(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが往復動するシリンダと、
吸込通路及び吐出通路を有するシリンダヘッドと、
前記シリンダと前記シリンダヘッドとの間に介在し、前記吸込通路に連通される吸込ポート及び前記吐出通路に連通される吐出ポートが設けられた弁座部材と、
該弁座部材に設けられ前記ピストンの下動に連動して前記吸込ポートを開とする吸込弁と、
前記弁座部材に設けられピストンの上動に連動して前記吐出ポートを開とする吐出弁と、
を有する空気圧縮機において、
前記シリンダ内に連通される圧力排出室と、
前記圧力排出室の空気を大気中に排出する排出孔と、
前記圧力排出室の圧力が上昇すると、前記排出孔から排出される単位時間当たりの空気量を絞る流量調整部材と、
前記流量調整部材を付勢するコイルバネと、
を備えることを特徴とする空気圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気圧縮機に係り、特にシリンダ内をピストンが往復運動して圧縮空気を生成する空気圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気圧縮機としては、ピストンの往復運動により空気の吸い込み、圧縮、吐出を行う往復動圧縮機がある。
図４は従来の往復動圧縮機の一例を示す縦断面図である。図５は従来の往復動圧縮機の要部を拡大した縦断面図である。図６は従来の弁座部材に吸込弁板及び吐出弁板が取り付けられた状態を示す平面図である。図７は従来の弁座部材の平面図である。
図４乃至図７に示されるように、従来の往復動圧縮機は、ピストン１が往復動するシリンダ２と、吸込通路３及び吐出通路４を有するシリンダヘッド５と、シリンダ２とシリンダヘッド５との間に介在する弁座部材８とを有する。そして、ピストン１は、ピストンピン１４を介して連接棒１５の小端部１５ａに連結されており、連接棒１５の大端部１５ｂが軸受１６を介してクランク１７の偏心軸１７ａに連結されている。
【０００３】
クランク１７は、モータ１８の回転軸１８ａが貫通した状態で連結されており、回転軸１８ａの一端はステータ１８ｂの内側で回転するロータ１８ｃに結合されている。さらに、回転軸１８ａの他端には、シリンダ２及びモータ１８を冷却するためのファン１８ｄが取り付けられている。そして、ファン１８ｄに対向するクランクケース２０には、吸い込み口２０ａが設けられており、ピストン１がシリンダ２内を下降することにより、吸い込み口２０ａから吸い込まれた空気がクランクケース２０とシリンダヘッド５とを連通する連通パイプ２１を通ってシリンダヘッド５に供給される。また、ピストン１がシリンダ２内を上昇することにより、シリンダ２内の空気が圧縮され、吐出通路４及び吐出管４ａを介して圧縮空気が吐出される。
【０００４】
従って、往復動圧縮機は、モータ１８へ通電されると、ロータ１８ｃの回転がクランク１７に伝達されて連接棒１５の揺動によりピストン１が往復運動する。このように、ピストン１がシリンダ２内を往復運動するため、ピストン１が下動する過程で空気がシリンダ２内に吸い込まれ、ピストン１が上動する過程でシリンダ２内の空気が圧縮されて圧縮空気が吐出される。
【０００５】
また、弁座部材８は、吸込通路３に連通される吸込ポート６及び吐出通路４に連通される吐出ポート７が設けられている。尚、吸込ポート６は、弁座部材８の中心線に沿うように設けられ、その両側に位置するように一対の吐出ポート７が設けられている。
【０００６】
また、弁座部材８の下面には、ピストン１の下動に連動して吸込ポート６の弁座６ａを開とする吸込弁板９が取り付けられている。吸込弁板９は、吸込ポート６に対向して開閉する部分が自由端で、他端がパーカ鋲９ａにより弁座部材８に固定される。
【０００７】
さらに、弁座部材８の上面には、ピストン１の上動に連動して吐出ポート７の弁座７ａを開とする吐出弁板１０が「ハ」字状に取り付けられている。また、吐出弁板１０の上方には、吐出弁板１０の開弁動作位置を規制するための吐出弁板規制部材１０ａが取付ボルト１２により弁座部材８に固定されている。
【０００８】
また、吐出弁板１０は、一端が取付ボルト１２により弁座部材８に固定されており、他端が自由端となっている。そのため、往復動圧縮機では、ピストン１の往復動に伴う圧力差により吸込弁板９及び吐出弁板１０の自由端側が閉弁位置あるいは開弁位置に変位することにより、空気の吸い込み、圧縮、吐出を行って圧縮空気を生成するようになっている。
【０００９】
上記のように構成された従来の往復動型の空気圧縮機では、ピストン１の往復運動に伴って発生する圧力差により固定端を支点として吸込弁板９及び吐出弁板１０の自由端側が閉弁位置あるいは開弁位置に変位する構成であるので、ピストン１が上死点に達する直前の位置にあるときシリンダ２の圧力が最大になるが、この状態が運転停止のときに起きると、次回の再始動時にピストン１の負荷が増大してピストン１を駆動できないおそれがある。
【００１０】
そのため、従来の空気圧縮機では、始動時の負荷を軽減するため、シリンダヘッド５に吸込弁板９を開弁させるためのソレノイド２２が設けられている。この構成のものは、始動時にソレノイド２２を作動させて吸込弁板９を開弁させるものであり、シリンダ２の圧力を大気圧に減圧してピストン１の始動時の負荷を軽減することができるようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにソレノイド２２を作動させて吸込弁板９を強制的に開弁させる構成のものでは、ソレノイド２２の電磁力で駆動されたプランジャ２２ａの先端がシリンダ２内の圧力に抗して吸込弁板９を押圧するため、長期間の使用により吸込弁板９が次第に磨耗あるいは損傷して吸込弁板９の寿命が短くなるという問題があった。
【００１２】
また、ソレノイド２２を制御するための基板、配線等の電圧変動、電源ノイズ等による電気部品の信頼性、耐久性及び部品点数の増加やコストや取付スペースなどの問題があった。
【００１３】
従って、従来は、吸込弁板９が磨耗あるいは損傷していないかどうかを点検する必要があり、メンテナンス作業が面倒であった。さらに、従来のものは、シリンダヘッド５にソレノイド２２を設けなければならず、シリンダヘッド５の高さ寸法を大きくする必要あり、その分小型化を図ることが難しかった。また、従来は、メンテナンス作業時にプランジャ及びソレノイド２２の点検も必要であり、メンテナンス作業が面倒であった。
そこで、本発明は上記問題を解決した空気圧縮機を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有する。本発明は、前記シリンダ内に連通される圧力排出室と、前記圧力排出室の空気を大気中に排出する排出孔と、前記圧力排出室の圧力が上昇すると、前記排出孔から排出される単位時間当たりの空気量を絞る流量調整部材と、前記流量調整部材を付勢するコイルバネと、を備えている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明になる空気圧縮機の一実施例に適用されたシリンダヘッドの構成を示す図であり、（A）は横断面図、（B）は正面図、（C）は側面図である。図２は本発明になる空気圧縮機の縦断面図である。尚、図１及び図２において、前述した従来構成と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００１６】
図１（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、本発明のシリンダヘッド３０は、空気を吸い込むための吸込通路３と、圧縮された空気を吐出するための吐出通路４と、始動時の圧力を逃がすための圧力排出通路３２とを有する。この圧力排出通路３２には、シリンダ２に連通された圧力排出室３４と、圧力排出室３４の空気を大気中に排出する排出孔３６と、運転停止後、シリンダ２内に溜まった圧力を弁座部材８に設けられた排出ポート３７を開放して圧力排出室３４に導入するための排出用弁板３８とが設けられている。
【００１７】
さらに、圧力排出室３４の凹部４４には、運転停止後、圧力排出室３４の圧力を外部に逃がすための弁部３９が設けられている。この弁部３９は、排出孔３６から排出される空気流量を調整するための流量調整部材４０と、流量調整部材４０を付勢するコイルバネ４２とからなる。そして、凹部４４の壁面には、大気に連通された排出孔３６が設けられている。
【００１８】
また、流量調整部材４０には、排出孔３６と圧力排出室３４とを連通するための連通孔４０ａが軸方向に貫通している。この連通孔４０ａは、排出孔３６よりも小径な小孔であり、空気の排出流量を絞ることができるように設けられている。
【００１９】
圧力排出室３４の圧力がコイルバネ４２のバネ力よりも大であるときは、流量調整部材４０は、コイルバネ４２のバネ力に抗して連通孔４０ａを排出孔３６に直接連通させる位置に移動する。このような圧力導入状態では、圧力排出室３４の空気は、流量調整部材４０の連通孔４０ａから排出孔３６へ排出される。また、圧力排出室３４の空気が排出孔３６へ排出されて圧力排出室３４の圧力が減圧されると、流量調整部材４０は、コイルバネ４２のバネ力により排出孔３６から離間する位置へ移動する。
【００２０】
ここで、上記のように構成されたシリンダヘッド３０を有する往復動圧縮機では、ピストン１の下動により吸込弁板９が開弁して吸込通路３からシリンダ２内に空気が導入され、ピストン１の上動により吐出弁板１０が開弁してシリンダ２内で圧縮された圧縮空気が吐出通路４及び吐出管４ａへ吐出される。
【００２１】
圧縮空気が吐出される圧縮行程では、吐出弁板１０が開弁すると共に、排出用弁板３８が開弁動作するため、圧縮空気が排出ポート３７を介して圧力排出室３４に導入される。この場合、圧力排出室３４の圧力上昇に伴って流量調整部材４０がコイルバネ４２のバネ力に抗して移動するため、流量調整部材４０の連通孔４０ａが排出孔３６に直接連通した状態となる。
【００２２】
これにより、排出孔３６から大気中に排出される空気の流量が連通孔４０ａによって絞られる。そのため、ピストン１の上動により圧縮された圧縮空気は、その殆どが吐出通路４及び吐出管４ａへ吐出される。
【００２３】
次に往復動圧縮機の運転を停止した場合の動作について説明する。
ピストン１が下動している場合、吸い込み完了で吸込通路３及びシリンダ２内が大気圧となる。また、吐出通路４は、高圧であるため、モータ１８による始動は難しい。
【００２４】
また、ピストン１が上動している場合、圧縮行程であるので、吸込通路３が大気圧でシリンダ２内及び吐出通路４は、高圧である。そのため、モータ１８による始動はさらに難しい。
【００２５】
しかしながら、本発明の往復動圧縮機においては、シリンダヘッド３０の圧力排出通路３２に設けられた排出孔３６が大気に連通されているので、シリンダ２内の圧力が大気圧以上に加圧された状態で運転が停止されると、排出用弁板３８が開弁動作するため、圧縮空気が排出ポート３７を介して圧力排出室３４に導入される。
【００２６】
このとき、流量調整部材４０は、コイルバネ４２のバネ力により排出孔３６から離間した位置にある。そのため、圧力排出室３４の空気は、流量調整部材４０の周囲から排出孔３６へ至り、連通孔４０ａによって絞られることなく大気中へ排出される。これにより、シリンダ２内の圧力は、ほぼ大気圧に減圧されることになり、再始動時にピストン１が圧縮動作しても負荷増大を軽減することができる。よって、ピストン１が圧縮行程で停止した場合でも、モータ１８の駆動力で始動させることができる。
【００２７】
そのため、図２に示されるように、シリンダヘッド５には、従来のような再始動時に作動して吸い込み弁を開弁させるためのソレノイドが設けられていない。従って、本発明の往復動圧縮機においては、吸い込み弁を開弁させるためのソレノイドを不要にできると共に、吸込弁板９が磨耗したり損傷することがなく、吸込弁板９及びソレノイドのメンテナンスを行う必要がなくなり、メンテナンス作業の手間を簡略化することができる。また、吸込弁板９の磨耗や損傷を減少させることができるので、吸込弁板９の寿命を延ばすことができ、往復動圧縮機の信頼性を高めることができる。さらに、ソレノイドを制御するための基板、配線等が必要なので、電圧変動、電源ノイズ等による電気部品の信頼性、耐久性、及び部品点数の増加、コスト等の問題を無くすことができる。
【００２８】
次に本発明の変形例について説明する。
図３は本発明の変形例を説明するための横断面図である。
図３に示されるように、シリンダヘッド３０の排出孔３６に連通された排出経路５０には、電磁弁５２が設けられている。この電磁弁５２は、往復動圧縮機が運転中であるときは閉弁されており、運転停止時に制御回路（図示せず）からの制御信号により開弁動作して排出孔３６を大気に連通させる。
【００２９】
従って、排出孔３６は、往復動圧縮機が運転中は空気を排出せず、運転停止時のみ電磁弁５２の開弁により大気連通状態に切り替わって圧縮空気を大気中に排出することができる。よって、変形例の構成では、運転中に排出孔３６から空気が漏れることが防止できる。
【００３０】
尚、上記実施例では、排出孔３６から排出される空気流量をコイルバネ４２に付勢された流量調整部材４０の移動位置により調整する構成としたが、これに限らず、他の構成（例えば、圧力差を利用してスプールを移動させる構成等）としても良いのは勿論である。
【００３１】
また、本実施例では、シリンダヘッドに圧力排出弁を設けているが、例えばシリンダ部に圧力排出室を設けても良い。
【００３２】
上述の如く、本発明によれば、記シリンダ内に連通される圧力排出室と、前記圧力排出室の空気を大気中に排出する排出孔と、前記圧力排出室の圧力が上昇すると、前記排出孔から排出される単位時間当たりの空気量を絞る流量調整部材と、前記流量調整部材を付勢するコイルバネと、を備えてなるため、吸込弁板が損傷することを防止して寿命を延ばすことができると共に、始動時の負荷を軽減して始動性を向上させることができる。さらに、従来、始動時に作動させていたプランジャ及びソレノイドを不要にしてメンテナンスを容易に行えると共に、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる空気圧縮機の一実施例に適用されたシリンダヘッドの構成を示す図であり、（A）は横断面図、（B）は正面図、（C）は側面図である。
【図２】本発明になる空気圧縮機の縦断面図である。
【図３】本発明の変形例を説明するための横断面図である。
【図４】従来の往復動圧縮機の一例を示す縦断面図である。
【図５】従来の往復動圧縮機の要部を拡大した縦断面図である。
【図６】従来の弁座部材に吸込弁板及び吐出弁板が取り付けられた状態を示す平面図である。
【図７】従来の弁座部材の平面図である。
【符号の説明】
１  ピストン
２  シリンダ
３  吸込通路
４  吐出通路
８  弁座部材
９  吸込弁板
１０  吐出弁板
３０  シリンダヘッド
３２  圧力排出通路
３４  圧力排出室
３６  排出孔
３７  排出ポート
３８  排出用弁板
３９  弁部
４０  流量調整部材
４０ａ  連通孔
４２  コイルバネ
４４  凹部
５０  排出経路
５２  電磁弁
【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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