JP2015081547A - 空気圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】共振現象による空気取出し部の振動を低減することの可能な小型な空気圧縮機を提供する。
【解決手段】空気取出し部（減圧弁９ａ,９ｂ、圧力調整用ハンドル７ａ,７ｂ、ソケットホルダ６ａ,６ｂ、圧力計１０ａ,１０ｂ、カプラ１１ａ,１１ｂ等の部品組）の固有振動数を高めるために、ソケットホルダ６ａ,６ｂは、サポートバー５によって相互に連結（接続）されている。サポートバー５により、空気取出し部の固有振動数は、モータ４の回転数の２倍成分の１.２倍となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば釘打機等の空気工具を駆動するために必要な圧縮空気を生成するのに好適な空気圧縮機に関する。

建築現場などでは、圧縮空気の圧力で釘やネジを木材などに打ち込む携帯型の空気工具が広く使用されている。一般に、空気工具等を駆動する空気圧縮機は、モータ等の駆動部の回転軸の回転運動を、圧縮部のクランク軸を介してシリンダ内のピストンの往復運動に変換し、ピストンの往復運動によって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る。シリンダ内で圧縮された圧縮空気はシリンダの排気弁からパイプを通して空気タンクに吐出され、空気タンク内に貯留される。気体を高い圧力まで圧縮する場合には、段階的に圧力をあげていく多段式往復動圧縮機が一般的に用いられている。空気タンク内に貯留された高圧の圧縮空気は、空気タンクに取り付けられた減圧弁により適正圧力へ調整され、エアホースを介して空気工具等へ供給される。このような空気圧縮機は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１３−４０５８６号公報

空気タンク内の圧縮空気を外部に取り出す空気取出し部（減圧弁や圧力計、空気取出し口などの部品組）は、全体として空気タンクから細長く延びる構成のため、共振現象により大きく振動することがあった。固有振動数を共振現象が発生しないように、空気取出し部を大型化する又は重量を増やすことが考えられるが、この場合、空気圧縮機が大型化や高価になるものであった。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、共振現象による空気取出し部の振動を低減することの可能な小型な空気圧縮機を提供することにある。

本発明のある態様は、空気圧縮機である。この空気圧縮機は、
圧縮空気を貯留する空気タンクと、前記空気タンク内の圧縮空気を外部に取り出す第１及び第２の空気取出し部とを備え、
前記第１及び第２の空気取出し部は、前記空気タンクから別々に延び、かつ相互にサポートバーで連結されている。

前記第１及び第２の空気取出し部はそれぞれ、前記空気タンク内の圧縮空気を所定の圧力に減圧する減圧弁と、減圧後の空気圧を回転することで指し示す指針を有する圧力計とを有してもよい。

前記第１及び第２の空気取出し部はそれぞれ、前記減圧弁に接続されると共に空気取出し口を保持するソケットホルダを有し、前記第１及び第２の空気取出し部の前記ソケットホルダ同士が前記サポートバーで連結されていてもよい。

前記空気タンクに取り付けられたフレームに第１及び第２の補助支持脚が立設され、前記第１及び第２の補助支持脚が前記第１及び第２の空気取出し部の前記ソケットホルダをそれぞれ支持してもよい。

前記空気タンクが第１及び第２の空気タンクを含み、前記第１及び第２の空気取出し部の一方が前記第１の空気タンクから延び、他方が前記第２の空気タンクから延びてもよい。

前記サポートバーの断面は、横方向が開放されたコの字型であってもよい。

前記サポートバーが、前記第１及び第２の空気取出し部の間を直線的に渡してもよい。

前記第１及び第２の空気取出し部を相互に接続する配管を備えてもよい。

前記サポートバーは、外径が６ｍｍで厚さが１ｍｍの配管と比較して、引っ張り強度が６倍以上であってもよい。

前記サポートバーは、外径が６ｍｍで厚さが１ｍｍの配管と比較して、横方向の曲げ強度が１００倍以上であってもよい。

前記サポートバーは、外径が６ｍｍで厚さが１ｍｍの配管と比較して、ねじり強度が５０倍以上であってもよい。

前記サポートバーを設けない場合と比較して、前記第１及び第２の空気取出し部の固有振動数が１.２倍以上であってもよい。

前記サポートバーを設けたことで、前記第１及び第２の空気取出し部の固有振動数が、駆動部の回転数の２倍成分の１.２倍以上となっていてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、共振現象による空気取出し部の振動を低減することの可能な小型な空気圧縮機を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る空気圧縮機１の斜視図。 空気圧縮機１の、カバー２６を外した状態の斜視図。 図２の要部拡大図。 図３のサポートバー５の斜視図。 図４においてサポートバー５を長さ方向中間部で切断した斜視断面図。 サポートバー５の寸法説明図。 図３の配管１９の断面図（寸法説明図）。 空気取出し部（減圧弁９ａ,９ｂや圧力計１０ａ,１０ｂ、カプラ１１ａ,１１ｂなどの部品組）の固有振動数ωとモータ４の回転数の２倍成分ωnとの比率（ω／ωn）に対する、空気取出し部の振幅倍率の特性図。 比較例１に係る空気圧縮機の要部拡大図であり、図３の構成からサポートバー５、補助支持脚１２ａ,１２ｂ、及び配管１９を取り除いた構成の要部拡大図。 比較例２に係る空気圧縮機の要部拡大図であり、図３の構成からサポートバー５及び配管１９を取り除いた構成の要部拡大図。 比較例３に係る空気圧縮機の要部拡大図であり、図３の構成からサポートバー５を取り除いた構成の要部拡大図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施の形態に係る空気圧縮機１の斜視図である。図２は、空気圧縮機１の、カバー２６を外した状態の斜視図である。なお、図２において把持部３１ａの図示は省略している。図３は、図２の要部拡大図である。図４は、図３のサポートバー５の斜視図である。図５は、図４においてサポートバー５を長さ方向中間部で切断した斜視断面図である。図６は、サポートバー５の寸法説明図である。図７は、図３の配管１９の断面図（寸法説明図）である。

空気圧縮機１は、一定の間隔を隔てて平行に配置され、圧縮空気を貯留する一対の空気タンク２ａ,２ｂと、外部より吸入した空気を圧縮して空気タンク２ａ,２ｂに供給する圧縮部３と、圧縮部３に連結され圧縮部３を駆動するモータ４とを有し、モータ４の軸方向が空気タンク２ａ,２ｂの長手方向と略直交するように、モータ４と圧縮部３が一対の空気タンク２ａ,２ｂの上方に配置されている。モータ４の回転軸の一端側には冷却ファン８ａが設けられ、他端側には冷却ファン８ｂが設けられる。冷却ファン８ａ,８ｂはモータ４と一体に回転する。

一対の空気タンク２ａ,２ｂの長手方向において圧縮部３及びモータ４と隣接して、空気取出し部としての、減圧弁９ａ,９ｂと、圧力調整用ハンドル７ａ,７ｂと、ソケットホルダ６ａ,６ｂと、圧力計１０ａ,１０ｂと、カプラ１１ａ,１１ｂとが設けられる。減圧弁９ａ,９ｂは、空気タンク２ａ,２ｂの上方に設けられて空気タンク２ａ,２ｂに接続され、空気タンク２ａ,２ｂ内の圧縮空気を所定の圧力に減圧する。減圧弁９ａ,９ｂは、例えばアルミ等の金属製の配管１９によって相互に接続されている。圧力調整用ハンドル７ａ,７ｂは、減圧弁９ａ,９ｂの上方に設けられる。作業者は圧力調整用ハンドル７ａ,７ｂを回して減圧弁９ａ,９ｂの圧力を調整することができる。ソケットホルダ６ａ,６ｂは、減圧弁９ａ,９ｂに接続され、圧力計１０ａ,１０ｂ及びカプラ１１ａ,１１ｂを支持する。ソケットホルダ６ａ,６ｂは、サポートバー５によって相互に連結（接続）されている。サポートバー５はソケットホルダ６ａ,６ｂに対して例えば溶接による固定される。サポートバー５の役割は後述する。空気タンク２ａ,２ｂに取り付けられたフレーム２０には、補助支持脚１２ａ,１２ｂが立設される。補助支持脚１２ａ,１２ｂは、ソケットホルダ６ａ,６ｂを支持する。圧力計１０ａ,１０ｂは、ソケットホルダ６ａ,６ｂから上方に延びるように設けられ、減圧弁９ａ,９ｂによって減圧された圧縮空気の空気圧を測定し表示する。圧力計１０ａ,１０ｂは、圧力に応じて指針が回転し、指針周辺に設けられた目盛を指し示すことで、圧力を表示する構成をしている。カプラ１１ａ,１１ｂは、圧縮空気取出し口として機能する。作業者は、図示しない高圧用エアホースによりカプラ１１ａ,１１ｂと図示しない釘打機等の空気工具を接続することで、圧縮空気を利用して空気工具を動作させ、適宜作業を行うことが可能となる。

圧縮部３は、内部にクランク機構を有し、モータ４による回転運動を、水平対向する第１シリンダ１５ａ及び第２シリンダ１５ｂ内を往復する不図示のピストンの往復運動に変換する。圧縮部３において外部の空気が吸入されると、まず第１シリンダ１５ａ（低圧側シリンダ）で圧縮され、第１シリンダ１５ａで圧縮された空気は第２シリンダ１５ｂ（高圧側シリンダ）に供給され、第２シリンダ１５ｂで更に圧縮された空気が空気タンク２ａ,２ｂに蓄えられる。

図１に示すように、空気タンク２ａ,２ｂ上方には圧縮部３、モータ４等の構成部品を覆うカバー２６が配置され、空気タンク２ａ,２ｂに対して固定される。空気タンク２ａ,２ｂの長手方向の両端部には空気圧縮機１を運搬するための把持部３１ａ,３１ｂが設けられる。カバー２６には空気圧縮機１を作動させる図示しない電源スイッチ等を有する操作パネル２８が設けられる。空気タンク２ａ,２ｂには地面との直接接触を防止して保護するための脚部３２が設けられる。

図４〜図６に示すように、サポートバー５の断面は、横方向（圧縮部３及びモータ４側）が開放されたコの字型である。サポートバー５は、ソケットホルダ６ａ,６ｂ間を直線的に渡す。サポートバー５は金属製、例えば鉄製である。図６に示すように、サポートバー５は、本実施の形態の例では厚さ１.６ｍｍ、高さ２１ｍｍ、幅１１.６ｍｍである。一方、図７に示すように、配管１９は、断面円形であり、厚さ１ｍｍ、外径６ｍｍである。サポートバー５は、後述の固有振動数を高める観点から、配管１９と比較して、引っ張り強度が６倍以上（好ましくは１２倍以上）、横方向の曲げ強度が１００倍以上（好ましくは２００倍以上）、ねじり強度が５０倍以上（好ましくは１００倍以上）であることが望ましい。サポートバー５のコの字型の断面形状や図６に示した寸法は、これら強度の要件を満たす条件の例示である。

サポートバー５は、空気取出し部（減圧弁９ａ,９ｂ、圧力調整用ハンドル７ａ,７ｂ、ソケットホルダ６ａ,６ｂ、圧力計１０ａ,１０ｂ、カプラ１１ａ,１１ｂ等の部品組）の固有振動数を高めるために設けられる。図１及び図２に示すように、圧力調整用ハンドル７ａ,７ｂ及び圧力計１０ａ,１０ｂは、作業者が操作しやすい又は見やすいように、空気タンク２ａ,２ｂから上方に一定以上の高さの位置に存在する。このため、空気取出し部は、全体として細長く上方に延びた形状となり、ある固有振動数を持つことになる。この固有振動数[Hz]がモータ４の回転数[Hz]又はその２倍成分に近いと、共振現象により振動が大きくなり、圧力計１０ａ,１０ｂの測定値の読取りが困難になる等の問題がある。図９〜図１１に示す、サポートバー５が無い比較例の構成では、空気取出し部の固有振動数がモータ４の回転数の２倍成分に近くなり、共振現象により振動が大きくなることがある。そこで本実施の形態では、サポートバー５を設けることにより空気取出し部の固有振動数を高め、共振現象による振動を小さくする。

図８は、空気取出し部（減圧弁９ａ,９ｂや圧力計１０ａ,１０ｂ、カプラ１１ａ,１１ｂなどの部品組）の固有振動数ωとモータ４の回転数の２倍成分ωnとの比率（ω／ωn）に対する、空気取出し部の振幅倍率の特性図である。図８より、空気取出し部の固有振動数ωをモータ４の回転数の２倍成分ωnの１.２倍（≒モータ４の回転数の２.４倍）にすれば、１倍（ω＝ωn）の場合と比較して共振現象による振幅を顕著に小さくする（例えば半分以下にする）ことができ、１.４倍（≒モータ４の回転数の２.８倍）にすれば同振幅をさらに小さくすることができる。なお、モータ４の回転数は、通常運転（定常運転）での回転数である。本実施の形態では、サポートバー５を設けることで、空気取出し部の固有振動数ωを、サポートバー５が無い比較例の構成（図９〜図１１）と比較して１.２倍以上に高めることができ、モータ４の回転数の２倍成分ωnに対して１.２倍以上（≒モータ４の回転数の２.４倍以上）に高めることができる。さらに、前述の強度の要件を満たすサポートバー５とすることで、空気取出し部の固有振動数ωをモータ４の回転数の２倍成分ωnに対して１.４倍以上（≒モータ４の回転数の２.８倍以上）に高めることも可能である。

本実施の形態によれば、サポートバー５を設けたことで空気取出し部の固有振動数をモータ４の回転数の２倍成分に対して高めることができ、共振現象による空気取出し部の振動を大幅に低減することができる。このため、圧力計１０ａ,１０ｂの針が揺れて測定値の読取りが困難になる等の問題を好適に解決することができる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

空気タンクが１つの場合も、別々に延びる空気取出し部が２系統あれば、実施の形態のようにサポートバー５で空気取出し部同士を連結することで、共振現象による空気取出し部の振動を低減することができる。サポートバー５は、空気取出し部のソケットホルダ以外の部分同士を連結してもよい。

１ 空気圧縮機、２ａ,２ｂ 空気タンク、３ 圧縮部、４ モータ、５ サポートバー、６ａ,６ｂ ソケットホルダ、７ａ,７ｂ 圧力調整用ハンドル、８ａ,８ｂ 冷却ファン、９ａ,９ｂ 減圧弁、１０ａ,１０ｂ 圧力計、１１ａ,１１ｂ カプラ、１２ａ,１２ｂ 補助支持脚、１５ａ 第１シリンダ、１５ｂ 第２シリンダ、１９ 配管、２６ カバー、２８ 操作パネル、３１ａ,３１ｂ 把持部、３２ 脚部

Claims (13)

1. 圧縮空気を貯留する空気タンクと、前記空気タンク内の圧縮空気を外部に取り出す第１及び第２の空気取出し部とを備え、
   前記第１及び第２の空気取出し部は、前記空気タンクから別々に延び、かつ相互にサポートバーで連結されている、空気圧縮機。
2. 前記第１及び第２の空気取出し部はそれぞれ、前記空気タンク内の圧縮空気を所定の圧力に減圧する減圧弁と、減圧後の空気圧を回転することで指し示す指針を有する圧力計とを有する、請求項１に記載の空気圧縮機。
3. 前記第１及び第２の空気取出し部はそれぞれ、前記減圧弁に接続されると共に空気取出し口を保持するソケットホルダを有し、前記第１及び第２の空気取出し部の前記ソケットホルダ同士が前記サポートバーで連結されている、請求項２に記載の空気圧縮機。
4. 前記空気タンクに取り付けられたフレームに第１及び第２の補助支持脚が立設され、前記第１及び第２の補助支持脚が前記第１及び第２の空気取出し部の前記ソケットホルダをそれぞれ支持する、請求項３に記載の空気圧縮機。
5. 前記空気タンクが第１及び第２の空気タンクを含み、前記第１及び第２の空気取出し部の一方が前記第１の空気タンクから延び、他方が前記第２の空気タンクから延びる、請求項１から４のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
6. 前記サポートバーの断面は、横方向が開放されたコの字型である、請求項１から５のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
7. 前記サポートバーが、前記第１及び第２の空気取出し部の間を直線的に渡す、請求項１から６のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
8. 前記第１及び第２の空気取出し部を相互に接続する配管を備える請求項１から７のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
9. 前記サポートバーは、外径が６ｍｍで厚さが１ｍｍの配管と比較して、引っ張り強度が６倍以上である、請求項１から８のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
10. 前記サポートバーは、外径が６ｍｍで厚さが１ｍｍの配管と比較して、横方向の曲げ強度が１００倍以上である、請求項１から９のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
11. 前記サポートバーは、外径が６ｍｍで厚さが１ｍｍの配管と比較して、ねじり強度が５０倍以上である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
12. 前記サポートバーを設けない場合と比較して、前記第１及び第２の空気取出し部の固有振動数が１.２倍以上である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
13. 前記サポートバーを設けたことで、前記第１及び第２の空気取出し部の固有振動数が、駆動部の回転数の２倍成分の１.２倍以上となっている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の空気圧縮機。