的に保持するために、キャップ１９を出口管１５の外端部すなわち自由端部に取り付けても良い。
【００１２】
シリンダ１２には、出口管１５から外向きに延び出して、出口管１５の逆止弁室１６から圧縮空気を受け取るために出口管１５の逆止弁室１６と連通している１つ又は複数のダクト２０、２１、２２、２３が設けられている。ダクト２０、２１、２２、２３は、圧縮空気の供給を必要とするさまざまな種類の設備に結合される。シリンダ１２及び／又は出口管１５内の空気圧力が所定圧力を超えた時に圧縮空気の一部を逃がし、それにより、シリンダ１２及び／又は出口管１５の過剰加圧及び破損を防止するために、たとえば、安全弁２４を設けてダクトの１つ２０に取り付けても良い。
【００１３】
シリンダ１２及び／又は出口管１５内の空気圧力を検出して示すために、圧力計２５を設けて他のダクト２１に取り付けても良い。別のダクト２２にノズル２６を取り付けて、圧縮空気をシリンダ１２のピストン室１３及び出口管１５の逆止弁室１６から、圧縮空気の供給を必要とするさまざまな設備へノズル２６を介して供給できるようにしても良い。
【００１４】
ダクト２０、２１、２２、２３を出口管１５に設けることにより、追加的な又は特殊な結合部材又は工具を用いないで、安全弁２４及び圧力計２５及びノズル２６を出口管１５にダクト２０、２１、２２、２３に簡単且つ容易に取り付けることができることに注目されたい。ダクト２０、２１、２２、２３を使用する必要がない時、ダクト２０、２１、２２、２３を選択的に密閉又は閉塞するために、１つ又は複数の蓋（図示せず）を設けて、ダクト２０、２１、２２、２３の何れかにネジ継ぎ手などによって取り付けても良い。
【００１５】
歯車４０が、１つ又は複数の軸受け（図示せず）及びシャフト４１でプレート１１に回転可能に取り付けられており、また、周縁ケーシング４４によって画定された空間４３内部に偏心部材４５（図１、図２）が取り付けられる。偏心部材４５は、締結具（図示せず）などで歯車４０に固定されても良く、その場合には、歯車４０と一緒に回転する。また、ピストン３０をシリンダ１２内部で往復動運動させるために、偏心部材から延び出してピストン３０のピストンロッド３１に結合されたクランク又は偏心ピン４７を有する。
【００１６】
モータ５０は締結具（図示せず）等でプレート１１に取り付けられる。それは、プレート１１を貫通して延びるスピンドル５２（図２）を有し、また、そのスピンドル５２に固定されると共に歯車４０と噛み合ったピニオン５３を有し、それにより、歯車４０をモータ５０によってピニオン５３を介して回転させ、これにより、ピストン３０を偏心部材４５及び偏心ピン４７によって作動させ、シリンダ１２の内部で往復運動させることができる。冷却気流を発生するために、ファン装置５４を更に設けてモータ５０に結合し、モータ５０によって回転駆動させるようにしても良い。
【００１７】
本発明に係る空気圧縮機の作用を説明すると、図２に示すように、ピストン３０は、モータ５０によってピニオン５３、歯車４０、偏心部材４５及び偏心ピン４７を介して駆動され、シリンダ１２内部のシリンダ室内で往復運動させられ、それにより、圧縮空気を発生し、その圧縮空気を出口管１５内へ供給し、次にダクト２０、２１、２２、２３の何れか又は総てを通して圧縮空気を必要とする外部機器に供給することができ、シリンダ１２及び／または出口管１５内の空気圧力を圧力計２５によって検出して示すことができ、シリンダ１２及び／又は出口管１５内の空気が過剰に加圧された時、安全弁２４を介して圧縮空気の一部を外部の放出し、過剰な圧力を下げることができる。
【００１８】
図３〜図５に示すように、ピストン３０には好ましくは、その外周部分に設けた第一環状膨出部３４と第二環状膨出部３８の間に、ピストン３０とシリンダ１２の間を気密にシールするシールリング３２が設けられ、また、ピストンの内部には空気吸入路３３が形成されている。
弁体６０は、ピストン３０の加圧面に取り付けられる第一領域６１を有し、また、ピストン３０の空気吸入路３３の開閉を行うのに適すると共に、空気がピストン３０の空気吸入路３３を通って流れるのを制御するのに適した弾性を有する。
【００１９】
弁体６０の第一領域６１は、ピストン３０の加圧面の一端部に一つ又は複数の締結具６２で固定されても良く、弁体６０は、その第一領域６１の縁辺に形成されたノッチ６３（図３）を有し、又、弁体６０のノッチ６３が設けられた縁辺とは反対側の一端部、即ち、弁体６０の第一領域６１と第二領域６５との間に形成された細長い開口６４を有する。弁体６０は、弾性金属又は鋼材で形成されており、ピストン３０の空気吸入路３３の開閉を行って、ピストン３０の空気吸入路３３が弁体６０によって部分的に開放されると同時に、空気がピストン３０を通ってシリンダ１２内に流入し得るように、屈曲自在に取り付けられる。
【００２０】
ピストン３０は、弁体６０の一端部を当接させてその位置決めを行うために、ピストン３０の加圧面の一端部から上方へ突出した凸条３５を有し、又、弁体６０のノッチ６３に嵌まって、ピストン３０に対する弁体６０の位置決め又を行うために、ピストン３０の加圧面上で凸条３５からピストン中心軸方向に延び出した突起３６（図３、図６）を有する。
ピストン３０は、ピストン３０の加圧面上で凸条３５が設けられた縁辺と反対側の端部に設けられた弁開度制限装置設置領域からから上方へ延び出す弁開度制限装置３７を有し、ピストン３０の空気吸入路３３の開口が凸条３５と弁開度制限装置３７との間に位置付けられるように構成される。弁開度制限装置３７は、弁体６０の細長い開口６４を貫通して上方に延びる（図５）。
【００２１】
弁開度制限装置３７は、ピストン中心軸とは反対側に突出する係止爪３９を有し、係止爪３９のピストン側の面は、好ましくはピストン３０の加圧面に平行であり、また弁体６０の第二領域６５の上方に延びて位置し、それにより、弁体６０の第二領域６５の縁辺を係止し得るよう構成され、弁体６０の第２側６５がピストン３０の加圧面から過度に開くのを制限して、弁体６０が、過剰に屈曲又は変形することを防止できるようにする。
【００２２】
別法では、弁開度制限装置３７が、弁体６０の細長い開口６４に嵌まることなく、弁体６０の外側に設けられても良く、その場合には係止爪３９も、弁体６０の方へ延び出して弁体６０の第二領域６５の上方に位置し、それにより、弁体６０の第二領域６５に係合して、弁体６０が過度に屈曲するのを制限し、変形することを防止できるようにする。
【００２３】
弁体６０は、その内部に形成されたＵ字形スロット６６を有し、それにより、弁体６０弁構成部分６８を形成し、又、そのＵ字形スロット６６を周縁部分６７及び弁構成部分６８の間に位置付けることができるようにしている。ピストン３０の空気吸入路３３の開口の開閉を行うと共に、空気がピストン３０の空気吸入路３３を通って流れるのを制御するために、弁構成部分６８は、ピストン３０の空気吸入路３３の開口より広い面積を有する。
【００２４】
別法として、図７に示すように、上記ピストン３０は、その加圧面から上方へ突出した１つ又は複数のを弁体取付部材３４１設けると共に、弁体６０には、弁体取付部材３４１を挿通するための一つ又は複数の穴６１１を設け、これらにより弁体６０をピストン３０の加圧面に取り付けるようにしても良い。
【００２５】
弁体６０は、Ｕ字状スロット６６と細長い開口６４の間に橋架部分６９を更に有し、これらは周辺部分６７と弁構成部分６８を連結、結合すると共に、弁構成部分６８の弾性又は移動行程を増加させる。
別法として、図６に示すように、弁体６０は、上述したＵ字形スロットを全く有しないものであっても良いものである。
【００２６】
作用を説明すると、図５は、ピストン３０に取り付けられた弁体６０の吸入工程における状態を示す図であり、このときはピストン室内が減圧されるため、弁体６０の周縁部分６７及び第二領域６５はピストン３０の加圧面から離れるように移動し、更に、弁構成部分６８は弁体６０の周縁部分６７から離れるように移動するので、弁が開かれ、外気がピストン３０の空気吸入路３３を通ってピストン室内に吸引される。この状態から圧縮工程に移ると、ピストン室内が高圧となるので、弁体６０の弁構成部分６８が、ピストン室内の圧力に押されてピストン３０の加圧面に押し付けられるので、空気流通路３３の開口が閉じられ、ピストン室内の空気が圧縮され、逆止弁１６が押し開かれて、圧縮空気が出口管１５を経て外部に供給される。
【００２７】
従って、本発明に係る空気圧縮機は、空気が空気吸入路を通って流れ、シリンダに流出入するのを効果的に制御することができる改良弁体を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による空気圧縮機の部分分解図である。
【図２】ピストンが空気圧縮機内に組み付けられている、図１の２−２線に沿った空気圧縮機の部分断面図である。
【図３】空気圧縮機のピストン及び弁体を示す部分分解図である。
【図４】図３の４−４線に沿った部分断面図である。
【図５】図２の５−５線に沿った部分断面図であり、吸入工程における弁体の状態を示す図である。
【図６】空気圧縮機のピストン及び弁体の別の構造を示す、図３と同様の部分分解図である。
【図７】別の実施形態の空気圧縮機のピストン及び弁体を示す部分分解図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  基板
１１  プレート
１２  シリンダ
１３  ピストン室
１４  フィン
１５  出口管
１６  逆止弁室
１７  逆止弁
１８  逆止弁の弁座
１９  キャップ
２０、２１、２２、２３  ダクト
２４  安全弁
２５  圧力計
２６  ノズル
３０  ピストン
３１  ピストンロッド
３２  シールリング
３３  空気吸入路
３４  第一環状膨出部
３５  凸条
３６  突起
３７  弁開度制限装置
３８  第二環状膨出部
３９  係止爪
４０  歯車
４１  シャフト
４２  
４３  空間
４４  周縁ケーシング
４５  偏心部材
４７  偏心ピン
５０  モータ
５２  スピンドル
５３  ピニオン
６０  弁体
６１  第一領域
６２  締結具
６３  ノッチ
６４  細長い開口
６５  第二領域
６６  Ｕ字状スロット
６７  周縁部分
６８  弁構成部分
６９  橋架部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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