(57)【要約】      （修正有）【課題】ピストンロッドがシリンダハウジングに対して傾斜した状態においても、シリンダハウジング及びピストン間を適切に気密シールする。【解決手段】空気圧縮機が、シリンダハウジング１２、加圧空気を発生するためにシリンダハウジング内を往復動作で摺動するように移動するピストン３０、及びピストン内に係合したシールリング８０を有し、シールリングは、上部分内に形成された外側環状溝を有し、それにより、外側環状リブを形成し、シールリングの外側環状リブは、ピストンから外へ延出し、それにより、シリンダハウジングの内周面に摺動可能に係合して、ピストンがシリンダハウジングに対して傾斜する時でも、シリンダハウジング及びピストン間を気密シールできるようにする。シールリングは、ピストンのベース部材及び上側カバー部材間に保持される。【選択図】図２
2009115045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持プレート（１１）と、
前記支持プレート（１１）上に設けられて、内周面によって画定されたチャンバを内部に形成しているシリンダハウジング（１２）と、
前記シリンダハウジング（１２）の前記チャンバ内に摺動可能に受け取られたピストン（３０）であって、それから延出したピストンロッド（３１）を有するピストン（３０）と、
前記ピストン（３０）に取り付けられて、前記ピストン（３０）を前記シリンダハウジング（１２）に対して圧縮行程で移動させる時、前記ピストン（３０）の空気通路を選択的に閉塞し、前記ピストンを前記シリンダハウジング（１２）に対して戻り行程で移動させる時、前記ピストン（３０）の空気通路を開放するようにする弁装置（６０）と、
前記支持プレート（１１）に取り付けられて、圧縮空気を発生するために、前記ピストン（３０）を前記シリンダハウジング（１２）に対して往復動作で移動させるモータ（５０）と、
前記ピストン（３０）に取り付けられたシールリング（８０）であって、その上部分内に形成された外側環状溝（８２）を有し、それにより、外側環状リブ（８５）を形成しており、前記シールリング（８０）の前記外側環状リブ（８５）は、前記ピストン（３０）から外方へ張り出しており、それにより、前記シリンダハウジング（１２）の前記内周面に摺動可能に係合して、前記ピストン（３０）が前記シリンダハウジング（１２）に対して傾斜する時でも、前記シリンダハウジング（１２）と前記ピストン（３０）の間を気密にシールできるようにする、シールリング（３０）
を備える空気圧縮機。
【請求項２】
前記ピストン（３０）は、ベース部材（７０）と、前記ベース部材（７０）の上方に位置してその上に係合する上側カバー部材（７５）とを有し、それにより前記シールリング（８０）を前記ピストン（３０）の前記ベース部材（７０）及び前記上側カバー部材（７５）間に保持するようにした、請求項１に記載の空気圧縮機。
【請求項３】
前記ピストン（３０）の前記ベース部材（７０）は、それから上方へ延出する周囲壁（７１）であって、外周肩部、及びその内部の内側区画室を形成する周囲壁（７１）を有し、前記ピストン（３０）の前記上側カバー部材（７５）は、それから下方に延出して前記ベース部材（７０）の前記内側区画室内に嵌合する膨出部分（７６）を有し、前記上側カバー部材（７５）は、前記ベース部材（７０）に向かって延出する周囲フラップをさらに有し、前記シールリング（８０）は、その上部分内に形成された内側環状溝（８１）及び外側環状溝（８２）を有し、それにより、内側環状リブ（８３）、中間環状リブ（８４）、及び傾斜面を有する外側環状リブ（８５）を形成しており、前記上側カバー部材（７５）の前記周囲フラップ（７７）は、前記シールリング（８０）の前記内側環状溝（８１）内に嵌り、それにより、前記シールリング（８０）を前記ピストン（３０）に固定的に留め付けて保持できるようにしており、前記シールリング（８０）の前記外側環状リブ（８５）の前記傾斜面は、前記シリンダハウジング（１２）の前記内周面に係合する、請求項２に記載の空気圧縮機。
【請求項４】
前記シールリング（８０）の前記外側環状リブ（８５）は、その上部分に形成されて前記傾斜面に隣接して形成された上側平坦面（８６）を有する、請求項３に記載の空気圧縮機。
【請求項５】
前記弁装置（６０）は、前記ピストン（３０）に取付けられた第１側（６１）と、前記第１側（６１）と反対側の第２側（６５）とを有しており、前記弁装置（６０）はさらに、その前記第２側（６５）内に形成された開口（６４）を有し、またその内部に形成された内側弧状スロット（６６）を有し、それにより、第１ブレード構成部分（６７）及び第２ブレード構成部分（６８）を形成するとともに、前記内側弧状スロット（６６）が前記第１ブレード構成部分（６７）及び前記第２ブレード構成部分（６８）間に位置するようにしており、前記ピストン（３０）は、前記上側カバー部材（７５）から張出して前記弁装置（６０）の前記開口（６４）を貫通する制限装置（３７）を有し、前記制限装置（３７）は、それから延出して前記弁装置の前記第２側（６５）の上方に位置する耳（３９）をさらに有し、それにより、前記弁装置（６０）の前記第２側（６５）が前記ピストン（３０）に対して屈曲又は移動するのを制限するようにした、請求項１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、ピストン及びシリンダハウジング間の摺動係合を容易にするとともに、空気が弁装置を通って流れる、又はシリンダハウジングに対して流出入するのを効果的に制御する改良弁装置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、ベースに取り付けられた、又は固定されたシリンダハウジングであって、その内部に摺動可能に配置されたピストンを有するシリンダハウジングと、ベースに固定されて、シリンダハウジング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ハウジングのピストンに結合されたモータとを有する。
【０００３】
これらの一般的な空気圧縮機では、ピストンがピストンロッドに固定されるか、又はそれに取り付けられており、ピストンロッドと一緒に移動し、したがって、ピストンロッドをモータによって偏心部材を介して回転または駆動する時、シリンダハウジングに対して傾斜するであろう。しかしながら、ピストンがシリンダハウジングの底又は外端部へ移動する時、ピストンロッドがシリンダハウジングに対して傾斜した状態のため、シールリングはシリンダハウジングから離れることがあり、それにより、シリンダハウジング及びピストン間を適切に気密シールするためにシールリングが使用されないであろう。
【特許文献１】米国特許第２，７９２，７９０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６５５，８８７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，０５９，５４２号明細書
【特許文献４】米国特許第６，２００，１１０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、空気圧縮機用の従来のピストン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】
【０００５】
本発明の主たる目的は、ピストン及びシリンダハウジング間の摺動結合を容易にするとともに、空気が弁装置を通って流れる、又はシリンダハウジングに対して流出入するのを効果的に制御する改良弁装置を有する空気圧縮機を提供することである。
【０００６】
本発明のさら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】
【０００７】
図面を、最初に図１〜図３を参照すると、本発明による空気圧縮機は、プレート１１を有する支持ベース１０と、プレート１１上に設けられるか、それから延出し、好ましくはプレート１１と一体成形されたシリンダハウジング１２とを備える。シリンダハウジング１２は、その内部に形成されたチャンバ１３であって、その内部にピストン３０を摺動可能に受け取るチャンバ１３（図２、図３）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、それから延出した延長又はピストンロッド３１を有し、加圧空気を発生するためにシリンダハウジング１２のチャンバ１３内を往復動作で摺動可能である。
【０００８】
シリンダハウジング１２は、その上部から上向き又は外向きに延出した出口管１５であって、シリンダハウジング１２のチャンバ１３から加圧空気を受け取るために、シリンダハウジング１２のチャンバ１３と連通している区画室１６を内部に形成した出口管１５を有する。ばね式逆止め弁１７（図２、図３）を出口管１５内に配置して、出口管１５及びシリンダハウジング１２間に形成された、又は設けられた弁座１８に係合させてもよい。シリンダハウジング１２及び出口管１５内の空気圧力が＊＊の時に加圧空気を逃がすために、逃がし弁又は安全弁（図示せず）などをさらに設けて、出口管１５に取り付けてもよい。
【０００９】
したがって、ばね式逆止め弁１７を使用して、加圧空気がシリンダハウジング１２のチャンバ１３から出口管１５の区画室１６内へ流れるだけであるように制限し、加圧空気が出口管１５の区画室１６からシリンダハウジング１２のチャンバ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の区画室１６を閉塞又は密閉するため、また出口管１５の区画室１６内にばね式逆止め弁１７を安定的に保持するために、キャップ１９をねじ付け係合などで出口管１５の外端部すなわち自由端部に取り付けてもよい。
【００１０】
シリンダハウジング１２には、出口管１５から外向きに延出して、出口管１５の区画室１６から加圧空気を受け取るために出口管１５の区画室１６と連通している１つ又は複数のダクト２０、２１、２２、２３がさらに設けられている。ダクト２０、２１、２２、２３は、加圧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てもよい。シリンダハウジング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加圧空気を逃がし、それにより、シリンダハウジング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、逃がし弁２４を設けてダクトの１つ２０に取り付けてもよい。
【００１１】
シリンダハウジング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に取り付けてもよい。ノズル２６を設けて別のダクト２２に取り付けて、加圧空気をシリンダハウジング１２のチャンバ１３及び出口管１５の区画室１６から、加圧空気の供給を必要とするさまざまな設備へノズル２６で供給できるようにしてもよい。
【００１２】
ダクト２０、２１、２２、２３を出口管１５に設ける、又はそれから延出させることにより、追加的又は特殊な結合部材又は工具を用いないで、逃がし弁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で簡単且つ容易に取り付ける、又は結合す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）をさらに設けて、ダクト２０、２１、２２、２３のいずれかにねじ付け係合などによって取り付ける、又は固定してもよい。
【００１３】
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の下部分に回転可能に取り付けられており、また、その内部に形成されて周縁ケーシング４４によって画定された空間４３であって、その内部に偏心部材４５（図１、図２）を受け取って固定する空間４３を有する。偏心部材４５は、締結具（図示せず）などで歯車４０に固定されてもよく、したがって、歯車４０と一緒に回転してもよく、また、ピストン３０を作動させる、すなわちシリンダハウジング１２に対して往復動作でピストン３０を移動させるために、偏心部材から延出してピストン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。
【００１４】
モータ５０を締結具（図示せず）などでプレート１１の上部分１５に取り付ける、又は固定してもよく、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に固定されるとともに歯車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を介して回転すなわち駆動し、したがって、ピストン３０を偏心部材４５及び偏心ピン４７によって作動させる、すなわちシリンダハウジング１２に対して往復動作で移動させることができる。循環または換気空気を発生するために、ファン装置５４をさらに設けてモータ５０に結合し、モータ５０によって回転または駆動されるようにしてもよい。
【００１５】
作用を説明すると、図２及び図３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を介して作動されられる、すなわちシリンダハウジング１２に対して往復動作で移動させられ、それにより、加圧空気を発生し、その加圧空気を出口管１５内へ流し、次にダクト２０、２１、２２、２３のいずれかまたはすべてを通して流出させることができ、したがって、シリンダハウジング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、加圧空気の供給を必要とする設備へ加圧空気をノズル２６で供給することができ、且つ／又はシリンダハウジング１２及び／又は出口管１５が過剰加圧された時、逃がし弁２４を介して加圧空気を逃がすことができる。
【００１６】
図４〜図８に示すように、ピストン３０は、その内部に空気通路３２が形成されて、空気がピストン３０の空気通路３２を通って流れることができるように配置されている。ばねブレード又は弁装置６０が、１つ又は複数の締結具６２でピストン３０の一方側又は第１側３４に取り付けられた、又は固定された一方側又は第１側６１を有し、また、ピストン３０の空気通路３２の閉塞又は密閉を行うように付勢するのに適するとともに、空気がピストン３０の空気通路３２を通って流れるのを制御するのに適した弾性を有する。上記構造は一般的であり、さらなる詳細を説明しない。
【００１７】
弁装置６０は、その一方側又は第１側６１に形成された小孔６３（図４）をさらに有し、それにより、ピストン３０から上方へ延出したペグ３３を受け取って、弁装置６０をピストン３０に留め付ける、又は位置決めできるようにしており、また、弁装置６０は、弁装置６０の開口６３と反対の、すなわちそれから遠位の位置で弁装置６０の第２側６５に形成された開口６４を有する。弁装置６０は、弾性金属又は鋼材料で形成されており、ピストン３０の空気通路３２の閉塞及び選択的開放を行って、ピストン３０の空気通路３２がばねブレード又は弁装置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を通って流れることができるように、ピストン３０に対して屈曲するように押し付けられてもよい。
【００１８】
ピストン３０は、弁装置６０に係合してそれの位置決め及び／又は留め付けを行うために、ピストン３０の第１側３４から上方へ延出したバー３５を有し、また、ピストン３０の第２側３８から上方へ延出してバー３５と反対の位置にある制限手段又は装置３７をさらに有し、また、好ましくは、ピストン３０の空気通路３２がバー３５と制限手段又は装置３７との間に形成されて位置付けられるように構成される。制限装置３７は、弁装置６０の開口６４を貫通して延出する（図５〜図７）。
【００１９】
制限装置３７は、それから延出する延長部分又は耳３９を有し、耳は、バー３５から離れる向きに延出又は面し、好ましくはピストン３０の上面に平行であり、また弁装置６０の第２側６５の上方に延びて位置し、それにより、弁装置６０の第２側６５に係合し、したがって、弁装置６０の第２側６５がピストン３０に対して屈曲又は移動するのを制限して、弁装置６０の第２側６５が、弁装置６０の第１側６１に対して過剰に屈曲又は変形することを防止できるようにする。
【００２０】
別法では、制限装置３７が、弁装置６０の開口６４にはまることなく、弁装置６０の外側に延出して位置してもよく、延長部分又は耳３９も、弁装置６０の内方へ延出して弁装置６０の第２側６５の上方に位置し、それにより、弁装置６０の第２側６５に係合して、弁装置６０の第２側６５がピストン３０に対して屈曲又は移動するのを制限し、したがって、弁装置６０の第２側６５が弁装置６０の第１側６１に対して過剰に屈曲又は変形することを防止できるようにする。
【００２１】
弁装置６０は、その内部に形成された内側弧状スロット６６をさらに有し、それにより、弁装置内に外周ブレード構成部分又は第１ブレード構成部分６７、及び内側ばねブレード又は第２ブレード構成部分６８を形成し、また、その内側弧状スロット６６を第１ブレード構成部分６７及び第２ブレード構成部分６８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の空気通路３２の付勢及び閉塞を行うとともに、空気がピストン３０の空気通路３２を通って流れるのを制御するために、内側又は第２ブレード構成部分６８は、ピストン３０の空気通路３２より大きい面積を有する。
【００２２】
弁装置６０は、その他方側又は第２側６５内に形成される、又は設けられる１つ又は複数の、たとえば２つの結合構成部分６９をさらに有し、これらは第１ブレード構成部分６７及び第２ブレード構成部分６８間に結合されて、第１ブレード構成部分６７及び第２ブレード構成部分６８を互いに結合するとともに、第２ブレード構成部分６８の弾性又は移動行程を増加させるようにする。別法として、図１１に示すように、弁装置６０は、その内部に形成される内側弧状スロット、及びその内部に形成される外周ブレード構成部分又は第１ブレード構成部分及び内側ばねブレード又は第２ブレード構成部分を全く有しなくてもよく、また、ピストン３０の空気通路３３の閉塞及び選択的な開放を行うために、やはり弁装置６０を使用してもよい。
【００２３】
作用を説明すると、図５〜図７に示すように、第１ブレード構成部分６７の、又は弁装置６０の他方側又は第２側６５をピストン３０の上面から離れるように移動させる、又は弾発させてもよく、また、弁装置６０の第２ブレード構成部分６８を弁装置６０の第１ブレード構成部分６７から離れるようにさらに移動させる、又は弾発させてもよく、それにより、ピストン３０に適当且つ選択的に係合し、また、ピストン３０の空気通路３２を開放可能且つ選択的に閉塞し、また、空気がピストン３０の空気通路３２を通って流れるのを効果的に制御するために、弁装置６０の第２ブレード構成部分６８が、ピストン３０の上面から離れるように移動又は弾発するためのより良好な可動性又は弾性を有することができる。改良弁装置６０は、同時係属中の米国出願に開示され、出願されている。
【００２４】
図４〜図８に示すように、ピストン３０は好ましくは、ベース部材７０を有し、周囲壁７１がそれから上方へ延出して、外周肩部７２、及びその内部の、ピストン３０の空気通路３２と連通している内側区画室７３を形成しており、また、ピストン３０は、ベース部材７０の上方に位置してその上に係合する上側カバー部材７５を有し、膨出部分７６がそれから下方に延出して、ベース部材７０の内側区画室７３内に係合し、接着剤、圧力ばめ係合、締結具又はラッチ（図示せず）などで、又は溶接処理によってベース部材７０に固定されるようになっている。別法として、上側カバー部材７５及びベース部材７０を互いに一体状に形成してもよい。
【００２５】
上側カバー部材７５からは、ペグ３３、バー３５及び制限装置３７が延出することができ、ピストン３０の空気通路３２を上側カバー部材７５及びベース部材７０の両方に貫設し、それにより、空気が空気通路３２と、ピストン３０の上側カバー部材７５及びベース部材７０の両方を通って流れるようにしてもよい。上側カバー部材７５には、膨出部分７６の周囲に形成して設けられて、ベース部材７０に向かって下方へ延出し、それにより、後述するシールリング８０の位置決め及び留め付けを行う周囲フラップ７７（図６〜図１０）をさらに設けてもよい。
【００２６】
シールリング８０は、ピストン３０のベース部材７０の周囲壁７１上又はその周囲に係合するとともに、ピストン３０のベース部材７０の外周肩部７２に係合し、それにより、シールリング８０をピストン３０の上側カバー部材７５とベース部材７０との間に安定的に留め付けて保持することができる。シールリング８０は、その上部分内に形成された内側環状溝８１及び外側環状溝８２を有し、それにより、内側環状リブ８３、中間環状リブ８４及び外側環状リブ８５を形成又は画定して、上側カバー部材７５の周囲フラップ７７がシールリング８０の内側環状溝８１内にはまって、シールリング８０をピストン３０に固定的に留め付けて保持できるようにすることが好ましい。
【００２７】
したがって、外側環状リブ８５は、シールリング８０の外周部分から上方及び外方へ自由に延出し、それにより、ピストン３０の外周部分から外へわずかに延出して、シリンダハウジング１２の内周面９０に弾性的且つ効果的に係合するようになっている（図２、図３、図９、図１０）。シールリング８０の外側環状リブ８５は、その上部分内に形成された、また好ましくはシールリング８０の底面８７に平行である平坦面８６を有し（図８）、さらに、その上部外側部分に形成されて、その平坦面８６の横に、又は隣接して形成された傾斜面８８を有する。
【００２８】
別法として、図１２に示すように、上記上側カバー部材７５は、前記上側カバー部材７５の一方側又は第１側から上方へ延出した１つ又は複数のキャッチ３３１を有してもよく、また上記弁装置６０は、上記上側カバー部材７５のキャッチ３３１を受け取るために、１つ又は複数の穴６３１を有してもよい。
【００２９】
作用を説明すると、図９及び図１０に示すように、モータ５０、ピニオン５３、歯車４０及び偏心ピン４７によってピストン３０をシリンダハウジング１２内で強制的に往復動作で移動又は摺動させる時、ピストン３０はシリンダハウジング１２に対してわずかに傾斜することがある。ピストン３０から外へわずかに延出している外側環状リブ８５は、シリンダハウジング１２の内周面９０に摺動可能に係合することができ、それにより、ピストン３０がシリンダハウジング１２に対してわずかに傾斜する時でも、ピストン３０及びシリンダハウジング１２間を適切に気密シールすることができる。
【００３０】
したがって、本発明による空気圧縮機は、空気が弁装置を通って流れる、又はシリンダハウジングに対して流出入するのを効果的に制御する改良弁装置を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による空気圧縮機の斜視図である。
【図２】空気圧縮機の、図１の２−２線に沿った部分断面図である。
【図３】空気圧縮機の動作を示す、図２と同様な別の部分断面図である。
【図４】空気圧縮機のピストン及び弁部材を示す部分分解図である。
【図５】空気圧縮機のピストン及び弁部材を示す斜視図である。
【図６】空気圧縮機の、図５の６−６線に沿った断面図である。
【図７】空気圧縮機の動作を示す、図６と同様な部分断面図である。
【図８】空気圧縮機用の改良シールリングを示す拡大部分断面図である。
【図９】空気圧縮機用の改良シールリングの動作を示す概略的な拡大平面図である。
【図１０】空気圧縮機用の改良シールリングのさらなる動作を示す、図９と同様であるが別の概略的な拡大平面図である。
【図１１】空気圧縮機のピストン及び弁部材の別の構造を示す、図４と同様な部分拡大図である。
【図１２】空気圧縮機のピストン及び弁部材を示す別の実施形態の斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１２  シリンダハウジング
３０  ピストン
７０  ベース部材
７５  上側カバー部材
８０  シールリング
８２  外側環状溝
８５  外側環状リブ
９０  シリンダハウジングの内周面
【図１】
2009115045.tif 000003
【図２】
2009115045.tif 000004
【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】
2009115045.tif 000009
【図８】
2009115045.tif 000010
【図９】
2009115045.tif 000011
【図１０】
2009115045.tif 000012
【図１１】
2009115045.tif 000013
【図１２】
2009115045.tif 000014
【外国語明細書】
2009115045000001.pdf