(57)【要約】      （修正有）【課題】電源設備を要することなく使用することができる空気圧縮装置を提供する。【解決手段】筒状体と、筒状体の内部に設けられたコンプレッサユニットとを備え、コンプレッサユニットは、筒状体の内部に流入した風によって回転可能な羽根車５と、５対のスクリュー１０，１１を噛合わせた空間で空気を圧縮するスクリューコンプレッサ６と、羽根車の回転をその回転速度を増速してスクリュー１０の回転軸に伝達するので、電源設備を要することなく使用することができる空気圧縮装置を提供できる。【選択図】図７
2018105230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状体と、
この筒状体の内部に設けられたコンプレッサユニットとを備え、
前記コンプレッサユニットは、前記筒状体の内部に流入した風によって回転可能な羽根車と、
少なくとも１対のスクリューを噛合わせた空間で空気を圧縮するスクリューコンプレッサと、
前記羽根車の回転をその回転速度を増速して前記スクリューの回転軸に伝達する回転伝達機構を備えていることを特徴とする空気圧縮装置。
【請求項２】
前記回転伝達機構は、前記羽根車に設けられて当該羽根車とともに回転可能なリングギアと、
このリングギアの内側に配置されて当該リングギアと噛合するピニオンギアとを有し、
このピニオンギアが１対の前記スクリューのうちの一方の回転軸の一端部に取り付けられ、
当該一方の回転軸の他端部に取り付けられたギアと、他方の前記スクリューの回転軸の他端部に取り付けられたギアとが噛合していることを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮装置。
【請求項３】
前記スクリューコンプレッサはｎ対（但し、ｎは２以上の自然数）のスクリューを有し、
前記リングギアと噛合する前記ピニオンギアがｎ個（但し、ｎは２以上の自然数）設けられ、
各ピニオンギアが各１対の前記スクリューのうちの一方の回転軸の一端部に取り付けられ、当該一方の回転軸の他端部に取り付けられたギアと、他方の前記スクリューの回転軸の他端部に取り付けられたギアとが噛合していることを特徴とする請求項２に記載の空気圧縮装置。
【請求項４】
前記筒状体の内部に、前記コンプレッサユニットが前記筒状体の軸方向に所定間隔で複数設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリューコンプレッサを備えた空気圧縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮空気を作り出すコンプレッサの一例とし、スクリューコンプレッサが知られている。例えば２軸型のスクリューコンプレッサは、ケーシングと、このケーシングに軸回りに回転可能に支持された１対のスクリューとを備え、当該１対のスクリューを噛合わせた空間で空気を圧縮するようになっている。
また、１対のスクリューのうちの一方のスクリューの回転軸にはプーリが取り付けられ、このプーリと、モータ等の動力源の回転軸の端部に固定された駆動プーリとの間に、無端状のベルトを掛け渡し、前記動力源の回転軸の駆動によりこのプーリを回転駆動する。このプーリとともに一方のスクリューが回転し、スクリューの噛み合いにより、他方のスクリューも回転する。そして、これら１対のスクリューが噛み合いながら回転することにより、それぞれの外周面に形成された歯と溝との間の容積を減少させて圧縮空気を作り出すようになっている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９４３６１号公報
【特許文献２】特開２０００−３３７２８３号公報
【特許文献３】特開平５−２４８４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記従来のスクリューコンプレッサは、スクリューを回転駆動させる駆動源として電動モータが使用されているため、電源設備を必要とするとともに、電源設備がない場所では使用できないという問題があった。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、電源設備を要することなく使用することができるスクリューコンプレッサを備えた空気圧縮装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明に係る空気圧縮装置は、
筒状体と、
この筒状体の内部に設けられたコンプレッサユニットとを備え、
前記コンプレッサユニットは、前記筒状体の内部に流入した風によって回転可能な羽根車と、
少なくとも１対のスクリューを噛合わせた空間で空気を圧縮するスクリューコンプレッサと、
前記羽根車の回転をその回転速度を増速して前記スクリューの回転軸に伝達する回転伝達機構を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、羽根車の回転をその回転速度を増速してスクリューの回転軸に伝達する回転伝達機構を備えているので、筒状体の内部に流入した風（空気）によって回転する羽根車の回転速度が、回転伝達機構によって増速されてスクリューの回転軸に伝達される。
そして、この回転軸の回転によって、１対のスクリューが噛み合いながら回転することにより、それぞれの外周面に形成された歯と溝との間の容積を減少させて圧縮空気を作り出す。
このように、本発明に係る空気圧縮装置は、自然の風を利用して空気を圧縮することができるので、電源設備を要することなく使用することができる。
【０００８】
また、本発明の前記構成において、前記回転伝達機構は、前記羽根車に設けられて当該羽根車とともに回転可能なリングギアと、
このリングギアの内側に配置されて当該リングギアと噛合するピニオンギアとを有し、
このピニオンギアが１対の前記スクリューのうちの一方の回転軸の一端部に取り付けられ、
当該一方の回転軸の他端部に取り付けられたギアと、他方の前記スクリューの回転軸の他端部に取り付けられたギアとが噛合していることが好ましい。
【０００９】
このような構成によれば、リングギアおよびピニオンギアの歯数や径を調整することによって、回転軸の増速量を容易に調整できる。また、一方のスクリューの回転軸の他端部に取り付けられたギアと、他方のスクリューの回転軸の他端部に取り付けられたギアとが噛合しているので、１対のスクリューを安定的に同期させながら反対側に回転させることができる。
【００１０】
また、本発明の前記構成において、前記スクリューコンプレッサはｎ対（但し、ｎは２以上の自然数）のスクリューを有し、
前記リングギアと噛合する前記ピニオンギアがｎ個（但し、ｎは２以上の自然数）設けられ、
各ピニオンギアが各１対の前記スクリューのうちの一方の回転軸の一端部に取り付けられ、当該一方の回転軸の他端部に取り付けられたギアと、他方の前記スクリューの回転軸の他端部に取り付けられたギアとが噛合していることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、スクリューコンプレッサが、ｎ対のスクリューを有しているので、１対のスクリューを有するものに比して、大量の圧縮空気を得ることができる。
また、スクリューの対の数だけピニオンギアを備え、当該ピニオンギアがリングギアの回転によって回転するので、羽根車の回転によってリングギア、ｎ個のピニオンギアおよび回転軸を介してｎ対のスクリューが回転し、効率的に圧縮空気を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の前記構成において、前記筒状体の内部に、前記コンプレッサユニットが前記筒状体の軸方向に所定間隔で複数設けられていることが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、筒状体の一方の開口から流入した風（空気）が複数のコンプレッサユニットによって順次圧縮されていくので、筒状体の他方の開口から高圧縮の圧縮空気が排出される。したがって、高圧縮の圧縮空気を得ることができるとともに、コンプレッサユニットの数を調整することによって、空気の圧縮度を調整することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、自然の風を利用して空気を圧縮することができるので、電源設備を要することなく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気圧縮装置を示すもので、斜め前側から見た斜視図である。
【図２】同、斜め後側から見た斜視図である。
【図３】同、側断面図である。
【図４】同、図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】同、図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】同、コンプレッサユニットの要部の側断面図である。
【図７】同、コンプレッサユニットの要部を示す横断面図である。
【図８】同、コンプレッサユニットの要部を示す背面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態に係る空気圧縮装置を示すもので、斜め前側（正面側）から見た斜視図、図２は同、斜め後側（背面側）から見た斜視図、図３は同、側断面図である。
【００１７】
空気圧縮装置１は、直方体フレーム状の枠体２と、この枠体２の内部に設けられた筒状体３と、この筒状体３の内部に設けられた複数（図３では８個）のコンプレッサユニット４とを備えている。
枠体２は、８つの角部（接続部）にそれぞれ構造材用継手２１が配置されるとともに、これら構造材用継手２１によって複数の四角筒状の構造材２２が直方体状に接続されることによって組み立てられている。構造材用継手２１は、構造材２２の端部を挿入固定可能な３本の継手部材を備えている。各継手部材は正四角筒状に形成されており、それらの基端部は例えば溶接や接着等によって互いに結合されている。
【００１８】
筒状体３は円筒状に形成されており、その軸方向の長さは枠体２の前後に延びる辺とほぼ等しくなっている。また、筒状体の直径は枠体２の上下に延びる辺および左右に延びる辺とほぼ等しくなっている。したがって、筒状体３は枠体２の内部ほぼ一杯に設けられている。また、筒状体３の前後の開口は、枠体２の前後の面（正面と背面）とほぼ等しい位置に配置されている。
枠体２にはその内部に向けて斜め方向に延びる複数本の固定棒２３が設けられている。固定棒２３は枠体２の正面視においてＸ字状に交差して設けられ、かつ、枠体２の側面視において、枠体２の長手方向に沿って所定間隔で８本設けられている。
また、８本の固定棒２３のうち、７本の固定棒２３は隣り合うコンプレッサユニット４，４間において左側（枠体２の正面側）のコンプレッサユニット４に寄せて配置され、残り１本の固定棒２３は枠体２の最も右側（枠体２の背面側）のコンプレッサユニット４と枠体２の背面との間に配置されている。
【００１９】
また、固定棒２３の一端部は枠体２の長辺側の構造材２２に固定され、他端部は枠体２の前記長辺側と斜めに対向する長辺側の構造材２２に固定されている。さらに、固定棒２３は筒状体３に形成された貫通孔を貫通しており、この貫通孔およびその近傍が固定棒２３に固定されている。これによって、筒状体３は固定棒２３によって支持されて枠体２の内部に設けられている。
また、各コンプレッサユニット４は、図４に示すように、その右側に隣接する固定棒２３にブラケット２４を介して固定されている。これによって、各コンプレッサユニット４は枠体２の内部に設けられた筒状体３の内部において、所定の位置に位置決めされて設けられている。
【００２０】
コンプレッサユニット４は、図３に示すように、筒状体３の正面側(図３において、左端部開口）の開口から当該筒状体３の内部に流入した風によって回転可能な羽根車５と、スクリューコンプレッサ６と、羽根車５の回転をその回転速度を増速してスクリューコンプレッサ６の後述するスクリュー１０の回転軸１０ａに伝達する回転伝達機構７とを備えている。
【００２１】
羽根車５は、図４および図６に示すように、円筒状の回転部材５１と、この回転部材５１の外周部に固定された円筒状の取付部５２と、この取付部５２の外周部に設けられた複数の羽根５３とを備えている。
したがって羽根車５が回転することによって、回転部材５１が回転するようになっている。
【００２２】
スクリューコンプレッサ６は、図６および図７に示すように、５対のスクリュー１０，１１を備えており、スクリュー１０，１１が噛み合いながら回転することにより、それぞれの外周面に形成された歯と溝との間の容積を減少させて圧縮空気を作り出すようになっている。また、５対のスクリュー１０，１１はそれぞれハウジング１２に収容されている。つまり、５対のスクリュー１０，１１はそれぞれ１対ずつハウジング１２に収容されている。
このハウジング１２は断面略瓢箪型に形成されており、その一方の円筒部内にスクリュー１０が収容され、他方の円筒部内にスクリュー１１が収容されている。また、スクリュー１０，１１のそれぞれの外周部はそれぞれ円筒部の内壁面に摺接している。
【００２３】
また、スクリュー１０の回転軸１０ａはハウジング１２に設けられた軸受１０ｂ，１０ｂによって回転自在に支持され、スクリュー１１の回転軸１１ａはハウジング１２に設けられた軸受１１ｂ，１１ｂによって回転自在に支持されている。
また、ハウジング１２の前端部（図６において左端部）には、スクリュー１０，１１間に空気を導入する図示しない導入孔が形成され、後端部（図６において右端部）には、スクリュー１０，１１によって圧縮された空気を後方（図６において右方）に排出する図示しない排出孔が形成されている。
なお、各ハウジング１２の後端部に設けられている排出孔に、それぞれ図示しない排出パイプの一端部を接続するとともに、他端部を後方に位置するコンプレッサユニット４のスクリューコンプレッサ６のハウジング１２の先端部に設けられた導入孔に接続してもよい。
【００２４】
このような５つのハウジング１２は、図７に示すように、円筒状のケーシング１５の内部に周方向に等間隔で配置固定されている。
また、ケーシング１５の外側には、回転部材５１が設けられており、この回転部材５１とケーシング１５との間に軸受１６，１６がケーシング１５の軸方向に離間して設けられている。したがって、羽根車５の回転によって回転部材５１が回転しても、ケーシング１５は回転せず、固定状態にある。
また、図８に示すように、最も後側（図３において最も右側）に位置するコンプレッサユニット４のスクリューコンプレッサ６の５つのハウジング１２の後端部に設けられている排出孔には、排出パイプ１３の一端部が接続されており、当該排出部パイプ１３の他端部は集中排出部１４に接続されている。この集中排出部１４には集中排出パイプ１４ａの一端部が接続されており、他端部はケーシング１５の外周壁を貫通して外部に露出している。
【００２５】
前記回転伝達機構７は、図４および図６に示すように、内周部に歯が形成されたリングギア７１と、このリングギア７１の内側に配置されて、当該リングギア７１と噛合する複数（図４において５つ）のピニオンギア７２とを備えている。
リングギア７１は前記回転部材５１と同軸に配置され、かつ、当該回転部材５１の内周面に固定されている。したがって、羽根車５の回転によって回転部材５１が回転すると、この回転部材５１とともにリングギア７１は羽根車５および回転部材５１と同軸に同方向に回転するようになっている。
【００２６】
ピニオンギア７２はリングギア７１の周方向に等間隔で配置されており、各ピニオンギア７２は各スクリュー１０の回転軸１０ａの一端部（図６において左端部）に取り付けられている。つまり、５対のスクリュー１０，１１の５本のスクリュー１０の回転軸１０ａの一端部にそれぞれピニオンギア７２が取り付けられている。
したがって、リングギア７１が回転することによって、５つのピニオンギア７２がそれぞれ同回転速度で同方向に回転するようになっている。また、リングギア７１が羽根車５によって１回転すると、ピニオンギア７２が１０回転するように、リングギア７１およびピニオンギア７２の歯数や径が設定されている。したがって、このような回転伝達機構７では、羽根車５の回転速度を１０倍に増速してピニオンギア７２が回転し、この回転によってスクリュー１０の回転軸１０ａが羽根車５より１０倍の回転速度で回転するようになっている。
【００２７】
また、スクリュー１０の回転軸１０ａの他端部（図６において右端部）には、図８に示すように、ギア１８が取り付けられ、スクリュー１１の回転軸１１ａの他端部には、ギア１８と等しい構成のギア１９が取り付けられている。
そして、これらギア１８，１９が互いに噛合しており、これによって、スクリュー１０が回転すると、回転軸１１ａ、ギア１８，１９および回転軸１１ａを介してスクリュー１１がスクリュー１０と逆方向に回転するようになっている。
【００２８】
このような構成の空気圧縮装置１は、例えば建物の屋上等に設置されて使用される。この場合、空気圧縮装置１の筒状体３の前面開口を風上側に向けて設置される。
風が筒状体３にその前面開口から流入すると、この風によって筒状体３の内部の羽根車５が回転する。羽根車５は、複数（例えば８個）のコンプレッサユニット４にそれぞれ設けられているので、８つの羽根車５がそれぞれ回転する。
【００２９】
そして、各コンプレッサユニット４の羽根車５の回転速度が回転伝達機構７によって１０倍の回転速度に増速されてスクリュー１０の回転軸１０ａに伝達される。つまり、羽根車５が回転に伴って回転部材５１が回転し、この回転部材５１の回転に伴ってリングギア７１が回転する。このリングギア７１の回転によって、５つのピニオンギア７２がそれぞれリングギア７１より１０倍の回転速度でそれぞれ回転する。そして、ピニオンギア７２の回転に伴って回転軸１０ａが回転してスクリュー１０が回転する。
【００３０】
一方、スクリュー１１がスクリュー１０に噛合しているとともに、スクリュー１１の回転軸１１ａに取り付けられているギア１９とスクリュー１０の回転軸１０ａに取り付けられているギア１８とが噛合しているので、スクリュー１０の回転に伴ってスクリュー１１がスクリュー１０と逆方向に同回転速度で回転する。
筒状体３の内部に流入した空気は、コンプレッサユニット４のハウジング１２の前端部に設けられた導入孔からスクリュー１０，１１間に入り込み、スクリュー１０，１１が噛み合いながら回転することによって、それぞれの外周面に形成された歯と溝との間の容積を減少させて空気を圧縮し、圧縮された圧縮空気はハウジング１２の後端部に設けられた排出孔から、例えば排出パイプを通して後方に向けて排出される。
【００３１】
また、圧縮空気を作り出すコンプレッサユニット４が筒状部材３の内部に軸方向に沿って所定間隔で複数設けられているので、前方のコンプレッサユニット４によって作り出された圧縮空気は後方のコンプレッサユニット４によってさらに圧縮される。つまり、前側のコンプレッサユニット４によって圧縮された圧縮空気が排出パイプによって、後側のコンプレッサユニット４のハウジング１２に導入されてさらに圧縮される。
このように、筒状体３の一方の開口から流入した風（空気）が複数のコンプレッサユニット４によって順次圧縮されていく。
【００３２】
そして、最も後方に位置するコンプレッサユニット４のスクリューコンプレッサ６によって圧縮された圧縮空気は５つのハウジング１２からそれぞれ排出パイプ１３によって排出され、集中排出部１４に集中されて集中排出パイプ１４ａから排出される。このため筒状体３の他方の開口から高圧縮の圧縮空気が排出される。
【００３３】
本実施の形態に係る空気圧縮装置１は、自然の風を利用して空気を圧縮することができるので、電源設備を要することなく使用することができる。そして、空気圧縮装置１によって得られた高圧の圧縮空気は、例えば、圧縮空気を利用した発電装置、ゼオライトフィルタを利用した酸素の製造やその他の新たなエネルギーとして利用することができる。新たなエネルギーとしては、例えば圧縮空気を高圧タンクに充填しておき、この高圧タンクから圧縮空気を自動車エンジンのシリンダに供給することで、自動車を走らせるようにしてもよい。
【００３４】
また、回転伝達機構７は、羽根車５に回転部材５１を介して設けられて当該羽根車５とともに回転可能なリングギア７１と、このリングギア７１の内側に配置されて当該リングギア７１と噛合するピニオンギア７２とを有し、ピニオンギア７２がスクリュー１０の回転軸１０ａの一端部に取り付けられ、一方の回転軸１０ａの他端部に取り付けられたギア１８と、他方のスクリュー１１の回転軸１１ａの他端部に取り付けられたギア１９とが噛合しているので、リングギア７１およびピニオンギア７２の歯数や径を調整することによって、回転軸１０ａの増速量を容易に調整できる。また、一方のスクリュー１０の回転軸１０ａの他端部に取り付けられたギア１８と、他方のスクリュー１１の回転軸１１ａの他端部に取り付けられたギア１９とが噛合しているので、１対のスクリュー１０，１１を安定的に同期させながら反対側に回転させることができる。
【００３５】
さらに、スクリューコンプレッサ６は５対のスクリュー１０，１１を有し、リングギア７１と噛合するピニオンギア７２が５個設けられ、各ピニオンギア７２がスクリュー１０の回転軸１０ａの一端部に取り付けられているので、１対のスクリューを有するものに比して、大量の圧縮空気を得ることができる。
また、スクリュー１０，１１の対の数だけピニオンギア７２を備え、当該ピニオンギア７２がリングギア７１の回転によって回転するので、羽根車５の回転によってリングギア７１、５つのピニオンギア７２および回転軸１０ａを介して５対のスクリュー１０，１１が回転するので、効率的に圧縮空気を得ることができる。
【００３６】
また、筒状体３の内部に、コンプレッサユニット４が筒状体３の軸方向に所定間隔で複数設けられているので、筒状体３の一方の開口から流入した風（空気）が複数のコンプレッサユニット４によって順次圧縮されていき、筒状体３の他方の開口から高圧縮の圧縮空気が排出される。したがって、高圧縮の圧縮空気を得ることができるとともに、コンプレッサユニット４の数を調整することによって、空気の圧縮度を調整することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、羽根車５の回転をその回転速度を増速してスクリュー１０の回転軸１０ａに伝達する回転伝達機構７としてリングギア７１とピニオンギア７２とによって構成さしたが、回転伝達機構７は羽根車５の回転をその回転速度を増速して回転軸１０ａに伝達できれば、他の回転伝達機構を採用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  空気圧縮装置
３  筒状体
４  コンプレッサユニット
５  羽根車
６  スクリューコンプレッサ
７  回転伝達機構
１０，１１  スクリュー
１０ａ，１１ａ  回転軸
７１  リングギア
７２  ピニオンギア
【図１】
2018105230.tif 000003
【図２】
2018105230.tif 000004
【図３】
2018105230.tif 000005
【図４】
2018105230.tif 000006
【図５】
2018105230.tif 000007
【図６】
2018105230.tif 000008
【図７】
2018105230.tif 000009
【図８】
2018105230.tif 000010