JP2014177168A - Gas compression apparatus and wheel with tire of using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、気体を圧縮して圧力を高めることにより高圧気体を生成する圧縮機を備えた気体圧縮装置およびこれを用いたタイヤ付き車輪の技術に関する。
The present invention relates to a gas compression apparatus including a compressor that generates high-pressure gas by compressing gas to increase pressure, and a tire-equipped wheel technology using the same.
車輪本体の回転に際し圧縮空気を生成して空気タイヤに供給する、空気タイヤの空気自動供給機構が知られている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art An air tire automatic air supply mechanism that generates compressed air and supplies it to a pneumatic tire when a wheel body rotates is known (see Patent Document 1).
この空気タイヤの空気自動供給機構においては、ハブ体の内部から空気を圧縮室内に取り込むとともに(特許文献1の明細書第47頁第16行〜第18行、図2参照)、取り込まれた空気が圧縮室に至るまでに様々な防水機構を経るよう構成されているため(特許文献1の明細書第11頁第24行〜第14頁第4行、図2、図4、図5参照)、例えば雨の日に走行したような場合でも、空気取り込み口から圧縮室に雨水等が空気と共に入るようなことを防止でき、雨水等の水が圧縮室から空気タイヤに送り込まれるのを防止することができる。
In this pneumatic tire automatic air supply mechanism, air is taken into the compression chamber from the inside of the hub body (see Patent Document 1, page 47, lines 16 to 18 and FIG. 2), and the taken-in air Is configured to pass through various waterproofing mechanisms before reaching the compression chamber (see the specification of Patent Document 1,
しかしながら、負圧により強制的に大気を取り込む以上、雨の日に走行したような場合に、大気から水分のみを完全に除去するのは困難であるし、仮に除去し得たとしても、大気を圧縮する過程で、飽和水蒸気圧との関係で圧縮室内に水分が発生する。 However, since the air is forced to be taken in by negative pressure, it is difficult to completely remove only moisture from the atmosphere when traveling on a rainy day. During the compression process, moisture is generated in the compression chamber in relation to the saturated water vapor pressure.
一方、空気タイヤに通じる空気タイヤ用圧縮空気供給路(すなわち圧縮され高圧となった空気の貯留室)と、圧縮室とは、逆止弁を介して連結され、圧縮室から貯留室に供給された空気が圧縮室に逆流しないよう構成されている(特許文献1の明細書第14頁第15行〜第23行、図3参照)。
On the other hand, a compressed air supply passage for pneumatic tires (that is, a compressed air storage chamber that is pressurized) and a compression chamber are connected via a check valve and supplied from the compression chamber to the storage chamber. The air is prevented from flowing back into the compression chamber (see the specification, page 14, line 15 to
このため、空気とともに圧縮室内に取り込まれた水分、あるいは、圧縮室内で発生した水分は、圧縮動作ごとに、圧縮空気とともに貯留室に送り込まれ、そこに蓄積される。 For this reason, the moisture taken into the compression chamber together with the air or the moisture generated in the compression chamber is sent to the storage chamber together with the compressed air for every compression operation and is accumulated therein.
そして、この蓄積された水分は、逆止弁の機能を阻害したり、走行時には遠心力等により空気タイヤの近傍まで移動し、圧縮空気とともに空気タイヤに送り込まれたりすることで、種々の障害・劣化の原因となるおそれがある。
The accumulated moisture inhibits the function of the check valve, or moves to the vicinity of the pneumatic tire by centrifugal force during traveling, and is sent to the pneumatic tire together with the compressed air, thereby causing various obstacles / May cause deterioration.
この発明は、このような従来技術における問題点を解決し、圧縮機内に存する水分などの液体成分が逆止弁を通過して貯留室に送り込まれることを防止することができる気体圧縮装置およびこれを用いたタイヤ付き車輪を提供することを目的とする。
The present invention solves such a problem in the prior art, and a gas compression device capable of preventing liquid components such as moisture existing in the compressor from passing through the check valve and being fed into the storage chamber, and the same An object of the present invention is to provide a wheel with a tire using the tire.
この発明による気体圧縮装置は、気体を圧縮して圧力を高めることにより高圧気体を生成する圧縮機と、圧縮機において生成された高圧気体を貯留する貯留室と、圧縮機と貯留室とを仕切り、圧縮機から貯留室への気体の移動を許容するとともにその逆は許容しない逆止弁と、圧縮機に設けられ、圧縮機内に存する液体成分を排出する排出弁と、を備えたこと、を特徴とする。 A gas compression device according to the present invention partitions a compressor and a storage chamber from a compressor that generates high-pressure gas by compressing the gas and increasing pressure, a storage chamber that stores high-pressure gas generated in the compressor, and the compressor. A check valve that allows gas to move from the compressor to the storage chamber and not vice versa, and a discharge valve that is provided in the compressor and discharges a liquid component existing in the compressor. Features.
本発明の特徴は、上記のように広く示すことができるが、その構成や内容は、目的および特徴とともに、図面を考慮に入れた上で、以下の開示によりさらに明らかになるであろう。
The features of the present invention can be broadly shown as described above, but the configuration and contents thereof, together with the objects and features, will be further clarified by the following disclosure in view of the drawings.
本願の第1発明による気体圧縮装置は、気体を圧縮して圧力を高めることにより高圧気体を生成する圧縮機と、圧縮機において生成された高圧気体を貯留する貯留室と、圧縮機と貯留室とを仕切り、圧縮機から貯留室への気体の移動を許容するとともにその逆は許容しない逆止弁と、圧縮機に設けられ、圧縮機内に存する液体成分を排出する排出弁と、を備えたこと、を特徴とする。 A gas compression apparatus according to a first invention of the present application includes a compressor that generates high-pressure gas by compressing gas and increasing pressure, a storage chamber that stores high-pressure gas generated in the compressor, and a compressor and a storage chamber. And a check valve that allows gas to move from the compressor to the storage chamber and not vice versa, and a discharge valve that is provided in the compressor and discharges the liquid component existing in the compressor. It is characterized by this.
したがって、圧縮機内に存する液体成分、たとえば、気体とともに圧縮機に取り込まれ、および/または、圧縮機において発生した液体成分を、圧縮機に設けられた排出弁を介して、気体圧縮装置の外部、たとえば大気中に排出することができる。 Therefore, the liquid component existing in the compressor, for example, the liquid component taken into the compressor together with the gas and / or generated in the compressor is supplied to the outside of the gas compression device via the discharge valve provided in the compressor, For example, it can be discharged into the atmosphere.
すなわち、圧縮機内に存する液体成分が逆止弁を通過して貯留室に送り込まれることを防止することができる。 That is, the liquid component existing in the compressor can be prevented from passing through the check valve and being fed into the storage chamber.
本願の第2発明による気体圧縮装置は、本願の第1発明による気体圧縮装置において、排出弁は、貯留室の内圧が予め定められた設定貯留圧以下の場合は閉弁状態を保ち、当該設定貯留圧を超えると開弁し、開弁時に、圧縮機内に存する液体成分を高圧気体とともに排出するよう構成されたこと、を特徴とする。 The gas compression device according to the second invention of the present application is the gas compression device according to the first invention of the present application. In the gas compression device according to the first invention of the present application, the discharge valve keeps the valve closed when the internal pressure of the storage chamber is equal to or lower than a predetermined set storage pressure. The valve is opened when the storage pressure is exceeded, and the liquid component existing in the compressor is discharged together with the high-pressure gas when the valve is opened.
したがって、逆止弁の開弁圧を考慮して排出弁の開弁圧を調整しておくことで、貯留室に調圧弁を設けなくても、貯留室の内圧を所望の設定貯留圧に維持することが可能となる。 Therefore, by adjusting the valve opening pressure of the discharge valve in consideration of the valve opening pressure of the check valve, the internal pressure of the storage chamber is maintained at a desired set storage pressure without providing a pressure regulating valve in the storage chamber. It becomes possible to do.
すなわち、簡略な構成でありながら、圧縮機内に存する液体成分が貯留室に送り込まれることを防止しつつ貯留室の内圧の調整を行うことが可能となる。 That is, it is possible to adjust the internal pressure of the storage chamber while preventing the liquid component existing in the compressor from being sent into the storage chamber, although the configuration is simple.
本願の第3発明による気体圧縮装置を用いたタイヤ付き車輪は、車輪本体の外周に空気入りタイヤを装着したタイヤ付き車輪であって、本願の第1ないし第2のいずれかの発明による気体圧縮装置を車輪本体に装着し、圧縮機は、車輪本体の回転に伴い気体を圧縮するよう構成され、貯留室と空気入りタイヤとを連結し、貯留室の高圧気体が空気入りタイヤに送り込まれるよう構成したこと、を特徴とする。 The wheel with a tire using the gas compression device according to the third invention of the present application is a wheel with a tire in which a pneumatic tire is mounted on the outer periphery of the wheel body, and the gas compression according to any one of the first and second inventions of the present application. The device is mounted on the wheel body, and the compressor is configured to compress the gas as the wheel body rotates, so that the storage chamber and the pneumatic tire are connected so that the high-pressure gas in the storage chamber is fed into the pneumatic tire. It is characterized by comprising.
圧縮機内に存する液体成分は、気体に比べて比重が大きいから、車輪本体の回転により発生する遠心力の作用も大きく、したがって、車輪本体に装着された貯留室に液体成分が送り込まれてしまうと、この液体成分は、遠心力により、車輪本体の外周に装着された空気入りタイヤまで容易に到達し、高圧気体とともに、空気入りタイヤの内部に送り込まれてしまう可能性が高い。 Since the liquid component existing in the compressor has a larger specific gravity than the gas, the action of centrifugal force generated by the rotation of the wheel body is large, and therefore the liquid component is sent to the storage chamber attached to the wheel body. The liquid component easily reaches the pneumatic tire mounted on the outer periphery of the wheel body by centrifugal force and is likely to be sent into the pneumatic tire together with the high-pressure gas.
このため、このような気体圧縮装置を用いたタイヤ付き車輪の場合には、液体成分が貯留室に到達する前に気体圧縮装置の外部に排出する必要性は、より大きい。 For this reason, in the case of a wheel with a tire using such a gas compression device, the necessity of discharging the liquid component to the outside of the gas compression device before reaching the storage chamber is greater.
本願の第4発明による気体圧縮装置を用いたタイヤ付き車輪は、上記第3発明による気体圧縮装置を用いたタイヤ付き車輪において、圧縮機は、ピストンの往復運動によりシリンダ容積を変化させることで気体を圧縮するよう構成され、当該タイヤ付き車輪は、車輪本体に対し相対回転可能に支持されたカムを備え、車輪本体の回転に際し、車輪本体に対し相対回転するカムによりピストンに往復運動を与えるよう構成されたこと、を特徴とする。 The tire-equipped wheel using the gas compression device according to the fourth invention of the present application is the tire-equipped wheel using the gas compression device according to the third invention, wherein the compressor changes the cylinder volume by the reciprocating motion of the piston. The tire-equipped wheel is provided with a cam supported so as to be relatively rotatable with respect to the wheel main body, and when the wheel main body is rotated, a reciprocating motion is given to the piston by the cam rotating relative to the wheel main body. It is characterized by being configured.
ピストンの往復運動によりシリンダ容積を変化させることで気体を圧縮する、いわゆるレシプロ型の圧縮機は、高い圧縮率を容易に得ることが可能であるため、低速回転でも所望圧力の高圧気体を得ることができるため好都合であるが、反面、圧縮動作に伴う液化量も多くなる。 A so-called reciprocating type compressor that compresses gas by changing the cylinder volume by the reciprocating motion of the piston can easily obtain a high compression rate, so that a high-pressure gas with a desired pressure can be obtained even at a low speed. However, on the other hand, the amount of liquefaction associated with the compression operation increases.
このため、このような気体圧縮装置を用いたタイヤ付き車輪の場合には、液体成分が貯留室に到達する前に気体圧縮装置の外部に排出する必要性は、さらに大きい。
For this reason, in the case of a wheel with a tire using such a gas compression device, the necessity of discharging the liquid component to the outside of the gas compression device before reaching the storage chamber is even greater.
この発明の一の実施形態による気体圧縮装置であるエアーポンプ10と、気体圧縮装置を用いたタイヤ付き車輪である自転車の車輪5について説明する。
An
図1は、エアーポンプ10を備えた車輪5を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing a wheel 5 provided with an
図1に示すように、車輪5は、自転車のフレーム1の前部に設けられ二股状に形成された(図示せず)前フォーク2に挟み込まれるように保持されている。すなわち、車輪5は、自転車の前輪である。もちろん、この発明は、自転車の前輪に限定されるものではなく、たとえば、自転車の後輪にも適用することができる。 As shown in FIG. 1, the wheel 5 is held so as to be sandwiched between front forks 2 (not shown) provided at the front portion of a bicycle frame 1 and formed in a bifurcated shape. That is, the wheel 5 is a front wheel of a bicycle. Of course, the present invention is not limited to the front wheel of a bicycle, and can be applied to, for example, the rear wheel of a bicycle.
車輪5は、前フォーク2の下端に設けられた一対のフォークエンド(図示せず)に対して、ハブナット3を用いて固定的に取り付けられたハブ軸4に対し、回転可能に支持されている。
The wheel 5 is rotatably supported with respect to a
すなわち、車輪5は、ハブ軸4に対し回転可能に支持され車輪5の中心に位置するハブ6と、複数のスポーク7を介してハブ6に対して固定的に連結されたリム8と、リム8の外側に固定的に装着され、車輪5の最外周に位置する、空気入りタイヤであるタイヤ9とを備えている。ハブ6、スポーク7およびリム8が、車輪本体13を構成している。
That is, the wheel 5 includes a
エアーポンプ10は、車輪本体13の略中央に固定的に取り付けられている。すなわち、エアーポンプ10は、車輪本体13の中心に位置するハブ6に取り付けられており、後述するように、エアーポンプ10において生成された高圧気体である高圧空気は、貯留室である送気管11を通り、タイヤバルブ12を介して、タイヤ9の内部に送り込まれる。
The
図2は、ハブ6に取り付けられた状態のエアーポンプ10を示す側面図である。図3は、図2におけるIII−III線部分断面図、図4は図3におけるIV−IV線断面図である。
FIG. 2 is a side view showing the
図3および図4に示すように、ハブ6は、略円筒状のハブ体20と、ハブ体20の両側に固定的にはめ込まれた一対のハブつば21と、各ハブつば21にそれぞれ固定的にはめ込まれた一対のワン22とを備えており、ハブ軸4に固定的に設けられた一対の玉押し23とワン22との間に配置された多数の鋼球24を介して、ハブ軸4に対し、回転自在にかつ、ハブ軸4の軸線方向に移動不能に保持されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
ハブ体20の略中央に貫通孔25が設けられ、貫通孔25を覆うように、ハブ体20の外周にエアーポンプ10が取り付けられている。
A through
エアーポンプ10は、略円筒状のポンプ本体30を備えている。ポンプ本体30の基端部31には、図4に示すようにハブ体20の表面に沿う形状に形成された取付け部32が延設され、取付け部32に設けられた一対の貫通孔33に挿入された一対のボルト26により、ポンプ本体30がハブ体20に固定される。
The
ポンプ本体30がハブ体20に固定された状態で、ポンプ本体30の略円筒状の内部空間34は、ハブ体20に設けられた貫通孔25を介して、ハブ体20の内部空間27と連通している。
In a state where the
ポンプ本体30の内部空間34には、たとえば合成樹脂により構成された略円柱状のピストン50が配置され、ピストン50の下端部には連結ピン51がはめ込まれ、連結ピン51の略中央にローラー52が回転自在に支持されている。
A substantially
ハブ体20の内部空間27の略中央には、ハブ軸4に対し固定的に偏芯カム28が取り付けられている。すなわち、この偏芯カム28は円筒状のカム面29を備え、カム面29の中心軸とハブ軸4の中心軸とは平行でかつ一致しないよう構成されている。
An
カム面29の一部(図3における左側の部分)を包み込むように略ドーナツ状の回転輪53が配置されている。すなわち、回転輪53の内径側に上記カム面29の一部が入り込み、相互に回動可能となっている。この回転輪53には、貫通孔54が設けられ、貫通孔54に上記連結ピン51の端部が挿入され、連結ピン51と回転輪53とは相互に回動可能となっている。
A substantially donut-shaped
したがって、ハブ軸4に対して車輪5が回転すると、すなわち、ハブ軸4に対して車輪本体13が回転すると(以下同様、図1参照。)、ローラー52が、回転輪53の誘導にしたがってカム面29を転動し、その結果、ピストン50が、ポンプ本体30の内部空間34を往復動することになる。
Therefore, when the wheel 5 rotates with respect to the
なお、この実施形態においては、ハブ軸4に対し固定的に偏芯カム28が取り付けられている場合を例に説明しているが、この発明はこれに限定されるものではない。カムの形状は偏芯カムに限定されるものではないし、カムを取り付ける部材も、ハブ軸4のように自転車の前フォーク2やフレーム1に固定的に設けられた部材に限定されるものではない。要は、カムは、車輪本体13に対し相対回転可能に支持されていればよく、車輪本体13の回転に際し、車輪本体13に対しカムが相対回転するときに、ピストン50に往復運動を与えるよう構成されていればよい。
In this embodiment, the case where the
図5は、図4に示すエアーポンプ10の拡大図であって、ピストン50が上死点にある状態を示す図面である。図6は、エアーポンプ10の拡大図であって、ピストン50が下死点にある状態を示す図面である。
FIG. 5 is an enlarged view of the
図5に示すように、ポンプ本体30の基端部31における内部空間34には、たとえば焼結合金により構成されたフランジ付き略円筒状の軸受35が圧入固定され、軸受35の内周とピストン50の外周とが、ピストン50の往復方向に対して、円滑にかつガタなく摺動するよう構成されている。
As shown in FIG. 5, a substantially
図6に示すように、ポンプ本体30の中間部における内部空間34が、エアーポンプ10の圧縮室であるシリンダ36として機能する。シリンダ36およびピストン50により圧縮機が構成されている。
As shown in FIG. 6, the
ピストン50の上端近くには、シリンダ36の内壁に対し気密的に摺動する円環状のパッキン55が取り付けられている。
Near the upper end of the
シリンダ36の下端からハブ体20の内部空間27に連通する吸気路37が形成されている。
An
ポンプ本体30の上部における内部空間34、すなわち、シリンダ36のすぐ上方には、たとえば黄銅により構成された逆止弁ホルダー40が、たとえばインサート成形により、ポンプ本体30と一体的に形成されている。
A
逆止弁ホルダー40は、有底円筒状に構成され、底部は、シリンダヘッド46として機能する。シリンダヘッド46には貫通孔41が穿設されている。
The
逆止弁ホルダー40の円筒状の内部空間には、弁座としてのオーリング42、弁としての鋼球43、弁バネとしての圧縮コイルバネ44が、シリンダヘッド46側からこの順に配置され、これらで逆止弁45を構成している。
In the cylindrical inner space of the
逆止弁45の排気側には、送気管11が結合されており、シリンダ36で圧縮された高圧空気は、シリンダヘッド46に設けられた貫通孔41、逆止弁45、送気管11、タイヤバルブ12を介して、タイヤ9内に送り込まれる(図1参照)。
The
図6に示すように、エアーポンプ10には、排出弁である排水弁60が設けられている。
As shown in FIG. 6, the
排水弁60は、ポンプ本体30の中間部やや上方にポンプ本体30と一体的に設けられた略円筒状の排水弁ホルダー70の内部空間71に配置されている。この実施形態においては、この略円筒状の内部空間71の中心線(図6に示す横方向の一点鎖線)は、ポンプ本体30の内部空間34の中心軸(図6に示す縦方向の一点鎖線)と略直交するよう構成されている。
The
排水弁ホルダー70の内部空間71は、その底部72の略中央において、ポンプ本体30に穿設された導水路73を介して、シリンダ36の上部(シリンダヘッド46近傍)に連通するよう構成されている。
The
すなわち、図5に示すように、導水路73のシリンダ36側は、シリンダ36の側壁のうち、ピストン50が上死点にあるときのパッキン55とシリンダヘッド46との間に開口するよう構成されている。この実施形態においては、導水路73のシリンダ36側の開口を、シリンダ36の側壁のうちシリンダヘッド46に隣接する部分、すなわち、シリンダ36の最上部に設けている。このように構成することで、後述のように、より確実に、シリンダ36内に存する水分を排出することが可能となる。
That is, as shown in FIG. 5, the
図6に示すように、導水路73の内径および長さは、シリンダ36の圧縮比に与える影響を少なくするために、できるだけ小さくなるよう設定されている。
As shown in FIG. 6, the inner diameter and length of the
排水弁ホルダー70の内部空間71には、たとえば合成ゴムにより構成された弁61、弁61を保持する弁ホルダー62、弁ホルダー62を介して弁61に弾性付勢力を付与する弁バネとしての圧縮コイルバネ63が、導水路73側からこの順に配置され、これらで排水弁60を構成している。
In the
圧縮コイルバネ63は、排水弁ホルダー70の内部空間71の開放端側(導水路73側と反対の側)に設けられた雌ネジ部に螺合する排水プラグ64によりその弾性付勢力を調整できるよう構成されている。弾性付勢力の調整は、排水プラグ64に設けられた排水孔65の一部または全体を、たとえば六角孔とし、六角スパナ(図示せず)で排水プラグ64を回転させることにより行うよう構成することができる。
The
排水プラグ64の外径側に設けられた雄ネジ部の一部は、上述のように、排水弁ホルダー70の内部空間71の開放端側に設けられた雌ネジ部に螺合しているが、この排水プラグ64の外径側に設けられた雄ネジ部の他の部分(排水弁ホルダー70の開放端から露出した部分)には、ナット74が螺合しており、排水プラグ64に螺合した排水弁ホルダー70とナット74とでいわゆるダブルナットを構成し、これにより、振動などによって排水プラグ64が緩むのを防止している。
A part of the male screw portion provided on the outer diameter side of the
排水弁60において、弁61は、圧縮コイルバネ63の弾性付勢力により排水弁ホルダー70の底部72に密着するよう押圧され、導水路73を塞いでいるが、シリンダ36の内圧が所定の圧力を超えた場合に開弁し、シリンダ36内の水分を、導水路73、排水弁ホルダー70の内部空間71、排水プラグ64に設けられた排水孔65を介して、エアーポンプ10の外部すなわち大気中に放出するよう構成されている。
In the
この実施形態においては、排水弁60の開弁圧は、予め定められた送気管11の内圧である設定貯留圧に、逆止弁45の開弁圧を加算した値になるよう設定されている。このように構成することで、送気管11の内圧が予め定められた設定貯留圧以下の場合は、排水弁60の閉弁状態を保つとともに、逆止弁60を介して高圧空気を送気管11に送り込み、送気管11の内圧が当該設定貯留圧を超える場合は、排水弁60を開弁し、シリンダ36内に存する水分を高圧空気とともに排出することができる。
In this embodiment, the valve opening pressure of the
このように、排水弁60の開弁圧を調整しておくことで、送気管11に調圧弁を設けなくても、送気管11の内圧を所望の設定貯留圧に維持することが可能となる。
Thus, by adjusting the valve opening pressure of the
なお、送気管11の設定貯留圧は、送気管11がタイヤ9の内部(空気室)に直接、連結されている場合には、当該タイヤ9の設定タイヤ圧(タイヤ9について予め定められた適正な空気圧)と同一値となるが、この実施形態のように、送気管11とタイヤ9の内部とが、タイヤバルブ12を介して連結されている場合は、上記設定タイヤ圧に、タイヤバルブ12の開弁圧を加算した値となる。
Note that the set storage pressure of the
つぎに、エアーポンプ10の動作について説明する。
Next, the operation of the
図1に示すように、自転車(図示せず)の走行に伴って車輪5がハブ軸4まわりに回転すると、車輪5を構成するハブ6に設けられたエアーポンプ10は、車輪5とともに、ハブ軸4を固定軸としてハブ軸4まわりに回転する。
As shown in FIG. 1, when the wheel 5 rotates around the
一方、図3および図4に示すように、エアーポンプ10を構成するピストン50の下端部に設けられたローラー52は、ハブ軸4に対して固定的に設けられた偏芯カム28のカム面29に沿って、カム面29上を転動する。
On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, the
したがって、車輪5がハブ軸4まわりに回転すると(図1参照)、図5および図6に示すように、ピストン50は、シリンダ36内で、上死点(図5に示すピストン50の位置)と下死点(図6に示すピストン50の位置)との間を、シリンダ36の軸方向に往復動することになる。この例では、車輪5が1回転する間に、ピストン50が1往復する。
Therefore, when the wheel 5 rotates around the hub axle 4 (see FIG. 1), as shown in FIGS. 5 and 6, the
ピストン50が下死点(図6に示す位置)にきたとき、シリンダ36内に、吸気路37を介して、ハブ体20の内部空間27から空気が吸い込まれる。なお。ハブ体20の内部空間27には、たとえば、図3に示す複数の鋼球24間の隙間(図示せず)を介して、ハブ体20の外部から、空気が吸い込まれる。
When the
シリンダ36内に吸い込まれた空気は、ピストン50が下死点(図6に示す位置)から上死点(図5に示す位置)に移動する過程で圧縮される。
The air sucked into the
シリンダ36内で圧縮された空気(高圧空気)は、送気管11の内圧が設定貯留圧になるまで(すなわち、タイヤ9の空気圧が設定タイヤ圧になるまで)は、図6に示す、シリンダヘッド46に設けられた貫通孔41、逆止弁45を介して、送気管11に送り込まれ、さらに、送気管11から、図1に示すタイヤバルブ12を介してタイヤ9の空気室(図示せず)に送り込まれる。
The air compressed in the cylinder 36 (high pressure air) is shown in FIG. 6 until the internal pressure of the
そして、送気管11の内圧が設定貯留圧に達すると(すなわち、タイヤ9の空気圧が設定タイヤ圧に達すると)シリンダ36内で圧縮された空気は、シリンダ36内に存する水分とともに、逆止弁45を通過することなく、図6に示すシリンダ36の上部に連通する導水路73、排水弁60、排水プラグ64を介して、エアーポンプ10の外部に放出される。
When the internal pressure of the
何らかの原因で、送気管11の内圧が設定貯留圧以下になると(すなわち、タイヤ9の空気圧が設定タイヤ圧以下になると)、シリンダ36内で圧縮された空気は、再び、逆止弁45を介して、送気管11に送り込まれ、さらに、送気管11から、タイヤバルブ12を介してタイヤ9の空気室に送り込まれる。
For some reason, when the internal pressure of the
さて、シリンダ36の圧縮時内圧(ピストン50が上死点に位置するときのシリンダ36の内圧)は、送気管11の内圧が設定貯留圧になるまで(すなわち、タイヤ9の空気圧が設定タイヤ圧になるまで)は漸増してゆき、送気管11の内圧が設定貯留圧に至った以後は最大値を維持するところ、シリンダ36内において1サイクルの空気の圧縮過程で生ずる水分は、シリンダ36の圧縮時内圧が高くなるほど多くなるから、送気管11の内圧が設定貯留圧に至った以後、すなわち、タイヤ9の空気圧が設定タイヤ圧に至った以後に生ずる分が最も多い。
The internal pressure during compression of the cylinder 36 (the internal pressure of the
そして、通常、タイヤ9の空気圧はそれほど急激に低下するものではないから、タイヤ9の空気圧がいったん設定タイヤ圧に達したあとは、自転車の走行に伴ってエアーポンプ10で生成される高圧空気は、ほとんど、タイヤ9の空気室に送り込まれることなく、エアーポンプ10の外部に放出されることになる。
Usually, since the air pressure of the tire 9 does not decrease so rapidly, the high-pressure air generated by the
上記従来技術においては、貯留室としての空気タイヤ用圧縮空気供給路に調圧弁としての圧調整部が設けられていたため、空気タイヤ用圧縮空気供給路の内圧が一定圧に至った以後の水分を多く含む圧縮空気は、逆流防止弁を通過し、空気タイヤ用圧縮空気供給路に送り込まれるが、本願発明の実施形態においては、送気管11の内圧が設定貯留圧に至った以後の水分を多く含む高圧気体は、逆止弁45を通過することなく排水弁60を介してエアーポンプ10の外部に排出されるため、好都合である。
In the above prior art, since the pressure adjusting unit as the pressure regulating valve is provided in the compressed air supply path for pneumatic tires as the storage chamber, moisture after the internal pressure of the compressed air supply path for pneumatic tires reaches a constant pressure is removed. A large amount of compressed air passes through the check valve and is fed into the compressed air supply passage for pneumatic tires. However, in the embodiment of the present invention, the amount of water after the internal pressure of the
そして、この実施形態においては、上述のように(図5参照)、導水路73のシリンダ36側は、シリンダ36の側壁のうち、ピストン50が上死点にあるときのパッキン55とシリンダヘッド46との間、すなわちシリンダヘッド46近傍に開口するよう構成されている。
In this embodiment, as described above (see FIG. 5), the
このため、エアーポンプ10における圧縮の最終過程(ピストン50が上死点に到達した時点)に至るまでにシリンダ36内において生じた水分を、導水路73を介してほとんど全て排出することができる。
For this reason, almost all of the water generated in the
しかも、図6に示すように、シリンダヘッド46は、車輪5の回転中心であるハブ軸4(図1参照)からみて、シリンダ36よりも遠心方向(図中Y1方向)に位置しているところ、シリンダ36内には、車輪5の回転に伴う遠心力が作用しているから、シリンダ36内に存する水分は、遠心方向(Y1方向)に加速され、シリンダヘッド46近傍に集まる。
Moreover, as shown in FIG. 6, the
このため、圧縮過程においてシリンダ36内において生じた水分も、吸気路37を介してシリンダ10内に取り込まれた空気に混入した水分も、シリンダヘッド46近傍に設けられた導水路73を介して排出することが、いっそう容易となる。
For this reason, the water generated in the
なお、上述の実施形態においては、タイヤ付き車輪として、自転車の車輪を例に説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。タイヤ付き車輪として、たとえば、三輪車、原動機付き自転車、二輪自動車、自動車、車椅子、リヤカーその他の車両全般に用いられるタイヤ付き車輪に、本発明を適用することができる。また、車両以外に用いられるタイヤ付き車輪、たとえば、エレベーターのガイド用車輪その他のタイヤ付き車輪にも、本発明を適用することができる。さらに、本発明に係る気体圧縮装置は、タイヤ付き車輪に用いられるものに限定されるものではない。 In the above-described embodiment, the bicycle wheel has been described as an example of the wheel with a tire, but the present invention is not limited to this. As the wheel with a tire, for example, the present invention can be applied to a wheel with a tire that is used in all types of vehicles such as a tricycle, a bicycle with a motor, a two-wheeled vehicle, an automobile, a wheelchair, a rear car, and the like. The present invention can also be applied to wheels with tires used for other than vehicles, such as elevator guide wheels and other tire-equipped wheels. Furthermore, the gas compression apparatus according to the present invention is not limited to the one used for wheels with tires.
また、上述の実施形態においては、圧縮機として、ピストンの往復運動によりシリンダ容積を変化させることで気体を圧縮するよう構成されたいわゆる往復式の圧縮機を例に説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。圧縮機として、往復式の圧縮機以外の容積式圧縮機、たとえば、スクリュー式、ロータリー式、スクロール式の圧縮機にも、この発明を適用することができる。さらに、容積式圧縮機以外の圧縮機、たとえば、遠心式の圧縮機にも、この発明を適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, as a compressor, a so-called reciprocating compressor configured to compress gas by changing a cylinder volume by a reciprocating motion of a piston has been described as an example. It is not limited to. As the compressor, the present invention can be applied to a positive displacement compressor other than the reciprocating compressor, for example, a screw type, rotary type, or scroll type compressor. Furthermore, the present invention can be applied to a compressor other than a positive displacement compressor, for example, a centrifugal compressor.
上記においては、本発明を好ましい実施形態として説明したが、各用語は、限定のために用いたのではなく、説明のために用いたものであって、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、添付のクレームの範囲において、変更することができるものである。また、上記においては、本発明のいくつかの典型的な実施形態についてのみ詳細に記述したが、当業者であれば、本発明の新規な教示および利点を逸脱することなしに上記典型的な実施形態において多くの変更が可能であることを、容易に認識するであろう。したがって、そのような変更はすべて、本発明の範囲に含まれるものである。
Although the present invention has been described above as a preferred embodiment, the terminology has been used for description rather than limitation and departs from the scope and spirit of the present invention. Without departing from the scope of the appended claims. Also, while the above describes only some exemplary embodiments of the present invention in detail, those skilled in the art will recognize the exemplary implementations described above without departing from the novel teachings and advantages of the present invention. It will be readily appreciated that many variations in form are possible. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of the present invention.
10:エアーポンプ
11:送気管
36:シリンダ
45:逆止弁
50:ピストン
60:排水弁
特許出願人 中野 隆次
出願人代理人 弁理士 田川 幸一
10: Air pump 11: Air supply pipe 36: Cylinder 45: Check valve 50: Piston 60: Drain valve
Patent Applicant Ryuji Nakano Applicant Agent Patent Attorney Koichi Tagawa
Claims (4)
圧縮機において生成された高圧気体を貯留する貯留室と、
圧縮機と貯留室とを仕切り、圧縮機から貯留室への気体の移動を許容するとともにその逆は許容しない逆止弁と、
圧縮機に設けられ、圧縮機内に存する液体成分を排出する排出弁と、
を備えたこと、
を特徴とする気体圧縮装置。 A compressor that generates high-pressure gas by compressing the gas and increasing the pressure;
A storage chamber for storing high-pressure gas generated in the compressor;
A check valve that partitions the compressor and the storage chamber, allows gas to move from the compressor to the storage chamber, and vice versa;
A discharge valve provided in the compressor, for discharging a liquid component existing in the compressor;
Having
A gas compression device characterized by the above.
前記排出弁は、前記貯留室の内圧が予め定められた設定貯留圧以下の場合は閉弁状態を保ち、当該設定貯留圧を超えると開弁し、開弁時に、前記圧縮機内に存する液体成分を高圧気体とともに排出するよう構成されたこと、
を特徴とするもの。 The gas compression device of claim 1,
The discharge valve maintains a closed state when the internal pressure of the storage chamber is equal to or lower than a predetermined set storage pressure, and opens when the internal pressure of the storage chamber exceeds the set storage pressure. Configured to discharge with high pressure gas,
It is characterized by.
請求項1ないし2のいずれかの気体圧縮装置を車輪本体に装着し、
前記圧縮機は、車輪本体の回転に伴い気体を圧縮するよう構成され、
前記貯留室と空気入りタイヤとを連結し、貯留室の高圧気体が空気入りタイヤに送り込まれるよう構成したこと、
を特徴とする、気体圧縮装置を用いたタイヤ付き車輪。 A wheel with a tire with a pneumatic tire mounted on the outer periphery of the wheel body,
The gas compression device according to any one of claims 1 to 2 is mounted on a wheel body,
The compressor is configured to compress gas with rotation of the wheel body,
The storage chamber and the pneumatic tire are connected, and the high-pressure gas in the storage chamber is configured to be fed into the pneumatic tire.
A wheel with tires using a gas compression device.
前記圧縮機は、ピストンの往復運動によりシリンダ容積を変化させることで気体を圧縮するよう構成され、
当該タイヤ付き車輪は、車輪本体に対し相対回転可能に支持されたカムを備え、車輪本体の回転に際し、車輪本体に対し相対回転するカムによりピストンに往復運動を与えるよう構成されたこと、
を特徴とするもの。 In the wheel with a tire using the gas compression apparatus of Claim 3,
The compressor is configured to compress a gas by changing a cylinder volume by a reciprocating motion of a piston,
The tire-equipped wheel includes a cam that is supported so as to be relatively rotatable with respect to the wheel body, and is configured to give a reciprocating motion to the piston by a cam that rotates relative to the wheel body when the wheel body rotates.
It is characterized by.
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