JP2006052660A

JP2006052660A - 空気圧縮機及びそれを用いたブレーカ作動防止システム

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Publication number: JP2006052660A
Application number: JP2004233401A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Iimura; 良雄飯村; Hiroaki Origasa; 博明折笠
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2006-02-23

Abstract

【課題】同一電源系統より複数の電動工具に同時に給電し運転させることが可能な空気圧縮機及び空気圧縮機を用いたブレーカ作動防止システムを提供する。また、予め優先順位が決定された特別なコンセントの使用を排除し、かつ電源ブレーカの遮断に伴う被加工物の加工ミス及び加工精度の低下を防止する。
【解決手段】空気圧縮機１の制御回路部１２は、圧縮機１の電源電圧Ｖｃを検出する電圧検出部１２３及び基準電圧を設定する起動電圧設定部１８を具備し、同一電源系統６０ｂに接続される空気圧縮機１及び丸ノコ４が同時に動作した場合、検出された電源電圧Ｖｃが所定の電圧値より低い電圧のとき、空気圧縮機１の動作を停止するように構成する。この動作により、丸ノコ４への入力電力を確保できるとともに、ブレーカ６４の電流は遮断電流値（例えば、２０Ａ）を超えないように制御され、ブレーカ６４の不用意な作動も防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は空気圧縮機のモータ駆動制御技術に関し、特に、釘打機などの空気工具を駆動する圧縮空気を生成する空気圧縮機と電動工具とを併用運転するとき、給電を行う電源系統の電源電圧の低下を防止し、かつその電源系統に配置された電源ブレーカの好ましくない作動を防止するために好適な空気圧縮機及びそれを用いたブレーカ作動防止システムに関する。

一般に、空気圧縮機は、モータの回転運動を、クランク軸を介してシリンダ内のピストンの往復運動として変換し、ピストンの往復運動によりシリンダの吸気弁から吸い込んだ空気を圧縮するように構成されている。シリンダ内で圧縮された圧縮空気は排気弁からパイプを通してタンクに吐出され、タンク内に貯留される。釘打機等の空気工具は、このタンク内に貯留された圧縮空気を利用して動作するものである。

かかる空気圧縮機は、消費電力が大きく、かつ建築現場等の同一電源系統に接続される他の丸ノコ、投光器等の電気機器と併用されることが多い。このため、しばしば建築現場等の電源系統は過負荷状態となり、その電源系統に挿入され、所定の遮断電流値を有する電源ブレーカを不用意に作動させ、同一電源系統に使用される全部の電気機器あるいは電動工具の電源を遮断させることになる。

一方、同一電源系統により複数の電動工具を併用運転する場合、その電源系統に負荷電流による電源電圧降下を生じ、丸ノコ等の電動工具においては供給電力にパワーダウンが発生して、所期の性能が発揮されないという問題も招くことになる。

図１０は、建築現場で使われている複数の電動工具類と、電源系統との関係を模式的に示した外観図である。同図において、配電盤６１は、例えば、建築現場に配設された、商用電源系統６０に接続されており、遮断電流（制限電流値）が３０アンペア（以下、単位をＡで記す）の主ブレーカ６２と、遮断電流が１５Ａの第１の枝ブレーカ６３と、遮断電流が２０Ａの第２の枝ブレーカ６４とから成る。第１の枝ブレーカ６３には２つの差込口を含むコンセント６５が接続され、第２の枝ブレーカ６４には、２つの差込口を含むコンセント６６が接続されている。

コンセント６５には、電源延長コード７０が接続され、３つの差込口を有するそのタップ７２には、電流容量が１０Ａの投光器５がプラグ５ａを介して接続される。コンセント６６にはプラグ９１を介して電源延長コード９０が接続され、３つの差込口を有するそのタップ９２には最大駆動電流が１５Ａの空気圧縮機１と、電流容量（最大駆動電流）が１０Ａの丸ノコ４が接続されている。更に、空気圧縮機１には、圧縮空気を供給するためのエアホース３ａを介して釘打機３が接続されている。

図１１は第１の従来技術に関し、図１０の２０Ａの電流制限機能を持つ枝ブレーカ６４が挿入された電源系統６０ｂのブロック図で示した従来技術である。

図１１において、電源系統６０ｂには、遮断電流値が２０Ａである枝ブレーカ６４がコンセント６６に電気的接続される。コンセント６６には電源延長コード９０が接続され、その端部にタップ（またはコンセント）９２が接続されている。タップ９２は３つの差込口（ソケット）をもち、その差込口の１つに丸ノコ４が接続され、他方の差込口にはプラグ１ｂを介して空気圧縮機１が接続されている。

空気圧縮機１は、主スイッチ１１と、圧縮空気を貯留する空気タンク１６と、圧縮空気生成部１５と、モータ１４と、モータの駆動部１２２が接続され、演算部１２１を介してモータの駆動電流を制御する制御回路部１２とを具備する。

更に、モータ１４と制御回路部１２との間には、モータ１４の回転を検出するための回転センサ１３が結合されている。一方、空気タンク１６と制御回路部１２との間には、空気タンク１６内の圧力を検出する圧力センサ１７が結合されている。

制御回路部１２は、モータ１４の回転数を検出する回転センサ１３の出力と空気タンク１６内の圧力を検出する圧力センサ１７の出力とを演算部１２１で演算し、駆動部１２２へ状況に応答した駆動信号を送り、駆動部１２２によってモータ１４を駆動する。モータ１４の駆動により圧縮空気生成部１５にて高圧空気を生成し、この圧縮空気を空気タンク１６に貯留する。空気タンク１６に蓄えられた圧縮空気は釘打機３のマガジンにセツトされた釘（図示なし）を打ち込むための動力として使用される。もし、釘打機３の使用等により空気タンク１６内の圧力が所定の値に足りない場合、あるいはモータ１４の運転を停止または低速の状態から所定の回転に駆動させたい場合等、制御回路部１２はモータ１４の駆動電流を制御する。また、制御回路部１２は、回転センサ１３あるいは圧力センサ１７の出力が異常値を検出したとき、モータ１４を停止させるように構成されている。

かかる従来の接続形態において、空気圧縮機１のタンク１６内の圧力、空気圧縮機１の駆動電流、及び丸ノコ４の駆動電流を時間に対して観測すると、図９に示すようになる。

図９から明らかなように、タンク１６内の圧力が３０ｋｇ／ｃｍ^２までに上昇すると圧縮機１は停止し、釘打機３が圧縮空気を消費して空気タンク１６内の圧力が２６ｋｇ／ｃｍ^２まで低下すると圧縮機１は再起動する。圧縮機１には電流制限機能があり、駆動中には１５Ａの最大駆動電流が流れ、停止中には空気圧縮機の制御回路部１２の維持電流がｍＡのオーダでわずかに流れる。

枝ブレーカ６４の遮断電流値（制限電流値）は２０Ａに対して、圧縮機１の最大駆動電流（電流容量）は１５Ａ、丸ノコ４の最大駆動電流（電流容量）は１０Ａなので、圧縮機１と丸ノコ４の併用はできない。他方、枝ブレーカ６３の遮断電流値は１５Ａに対して、丸ノコ４の最大駆動電流は１０Ａ、投光器５の電流容量は１０Ａなので、丸ノコ４と投光器５の併用もできない。投光器５には連続して１０Ａの電流が流れるが、圧縮機１の停止中には微小電流しか流れないので、この期間、丸ノコ４の使用は可能である。

第２の従来技術として下記特許文献１に開示された電力供給制御システムがある。この技術は、ブレーカを共有する同一電源系統に接続される電子レンジ、掃除機、エアコン等の複数の電気機器のそれぞれに動作状態を許可する電源制御回路と電源ＯＮ許可信号を送受信する送受信器を設ける。これによって、各機器の電源オン（ＯＮ）許可信号を互いに通信し合って、ブレーカの遮断電流値を超えないように同時に使う電気機器をその電気機器自身が保有する電源制御回路により制御するものである。

第３の従来技術として下記特許文献２に開示された電源遮断制御装置がある。この技術は、共有ブレーカを持つ同一の電源系統において、複数の電気機器を同時に運転させた場合に生ずるブレーカの不用意な作動を防止する技術である。この技術では、複数の電気機器が併用された場合の全電流がブレーカの許容値（遮断電流値）を超えた場合、優先順位の低い電気機器の通電を遮断し、その後、時間が経過して全電流がブレーカの許容値に対して余裕ができた場合、その優先順位の低い電気機器に通電して復旧させるものである。

なお、上記及び以下の説明に使用される電気機器の「最大駆動電流」または「電流容量」の用語は、電気機器の定格または仕様に従った電流（定格電流）、もしくは定格または仕様に従った出力（定格出力）の状態で流れる電流を含み、更に電気機器の温度上昇の防止などその他の理由により予め制限された最大の電流（許容電流）を含むものとする。また、ブレーカの「遮断電流」の用語は、ブレーカの遮断動作中に流れる電流（制限電流）の他に、その制限電流値近傍に設定される電流を含むものとする。

特開平２００１−６９６９１号公報特開平７−３３６８７１号公報

しかしながら、上述した図１１に示すような第１の従来技術に従う給電形態では、図９に示すように、空気圧縮機１の再起動時期が予測困難である。例えば、丸ノコ４が長尺の被加工物の切断を行っている場合等は、途中で切断を止めると被加工物の切断面に段差が生じてしまうため、丸ノコ４による切断を止めるわけには行かない。ブレーカの電流対時間特性のバラツキにより、運が良ければ切断完了となるが、図９のＡ点に示すように、運が悪ければブレーカが作動して、加工性の点から不都合を招くことになる。更にブレーカを復帰させる作業は、建築現場においては予想外に手数のかかるものである。例えば、ブレーカが設置された電源系統の配電盤が建物の１階に有って、建物の２階で電動工具による作業をしていた場合、ブレーカが落ちたときに１階まで降りて行きブレーカを手動で復帰させなければならない。また夜間作業で投光器を使用している場合にブレーカが作動すると、真っ暗闇の中でブレーカの所まで行ってからブレーカを手動で復帰させなければならない煩わしさがある。

上記第２の従来技術によれば、各電気機器に動作状態を許可する電源制御回路及び電源ＯＮ許可信号を送受信する送受信器を設けるためにブレーカ作動防止システムが高価なものとなる欠点がある。また、所定の電源系統の中で複数の電気機器を使用することを前提としたシステムであって、複数の電気機器の選択されたものを他の場所の電源系統で使用することは考慮されていない。従って、使用場所が頻繁に変わる電動工具等の用途には不適切である。

更に、上記第３の従来技術に従えば、上記建築現場の空気圧縮機を優先順位の低い電気機器とし、一方、上記電気丸ノコ等を不意の停止によって加工ミスに係わる優先順位の高い電気機器として見なすことによって、複数の電動工具に対する給電装置として採用可能であるが、次のような問題を有する。

即ち電気機器の遮断すべき優先順位によりコンセントまたはタップの差込口（ソケット）が異なるので、遮断すべき優先順位を間違わないように、特定のコンセントまたはタップの差込口を選択しなければならないという問題がある。もし所定のコンセントの差込口を間違った場合は加工ミスを引き起こし兼ねないという問題がある。

従って、本発明の主目的は、空気圧縮機と電動工具とを併用運転するとき、給電を行う電源系統の電源電圧の低下を防止するために好適な空気圧縮機を提供することにあり、また同一の電源系統より複数の電動工具に同時に給電し運転させることが可能な空気圧縮機を提供することにある。

本発明の他の目的は、優先順位を決定するための機構を持つ特定なコンセントや電気機器の使用を排除し、かつ電源ブレーカの遮断に伴う被加工物の加工ミス及び加工精度の低下を防止した、空気圧縮機を利用するブレーカ作動防止システムを提供することにある。

本発明の上記及びその他の目的ならびに新規な特徴は、以下の本明細書の記述及び添付図面から更に明らかにされるであろう。

本発明は、特に、空気圧縮機の最大駆動電流が他の電気機器に対して比較的に大きいことに着目し、かつ該駆動電流を断続的に停止させても、即ち空気圧縮機の動作を断続的に停止させても、空気圧縮機の機能を急激的に低下させないことに着目して、空気圧縮機の駆動電流による電源インピーダンスの電圧降下に基づき、空気圧縮機への通電及び遮断を制御するように空気圧縮機の制御回路部を構成する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、以下のとおりである。

（１）本発明の空気圧縮機によれば、空気工具を駆動する圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、前記タンク部に供給する圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するモータと、前記モータの駆動部が接続され、該駆動部を制御する制御回路部と、前記制御回路部に動作電源を給電する電源線路とから成る空気圧縮機において、前記電源線路に給電された電源電圧を検出する電源電圧検出部と、前記制御回路部に起動電圧を設定する起動電圧設定部とを有し、前記制御回路部は、前記電源電圧検出部で検出された電源電圧が前記起動電圧設定部で設定した起動電圧値より低い電圧のとき、前記モータの動作を停止させるようにしたことを特徴とする。

（２）本発明の空気圧縮機によれば、空気工具を駆動する圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、前記タンク部に供給する圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するモータと、前記モータの駆動部が接続され、該駆動部を制御する制御回路部と、前記制御回路部に動作電源を給電する電源線路とから成る空気圧縮機において、前記モータの回転数に基づき、または前記モータの回転数及び前記タンク部の圧力に基づき、前記電源線路に給電された電源電圧を検出する演算部と、前記制御回路部に起動電圧を設定する起動電圧設定部とを有し、前記制御回路部は、前記演算部で検出された電源電圧が前記起動電圧設定部で設定した起動電圧値より低い電圧のとき、前記モータの動作を停止させるようにしたことを特徴とする。

（３）本発明の上記（１）または（２）項の空気圧縮機において、前記検出された電源電圧が前記起動電圧設定部で設定した起動電圧値より高い状態から低い状態に変わったとき、前記制御回路は、所定時間の間、前記モータの動作を停止させ、前記所定時間の後、再度前記電源電圧を検出するようにしたことを特徴とする。

（４）本発明の上記（１）乃至（３）項の空気圧縮機において、前記制御回路部は、前記モータの動作の停止状態から起動状態に移るときの判定電圧を、起動状態から停止状態に移るときの判定電圧より高い値に設定するようにしたことを特徴とする。

（５）本発明のブレーカ作動防止システムによれば、空気工具を駆動する圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、前記タンク部に供給する圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するモータと、前記モータの駆動部が接続され、該駆動部を制御するための制御回路部と、前記制御回路部に動作電源を給電する電源線路とから成る空気圧縮機、及び少なくとも一つの電気機器を、所定の遮断電流値を持つブレーカを介して所定の電源を給電して動作させるブレーカ作動防止システムであって、前記空気圧縮機は、前記電源線路に給電された電源電圧を検出する電源電圧検出部と、前記制御回路部に起動電圧を設定する起動電圧設定部とを有し、前記制御回路部は、前記空気圧縮機と前記電気機器とが同時に動作した場合、前記電源電圧検出部で検出された電源電圧が前記起動電圧設定部で設定した起動電圧値より低い電圧のとき、前記モータの動作を停止させるようにしたことを特徴とする。

（６）本発明のブレーカ作動防止システムによれば、空気工具に用いられる圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、前記タンク部に供給する圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するモータと、前記モータの駆動部が接続され、該駆動部を制御する制御回路部と、前記制御回路部に動作電源を給電する電源線路とから成る空気圧縮機、及び少なくとも一つの電気機器を、所定の遮断電流値を持つブレーカを介して所定の電源を給電して動作させるブレーカ作動防止システムであって、前記空気圧縮機は、前記モータの回転数に基づき、または前記モータの回転数及び前記タンク部の圧力に基づき、前記電源線路に給電された電源電圧を検出する演算部と、前記制御回路部に起動電圧を設定する起動電圧設定部とを有し、前記制御回路部は、前記空気圧縮機と前記電気機器とが同時に動作した場合、前記演算部で検出された電源電圧が前記起動電圧設定部で設定した起動電圧値より低い電圧のとき、前記モータの動作を停止させるようにしたことを特徴とする。

本発明の空気圧縮機によれば、空気圧縮機に印加する電源電圧の低下を検出して空気圧縮機（モータ）の動作を停止させるので、空気圧縮機とその他の電動工具とを併用運転するとき、給電を行う電源系統の電源電圧の低下を防止して圧縮機以外の電動工具のパワーダウンを防止できる。また同一の電源系統により、空気圧縮機を含む複数の電動工具を同時に運転させることができる。

更に、本発明によれば、優先順位を決定するための機構を持つ特定なコンセントや電気機器の使用を排除し、かつ電源ブレーカの遮断に伴う被加工物の加工ミス及び加工精度の低下を防止した、空気圧縮機を利用するブレーカ作動防止システムを提供できる。

以下、本発明の実施形態について図１乃至図８を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、既に図面を用いて説明した従来技術と同様な機能を有する部分には従来技術と同一の符号が付されている。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る空気圧縮機を接続した電源系統のブロック図を示す。この電源系統の外観図は図１０に示したものと同一の外観図となる。即ち、図１は、図１０において、特に、商用電源の主電源系統６０より、遮断電流値（制限電流値）が２０Ａである第２の枝ブレーカ６４を介して分岐される第２の電源系統６０ｂに関する電気的配線を示している。また、図１のブロック図は、図１０の枝ブレーカ６４に関するブレーカ作動防止システムも示している。

図１において、この電源系統は、商用電源の主電源系統６０より遮断電流値が２０Ａである第２の枝ブレーカ６４を介して第２の電源系統６０ｂが接続されている。

第２の電源系統６０ｂの給電コンセント６６には、電源延長コード９０を介して、マルチタップ９２が接続されている。マルチタップ９２は３つの差込口を有し、その内の一つの差込口（一番右側に図示されたもの）には、プラグ１ｂ及び電源コード１ｃ（図１０参照）を介して、空気圧縮機１が電気的接続されている。例えば、電源延長コード９０の長さは６０メートル、電源コード１ｃの長さは２メートルの長さを持つ。

例えば、図１０に示された、プラグ９１、コード９０、及びマルチタップ９２から成る電源延長コード９０としては、電工ドラムの名称でよく知られたものがある。ドラム形式の電源延長コードは、その先端にプラグ９１を持つ電源コード９０がリール（回転部）に延長自在に巻き付けられ、そのタップ９２はドラム自体にコンセントとして形成されたものである。電源延長コード９０は、建築現場等では配電盤に接続されたコンセントより電源を供給する場合が多いので、例えば、数十メートルの長いコードを使用することになる。一方、空気圧縮機や丸ノコの駆動電流は大きな電流となるので、この電源コードの抵抗を含め、電源線路のインピーダンスが無視できなくなる。この電源インピーダンスは、例えば、６０メートルの電源コードから給電される場合、１オームの抵抗を持つ。本発明では、特に、駆動電流による電源線路の電圧降下に基づき、空気圧縮機に印加される電源電圧が変化することに着目して構成されている。

タップ９２の他の差込口（一番左側に図示されたもの）には丸ノコ４が電気的接続されている。更に、空き端子となっている残りの差込口（真中に図示されたもの）には必要により他の電動工具を接続することもできる。

空気圧縮機１は、主スイッチ１１と、モータ１４と、モータ１４の駆動により圧縮空気を生成する圧縮空気生成部１５と、圧縮空気生成部１５で生成された圧縮空気を貯留する空気タンク１６と、モータ１４の駆動部１２２が接続され、駆動部１２２の電流を制御する、電圧検出部１２３及び演算部１２１を備える制御回路部１２と、起動電圧設定部１８とを具備する。電圧検出部１２３は、圧縮機１に印加される商用電源（単相交流電源）の電圧を検出するために設けられている。モータ１４には、例えば、直流モータが使用される。

電圧検出部１２３は、コンセント６６に給電されている商用電源電圧から、圧縮機１の駆動電流による電源線路（電源延長コード９０及び圧縮機コード１ｃ）の電圧降下を差し引いた電圧を検出している。例えば、電源線路（電源延長コード）の抵抗は、上述したように、６０メートルのコードを使用した場合、１オーム程度となる。

起動電圧設定部１８は、モータ１４の運転を停止させるか否かの基準電圧を演算部１２１へ入力するために構成されている。後述から明らかにされるように、演算部１２１は、電圧検出部１２３で検出された電圧値を、起動電圧設定部１８で設定した基準電圧と比較して、圧縮機１のモータ１４の動作を停止させるか否かを判定する。

モータ１４と制御回路部１２との間には、モータ１４の回転を検出する回転センサ１３が結合されている。一方、空気タンク１６と制御回路部１２との間には、空気タンク１６内の圧力を検出する圧力センサ１７が結合されている。

制御回路部１２は、電圧検出部１２３の検出電圧と、起動電圧設定部１８の設定電圧と、モータ１４の回転数を検出する回転センサ１３の出力と、空気タンク１６内の圧力を検出する圧力センサ１７の出力とを演算部１２１で演算し、駆動部１２２へ状況に応答した駆動信号を送る。駆動部１２２はモータ１４を適宜駆動し、圧縮空気生成部１５にて高圧圧縮空気を生成し、この圧縮空気を空気タンク１６に貯留する。空気タンク１６に蓄えられた圧縮空気は、エアホース３ａ（図１０参照）を介して釘打機３へ供給されて、釘（図示なし）を打ち込むための動力として使用される。もし、圧縮機１に給電される電源電圧が低下した場合、空気タンク１６内の圧力が所定の値より高くなった場合、あるいはモータ１４の回転数が変動した場合等、制御回路部１２はモータ１４の駆動を制御する。また、制御回路部１２は、回転センサ１３あるいは圧力センサ１７の出力が異常値を検出したとき、モータ１４を停止させる機能を有する。

上記空気圧縮機１の外観を模式的に表したものを図２に示す。図２において、商用電源（例えば、１００Ｖ、５０／６０Ｈｚの単相交流電源）は電源コード１ｃによって、モータ１４に供給される。この電源は、筐体内に構成された起動電圧設定部１８とモータ１４の駆動部(図示なし)が電気的接続される制御回路部１２にも給電される。円筒形の保護カバーを有するモータ１４には、円筒形の保護カバーを有する圧縮空気生成部１５が接続されている。圧縮空気生成部１５はモータ１４により駆動されて高圧圧縮空気を生成し、これを空気通路（パイプ）２１を通して、空気タンク１６に貯留する。空気タンク１６は、紙面を横切る方向において並行に配置された一対の円筒状タンク１６より構成され、制御回路部１２と電気的接続された圧力センサ１７が結合されている。空気タンク１６には、一対の空気取出口（カプラ）１６ａが形成されている。この取出口１６ａにエアホースを接続して、釘打機等の空気工具に圧縮空気が供給される。空気取出口１６ａの近傍には圧力計１６ｂが設けられ、空気タンク１６内の圧力を表示できるように構成されている。

図３は、起動電圧設定部１８の筐体表面を拡大したものを示す。起動電圧の設定は、高中低の３つのボタン１８ａ、１８ｂ及び１８ｃから一つを選択し押圧することによって、所望の起動電圧を３段階に切替えて、設定できる。もし起動電圧の設定を２段階設定としたい場合は、図４に示すように、高低の２つのボタン１８ａ及び１８ｃのみを設けることもできる。３段階設定では、設定値を広く選択できるので、空気圧縮機以外の他の電動工具への適用範囲を拡張できる点で有利である。

一般に、空気圧縮機１の最大駆動電流は、電源のコンセントの電流容量に対応して決定される。この値は、例えば１５Ａに制限される。従って、モータ１４の入力電力は、電圧検出部１２３で検出される運転時の電源電圧Ｖｃに比例する。一方、モータ１４の必要トルクは空気タンク１６内の圧力の上昇とともに増加する。従って、モータ１４の回転数Ｎは電源電圧Ｖｃの低下と空気タンク内の圧力Ｐの上昇に伴って低下することになる。図６はこのような関係の一例を示したものである。横軸は空気タンク１６内の圧力Ｐ、縦軸はモータ１４の回転数Ｎをそれぞれ示し、モータ１４の運転時の電源電圧Ｖｃをパラメータとして示したものである。図６に示された回転数Ｎと圧力Ｐとが示す特性は、電源電圧Ｖｃを電圧検出部１２３によって直接検出しなくても、圧力Ｐと回転数Ｎとから電源電圧Ｖｃを判定または検出できることを示している。更に、圧力Ｐが、特定の範囲、例えば、２０〜３０ｋｇ／ｃｍ^２にある場合は、回転数Ｎのみによって、上記電源電圧Ｖｃを判定または検出できることを示している。従って、図５を参照にして後述される第２の実施形態では、図１に示した電圧検出部１２３を省略して構成されている。

次に、図１に示した本発明の空気圧縮機の動作について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。

図７において、主スイッチ１１をオンすると、ステップ１００からスタートする。

ステップ１０１において、起動電圧設定部１８のボタン１８ａ〜１８ｃの一つによって予め設定した起動電圧を演算部１２１に取り込み、基準電圧Ｖｒｅｆとして記憶する。基準電圧Ｖｒｅｆは、例えば、ボタン１８ａ、１８ｂ、及び１８ｃに対応する電圧８０ボルト（以下、単位をＶと記す）、７０Ｖ及び６０Ｖのいずれか一つの電圧に設定される。

ステップ１０２において、空気タンク１６内の圧力Ｐが最高圧力の３０ｋｇ／ｃｍ^２より大きいか否かを判定する。判定がＹＥＳの場合、即ち、圧力Ｐが最高圧力３０ｋｇ／ｃｍ^２より大きい場合、空気タンク１６は満タンなので、ステップ１１２の処理に進み、制御回路部１２はモータ１４を停止させる。

ステップ１１２の処理の後、ステップ１１３へ進み、空気タンク１６内の圧力Ｐが最低圧力の２６ｋｇ／ｃｍ^２より大きいか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、即ち２６ｋｇ／ｃｍ^２より大きい場合、圧力の低下を待ち続ける。逆に、判定がＮＯの場合即ち２６ｋｇ／ｃｍ^２以下の場合、ステップ１０３へ進みモータ１４を起動させる。

上記ステップ１０２において、判定がＮＯの場合、即ち、圧力Ｐが最高圧力３０ｋｇ／ｃｍ^２に達していない場合、ステップ１０３に進み、モータ１４を起動させる。

次に、ステップ１０４ａに進み、電圧検出部１２３により電源電圧Ｖｃを検出する。この電圧検出は後述する第２の実施形態では、空気タンク１６内の圧力Ｐとモータ１４の回転数Ｎに基づき演算することによって、電源電圧Ｖｃを検出している。

ステップ１０５において、電源電圧Ｖｃが起動電圧の設定値（基準電圧値）Ｖｒｅｆより高いか否かを判定する。判定がＹＥＳの場合、即ちモータ１４の起動中の電源電圧Ｖｃが設定値Ｖｒｅｆより高い場合、上記ステップ１０２へ戻って、上述のステップを繰り返す。判定がＮＯの場合、即ちモータ１４の起動中の電源電圧Ｖｃが設定値Ｖｒｅｆ以下の場合、ステップ１０６へ進み、モータ１４を停止させるための処理を行う。

ステップ１０７の処理において、３０秒タイマをリセットし、ステップ１０８の処理へ進み、３０秒タイマのカウントをスタートさせる。

次に、ステップ１０９において、３０秒タイマのタイムアップを判定する。この判定がＹＥＳの場合、即ち電源電圧Ｖｃの設定値Ｖｒｅｆ以下への低下が３０秒以上経過した場合、ステップ１１０へ進み、モータ１４が停止中にある電源電圧Ｖｃをチェックする。判定がＮＯの場合、ステップ１０９へ戻ってタイムアップするのを待つ。

ステップ１１０において、モータ１４が停止中にある電源電圧Ｖｃを再度チェックする。このステップでは、モータ１４の停止中に電源電圧Ｖｃが若干上昇するので、この上昇分αを加味して設定値Ｖｒｅｆにαを足した値（Ｖｒｅｆ＋α）を基準値として、電源電圧Ｖｃと比較する。通常、このαは０から１０Ｖまでの範囲である。ステップ１１０における判定がＮＯの場合、即ち圧縮機１以外の電気機器の使用により電源電圧Ｖｃが所定値よりも低い場合、モータ１４を起動させることなくステップ１０７へ戻って、更に３０秒の時間を待つ。ステップ１１０における判定がＹＥＳの場合、即ち電源電圧Ｖｃが所定値よりも高い場合、ステップ１１１の処理へ進み、モータ１４を起動させ、ステップ１０２へ戻る。

上述の３０秒間隔のリトライ動作及び基準電圧の加味量αの増加は、圧縮機１が頻繁に起動または停止を繰り返すことを防ぐために設けたもので、ブレーカの遮断特性など電源系統の事情により、その時間（３０秒）及び加味量（α）を適宜変更することができる。これにより使い勝手の向上を図ることができる。

以上のフローチャートによる動作の説明から明らかなように、圧縮機１と他の電気機器４とが併用される場合、空気圧縮機１に給電される電源電圧を検出することにより、自動的に圧縮機１を停止させることができる。これにより、空気圧縮機以外の他の電気機器の使用時に、電源電圧が連続して大きく降下するのを防止できる。同時に、ブレーカ６４に流れる電流を遮断電流値（２０Ａ）以下に抑えることができるので、ブレーカ６４の不用意な作動を防止できる。

次に、上述した動作に基づき、空気圧縮機と丸ノコとを同一電源系統で同時に運転させた場合の具体例について、図８を参照しながら説明する。この具体例ではコンセント６６に供給される商用電源の電源電圧は１００Ｖ、起動電圧設定部１８の設定電圧Ｖｒｅｆは８０Ｖ、モータ１４の停止時の電圧上昇加味量αは０Ｖである。また、電源延長コード９０が持つ抵抗は１オームである。この値は、導体断面積が２ｍｍ^２で、長さが約６０メートルの電源延長コードが持つ抵抗に相当する。その結果、電源延長コード９０に丸ノコ４の電流１０Ａが流れた場合、１０Ｖの電圧降下を生じ、電圧検出部１２３で検出される電圧Ｖｃは、１００Ｖ−１０Ｖ＝９０Ｖとなる。一方、空気圧縮機１の電流１５Ａが流れた場合、１５Ｖの電圧降下を生じ、電圧検出部１２３で検出される電圧Ｖｃは、１００Ｖ−１５Ｖ＝８５Ｖとなる。

図８において、横軸は時間軸を表し、縦軸は、空気タンク１６内の圧力、圧縮機１の駆動電流、丸ノコ４の駆動電流、及び電圧検出部１２３（または図５の演算部１２１）で検出された電源電圧をそれぞれ表す。

空気タンク１６内の圧力が零の状態で主スイッチ１１がオン（ＯＮ）されると、タンク内の圧力は３０ｋｇ／ｃｍ^２のａ点まで上昇し、モータ１４の回転（駆動）は停止する。このとき、圧縮機１の駆動電流は、タンク１６内の圧力の上昇とともに増加するが、制御回路部１２の電流制限機能により、圧縮機の最大駆動電流は１５Ａに抑えられる。釘打機３の使用によりタンク１６内の圧力が減少し、ｂ点で２６ｋｇ／ｃｍ^２以下に下がると、モータ１４が再起動し、タンク１６内の圧力は、再び３０ｋｇ／ｃｍ^２のｃ点まで上昇し、モータ１４の回転が止まる。

ｃ〜ｄ〜ｅ間において、圧縮空気の使用量が多くなっている場合を示している。ｄ点で２６ｋｇ／ｃｍ^２まで減少すると、モータ１４が再起動して空気タンク１６内の圧力を大きくしようとするが、圧縮空気の使用量がモータ１４による圧縮空気生成量を上回るので、モータ１４の回転にもかかわらず、空気タンク１６内の圧力はｅ点まで減少する。

ｅ点で丸ノコ４が使用され始めると、電源線路９０に流れる電流は、圧縮機駆動電流１５Ａ＋丸ノコ駆動電流１０Ａ＝全電流２５Ａとなるので、圧縮機の電源電圧Ｖｃは、１００Ｖ−２５Ｖ＝７５Ｖとなる。この電源電圧Ｖｃ＝７５Ｖは、起動電圧設定部１８の設定電圧８０Ｖより小さい電圧（Ｖｃ＝７５Ｖ＜８０Ｖ）となるので、モータ１４は停止し、丸ノコ４のみが駆動する。従って、電源線路（電源延長コード）９０に流れる電流は１０Ａとなる。モータ１４の回転が停止されると、同時に３０秒タイマがスタートし、３０秒間モータ１４の回転停止が継続する。モータ１４が停止すると、枝ブレーカ６４に流れる全電流は１０Ａとなるので、遮断電流値が２０Ａのブレーカ６４は作動することはない。丸ノコ４が継続して使用される時間は、通常３０秒以下であるので、ｆ点で丸ノコ４の使用が止まる。

丸ノコ４のみが駆動している間にも釘打機３の使用によりタンク１６内の圧力が減少し、ｆ点で丸ノコ４の使用を止めた後も、なおタンク１６内の圧縮空気の使用量は多いためにｆ〜ｇ〜ｈ間は、ｄ〜ｅ間と同様にタンク１６内の圧力が減少する。このとき、電源電圧Ｖｃは、丸ノコ４の使用を止めたので、Ｖｃ＝１００Ｖとなる。

ｇ点で３０秒タイマがタイムアップすると電源電圧Ｖｃ＝１００Ｖ＞８０Ｖで、かつタンク１６内の圧力が２６ｋｇ／ｃｍ^２となるのでモータ１４が再起動する。

ｈ点で釘打機３の使用を止めると、タンク１６内の圧力は上昇し、３０ｋｇ／ｃｍ^２のｉ点まで上昇し、モータ１４の回転が止まる。

ｉ点で釘打機３の使用を再開すると、タンク１６内の圧力が減少し、ｊ点で２６ｋｇ／ｃｍ^２まで減少する。この時点においては、丸ノコ４が回転中で圧縮機１が再起動すると、電源線路９０に流れる電流は１０Ａ＋１５Ａ＝２５Ａになるので、圧縮機１側で検出される電源電圧Ｖｃは、Ｖｃ＝１００Ｖ−２５Ｖ＝７５Ｖ＜８０Ｖとなり、モータ１４の回転は停止し、丸ノコ４だけが駆動するようになる。これにより、電源線路９０に流れる電流は１０Ａとなる。

ｊ〜ｋ間では、３０秒タイマの機能により圧縮機１は停止し、その間に丸ノコ４の使用が終わる。

ｋ点で３０秒タイマがタイムアップすると、電源電圧Ｖｃ＝１００Ｖ＞８０Ｖで、かつタンク１６内の圧力が２６ｋｇ／ｃｍ^２以下となるので、モータ１４が再起動し、それによってタンク１６内の圧力は上昇し、３０ｋｇ／ｃｍ^２のｉ点まで上昇してモータ１４の回転が止まる。

ａ〜ｂ間及びｉ〜ｊ間で丸ノコ４が使われている電流が電源線路９０へ流れて１０Ａとなるが、この電流はブレーカ６４の遮断電流値２０Ａより低い電流なので、ブレーカ６４が作動することはない。同様に、ｅ〜ｇ間及びｊ〜ｋ間での丸ノコ４の使用についても、ブレーカ６４は作動することはない。

以上の動作より明らかのように、空気圧縮機１と他の電気機器（例えば、丸ノコ４）とが併用される場合には、圧縮機１が自動的に停止するので、ブレーカ６４には遮断電流値（制限電流値）２０Ａを超える電流が連続的に流れることはない。従って、ブレーカ６４の作動が防止できる。同時に、他の電動工具４に給電される電源電圧（Ｖｃ）が設定値８０Ｖ以上に確保できるので、著しい電圧降下によるパワーダウンを防止できる。

以上の実施形態では起動電圧設定部１８の設定電圧Ｖｒｅｆを８０Ｖに設定したが、上記設定ボタン１８ａ、１８ｂ及び１８ｃの選択により適宜設定することができる。例えば、設定電圧Ｖｒｅｆを低い電圧６０Ｖに設定して空気圧縮機１を優先的に使用することもできる。

本発明によれば、電源線路から圧縮機への給電を優先的に停止させるように空気圧縮機及びブレーカ作動防止システムを構成したので、作業優先度の高い電動工具を優先的に使用できるとともに、空気圧縮機を含む複数の電動工具を効率的に使用できる電源系統を提供できる。また、空気圧縮機を利用してブレーカによる電源系統の不用意な作動（遮断）を防止したので、特に、建築現場等の複数の電動工具を使用する電源系統に適用して、加工ミスの排除及び加工精度の向上を図ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を、第１の実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

図５は本発明の第２の実施形態を示す。図１に示した上記第１の実施形態では、空気圧縮機の電源電圧Ｖｃを電圧検出部１２３で直接検出した例を示したが、図６に示された回転数Ｎと圧力Ｐとが示す特性は、電源電圧Ｖｃを電圧検出部１２３によって直接検出しなくても、圧力Ｐと回転数Ｎとから電源電圧Ｖｃを判定または検出できることを示している。更に、圧力Ｐが、特定の範囲、例えば、２０〜３０ｋｇ／ｃｍ^２にある場合は、モータの回転数Ｎのみによって、上記電源電圧Ｖｃを判定または検出できることを示している。従って、図５に示した第２の実施形態では、図１に示した電圧検出部１２３を省略して構成されている。この第２の実施形態に係る動作のフローチャートも、図７のステップ１０４ａを除き、図７で示したものと全く同一となる。即ち、図７のステップ１０４ａは電圧検出部がある場合を前提にしているので、ステップ１０４ａは、図７のステツプ１０４ｂに置き換えられる。これによって、上記第１の実施形態と同一の機能及び効果を得ることができる。

上述の実施形態では、空気圧縮機１以外の他の電動工具として丸ノコ４を１台のみ使用した例について説明したが、他の電動工具として複数の工具を用いることもできる。他の電気機器としてインパクトドライバ、振動ドリル、グラインダ等の電動工具を併用した場合についても、上述と同様に構成し、同様な効果を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る空気圧縮機及びブレーカ作動防止システムを示すブロック図。本発明に係る空気圧縮機を示す外観図。本発明に係る空気圧縮機の起動電圧設定部の一例を示す外観図。本発明に係る空気圧縮機の起動電圧設定部の他の例を示す外観図。本発明の第２の実施形態に係る空気圧縮機及びブレーカ作動防止システムを示すブロック図。本発明の空気圧縮機の特性図に係り、縦軸にモータの回転数、横軸に空気タンクの内圧力を電源電圧のパラメータとして表した特性図。本発明の第１及び第２の実施形態に係る空気圧縮機の動作のフローチャート。本発明に係るブレーカ作動防止システムにおける、空気圧縮機のタンク内圧力、電源電圧及び駆動電流、ならびに丸ノコの駆動電流の対時間軸の特性図。従来技術の電源系統による空気圧縮機のタンク内圧力、電源電圧及び駆動電流ならびに丸ノコの駆動電流の対時間軸の特性図。同一電源系統から複数電動工具への給電形態の外観図。従来技術に従う同一電源系統から複数電動工具への給電形態のブロック図。

符号の説明

１空気圧縮機１ｂプラグ１ｃ電源コード
１１主スイッチ１２制御回路部１２１演算部
１２２駆動部１２３電圧検出部１３回転センサ
１４モータ１５圧縮空気生成部１６空気タンク
１６ａ空気取出口（カプラ）１６ｂ圧力計１７圧力センサ
１８起動電圧設定部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ起動電圧設定ボタン
２１空気通路（パイプ）３釘打機４丸ノコ４ａプラグ
５投光器５ａプラグ６０主電源系統
６０ａ、６０ｂ枝電源系統６１配電盤６２主ブレーカ
６３、６４枝ブレーカ６５、６６コンセント７０電源コード
７１プラグ７２タップ９０電源延長コード（電源線路）
９１プラグ９２タップ

Claims

空気工具を駆動する圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、前記タンク部に供給する圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するモータと、前記モータの駆動部が接続され、該駆動部を制御する制御回路部と、前記制御回路部に動作電源を給電する電源線路とから成る空気圧縮機であって、
前記空気圧縮機は、前記電源線路に給電された電源電圧を検出する電源電圧検出部と、前記制御回路部に起動電圧を設定する起動電圧設定部とを有し、
前記制御回路部は、前記電源電圧検出部で検出された電源電圧が前記起動電圧設定部で設定した起動電圧値より低い電圧のとき、前記モータの動作を停止させるようにしたことを特徴とする空気圧縮機。
空気工具を駆動する圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、前記タンク部に供給する圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するモータと、前記モータの駆動部が接続され、該駆動部を制御する制御回路部と、前記制御回路部に動作電源を給電する電源線路とから成る空気圧縮機であって、
前記空気圧縮機は、前記モータの回転数に基づき、または前記モータの回転数及び前記タンク部の圧力に基づき、前記電源線路に給電された電源電圧を検出する演算部と、前記制御回路部に起動電圧を設定する起動電圧設定部とを有し、
前記制御回路部は、前記演算部で検出された電源電圧が前記起動電圧設定部で設定した起動電圧値より低い電圧のとき、前記モータの動作を停止させるようにしたことを特徴とする空気圧縮機。
前記検出された電源電圧が前記起動電圧設定部で設定した起動電圧値より高い状態から低い状態に変わったとき、前記制御回路は、所定時間の間、前記モータの動作を停止させ、前記所定時間の後、再度前記電源電圧を検出するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気圧縮機。
前記制御回路部は、前記モータの動作の停止状態から起動状態に移るときの判定電圧を、起動状態から停止状態に移るときの判定電圧より高い値に設定するように構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の空気圧縮機。
空気工具を駆動する圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、前記タンク部に供給する圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するモータと、前記モータの駆動部が接続され、該駆動部を制御する制御回路部と、前記制御回路部に動作電源を給電する電源線路とから成る空気圧縮機、及び少なくとも一つの電気機器を、所定の遮断電流値を持つブレーカを介して所定の電源を給電して動作させるブレーカ作動防止システムであって、
前記空気圧縮機は、前記電源線路に給電された電源電圧を検出する電源電圧検出部と、前記制御回路部に起動電圧を設定する起動電圧設定部とを有し、
前記制御回路部は、前記空気圧縮機と前記電気機器とが同時に動作した場合、前記電源電圧検出部で検出された電源電圧が前記起動電圧設定部で設定した起動電圧値より低い電圧のとき、前記モータの動作を停止させるようにしたことを特徴とするブレーカ作動防止システム。
空気工具を駆動する圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、前記タンク部に供給する圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するモータと、前記モータの駆動部が接続され、該駆動部を制御する制御回路部と、前記制御回路部に動作電源を給電する電源線路とから成る空気圧縮機、及び少なくとも一つの電気機器を、所定の遮断電流値を持つブレーカを介して所定の電源を給電して動作させるブレーカ作動防止システムであって、
前記空気圧縮機は、前記モータの回転数に基づき、または前記モータの回転数及び前記タンク部の圧力に基づき、前記電源線路に給電された電源電圧を検出する演算部と、前記制御回路部に起動電圧を設定する起動電圧設定部とを有し、
前記制御回路部は、前記空気圧縮機と前記電気機器とが同時に動作した場合、前記演算部で検出された電源電圧が前記起動電圧設定部で設定した起動電圧値より低い電圧のとき、前記モータの動作を停止させるようにしたことを特徴とするブレーカ作動防止システム。