JP2015127506A - 空気圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】クランクケース内に空気を取り込む吸気孔に設けられるフィルタの交換頻度を低下させることの可能な空気圧縮機を提供する。
【解決手段】空気圧縮機１は、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とを備える。圧縮部３のクランクケースカバー３０ａには、クランクケース３０に空気を取り込むための吸気孔３０ｂが設けられる。吸気口３０ｂには、クランクケース３０内への粉じん等の進入を防止するためのフィルタ１０ａが設けられる。空気タンク２ｂからクランクケース４０内に延びる逆噴用配管１２を経由して圧縮空気をクランクケース４０内に噴射することで、フィルタ１０ａに付着した粉じん等を吹き飛ばす。噴射の有無は逆噴用弁１１により切り替える。
【選択図】図１

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

空気圧縮機は、一般に、運転時に粉じん等を吸引するのを防止するために、圧縮部のクランクケース内に空気を取り込む吸気孔にフィルタを備える。長時間の運転によりフィルタの表面に粉じん等が付着すると、フィルタの吸気効率が低下し、圧縮部に取り込む空気量が少なくなるという問題がある。この問題は、フィルタを新しいものに交換すれば解決されるが、部品代や交換作業の煩雑さを考えると、頻繁なフィルタ交換は避けることが望ましい。また、当該空気圧縮機において吸気孔は、一般的に、粉じんの影響が少なくなるように本体カバー内部の奥まった位置に設けられることが多く、容易にフィルタを交換することが困難であった。

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、クランクケース内に空気を取り込む吸気孔に設けられるフィルタの交換頻度を低下させることの可能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、
駆動源と、
前記駆動源によって駆動される圧縮部と、
前記圧縮部によって生成された圧縮空気を貯める空気タンクと、
前記圧縮部のクランクケース内に空気を取り込む吸気孔に設けられたフィルタと、
前記空気タンク内の圧縮空気を前記クランクケース内に吐出する吐出手段とを備える。

前記吐出手段により前記クランクケース内に吐出された圧縮空気が、前記フィルタを通って前記クランクケース外に噴出してもよい。

前記吐出手段は、吐出の有無を切り替える弁を有してもよい。

前記吐出手段は、吐出量の調整手段を有してもよい。

前記吐出手段による前回の吐出からの累積運転時間が所定時間を超えると、所定のタイミングで前記吐出手段による圧縮空気の吐出を実施してもよい。

前記フィルタの吸気効率が所定値以下になったことを示す所定の条件が満たされると、所定のタイミングで前記吐出手段による圧縮空気の吐出を実施してもよい。

前記駆動源の動作中は前記吐出手段による吐出を行わなくてもよい。

前記駆動源が動作していた場合、前記圧縮空気の吐出の予約処理を行い、前記駆動源が停止した後に前記圧縮空気の吐出を実施してもよい。

前記空気タンク内の圧力が所定値未満であれば前記吐出手段による吐出を行わなくてもよい。

前記空気圧縮機は、圧力調整部、及び、操作部の少なくとも一方を有し、前記空気タンク内の圧縮空気を、前記圧力調整部、又は操作部の少なくとも一方に吐出する吐出手段を備えてもよい。

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、クランクケース内に空気を取り込む吸気孔に設けられるフィルタの交換頻度を低下させることの可能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１に係る空気圧縮機１の、カバー１５の内部を透視した平面図。 空気圧縮機１の平断面図。 空気圧縮機１の側断面図。 空気圧縮機１における、フィルタ１０ａの清掃動作のフローチャート。 本発明の実施の形態２に係る空気圧縮機１Ａの、カバー１５の内部を透視した平面図。 空気圧縮機１Ａの側断面図。

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、処理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。

実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気圧縮機１の、カバー１５の内部を透視した平面図である。図２は、空気圧縮機１の平断面図である。図３は、空気圧縮機１の側断面図である。

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（駆動源）と、各構成部品を覆うカバー１５とを備える。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。

空気タンク２ａの上方には、空気タンク２ａ,２ｂ内の圧縮空気を減圧して取り出すための減圧弁６ａ,６ｂと、減圧された圧縮空気の圧力を表示する圧力計７ａ,７ｂと、圧縮空気取出し口となるカプラ８ａ,８ｂとが設けられる。作業者は、図示しない高圧用エアホースによりカプラ８ａ,８ｂと図示しない釘打機等の空気工具とを接続することで、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。

図２に示すように、圧縮部３は、モータ４の出力軸４ａを挟んで水平対向し空気タンク２ａ,２ｂと略平行に配置され第１及び第２シリンダ３１ａ,３１ｂと、第１及び第２シリンダ３１ａ,３１ｂにそれぞれ収容された第１及び第２ピストン３２ａ,３２ｂと、先端に第１及び第２ピストン３２ａ,３２ｂがそれぞれ設けられた第１及び第２コンロッド３３ａ,３３ｂとを備える。圧縮部３は、クランクケース３０の内部にクランク機構を有し、モータ４の出力軸４ａの回転運動が、第１及び第２コンロッド３３ａ,３３ｂを介して第１及び第２ピストン３２ａ,３２ｂの往復運動にそれぞれ変換される。

クランクケース３０の非モータ側の開口には、クランクケースカバー３０ａが設けられる。クランクケースカバー３０ａには、クランクケース３０に空気を取り込むための吸気孔３０ｂが設けられる。吸気口３０ｂには、クランクケース３０内への粉じん等の進入を防止するためのフィルタ１０ａが設けられる。フィルタ１０ａはフィルタカバー１０ｂに保持され、フィルタカバー１０ｂがクランクケースカバー３０ａに取り付けられる（固定される）。

モータ４は、ＤＣブラシレスモータであり、出力軸４ａの周囲に設けられて出力軸４ａと一体に回転するロータ４ｂと、ロータ４ｂの周囲に僅かな隙間を隔てて設けられたステータコア４ｃと、ステータコア４ｃに施されたステータコイル４ｄとを備える。出力軸４ａの一端には冷却ファン５が設けられてモータ４と一体に回転する。冷却ファン５の下方には、モータ４を制御（インバータ制御）する制御部１４が設けられる。

モータ４によって圧縮部３が駆動されると、クランクケース３０の外部の空気が、フィルタ１０ａ及び吸気口３０ｂを通してクランクケース３０内に吸入される。吸入された空気は、第１シリンダ３１ａ（低圧側シリンダ）で圧縮され、配管９ａを通って第２シリンダ３１ｂ（高圧側シリンダ）に供給され、第２シリンダ３１ｂで更に圧縮され、配管９ｂを介して空気タンク２ａに供給される。なお、空気タンク２ａ,２ｂは互いに連結管１３で接続されており、空気タンク２ａ,２ｂの圧力は均一となる。

長時間の運転によりフィルタ１０ａの表面に粉じん等が付着すると、フィルタ１０ａの吸気効率が低下し、圧縮部３に取り込める空気量が少なくなるという問題がある。そこで本実施の形態では、フィルタ１０ａの簡易的な清掃機能を空気圧縮機１に備えた。具体的には、空気タンク２ｂからクランクケース４０内に延びる逆噴用配管１２（吐出用配管）を設け、逆噴用配管１２を経由して空気タンク２ｂ内の圧縮空気をクランクケース４０内に噴射（逆噴射）できるようにする。噴射の有無は逆噴用弁１１（吐出用弁）により切替え可能である。逆噴用弁１１は、手動の開閉弁（仕切り弁）であってもよいし、電磁弁等の電気的駆動弁であってもよい。逆噴用弁１１及び逆噴用配管１２は噴射手段（吐出手段）を構成する。この噴射手段によりクランクケース４０内に噴射（吐出）された圧縮空気は、吸気口３０ｂ及びフィルタ１０ａを通ってクランクケース４０外に噴出する。これにより、フィルタ１０ａに付着した粉じん等が吹き飛ばされ、フィルタ１０ａの吸気効率が回復する。なお、運転中に上記フィルタ清掃を行った場合は冷却ファン５によってカバー１５の外部から取り入れられた空気が空気タンク２ａ,２ｂの間からカバー１５の隙間（例えば下部等）に抜ける気流が発生しているため、噴射手段による噴射により吹き飛ばされた粉じん等が再度フィルタ１０ａに付着することを抑制可能である。

図４は、空気圧縮機１における、逆噴用弁１１が電気的駆動弁である場合の逆噴用弁１１の開閉動作のフローチャートである。制御部１４は、作業者が逆噴用弁１１を開放するための不図示の弁開放スイッチをオンすると（Ｓ１,Ｙｅｓ）、空気タンク２ａ,２ｂ内の圧力を確認する（Ｓ２）。制御部１４は、空気タンク２ａ,２ｂ内の圧力が逆噴射に必要な所定値に満たなければ（Ｓ２,Ｎｏ）、不図示の表示部にエラー表示をし（Ｓ３）、逆噴射を行わずに終了する。なお、制御部１４は、エラー表示（Ｓ３）に替えて、空気タンク２ａ,２ｂ内の圧力が前記所定値以上になるまで待機して次のステップＳ４に進んでもよい。制御部１４は、空気タンク２ａ,２ｂ内の圧力が前記所定値以上であれば（Ｓ２,Ｙｅｓ）、モータ４が停止しているか否かを確認する（Ｓ４）。制御部１４は、モータ４が停止中でなければ、モータ４が停止するまで待機する（Ｓ４,Ｎｏ）。このとき、制御部１４は、運転完了によりモータ４が停止するのを待ってもよいし、運転を中断してモータ４を積極的に停止させてもよい。制御部１４は、モータ４が停止中であれば（Ｓ４,Ｙｅｓ）、逆噴用弁１１を開放する（Ｓ５）。制御部１４は、逆噴用弁１１の開放を所定時間継続し（Ｓ６,Ｎｏ）、逆噴用弁１１の開放から所定時間が経過すると（Ｓ６,Ｙｅｓ）、逆噴用弁１１を閉鎖する（Ｓ７）。

図４のフローチャートは、作業者が弁開放スイッチをオンすること（Ｓ１）が噴射に伴う一連の動作開始の契機となる例であるが、制御部１４は、作業者によって弁開放スイッチがオンされることの他に、例えば、噴射手段による前回の噴射からの累積運転時間が所定時間を超えたこと、あるいはフィルタ１０ａの吸気効率が所定値以下になったことを噴射に伴う一連の動作開始の契機としてもよい。フィルタ１０ａの吸気効率が所定値以下になったか否かは、例えば、運転に伴う空気タンク２ａ,２ｂ内の圧力の時間変化率、モータ４への供給電力、及び温度等に基づいて判断してもよいし、フィルタ１０ａの前後の圧力差（差圧）に基づいて判断してもよい。また、制御部１４は、空気タンク２ａ,２ｂ内の圧力が高すぎると判断した場合に、逆噴用弁１１の開放量を絞り、適正圧力にして噴射を行うように制御してもよい。

本実施の形態によれば、クランクケース４０内への粉じん等の進入を防止するフィルタ１０ａを圧縮空気の逆噴射により簡易的に清掃可能としているため、フィルタ１０ａの交換頻度を低下させることができ、フィルタ１０ａの交換にかかる部品代や作業の手間を低減できる。

実施の形態２
図５は、本発明の実施の形態２に係る空気圧縮機１Ａの、カバー１５の内部を透視した平面図である。図６は、空気圧縮機１Ａの側断面図である。この空気圧縮機１Ａは、実施の形態１のものと比較して、清掃用配管１６が設けられている点で相違し、その他の点で一致する。清掃用配管１６は、空気タンク２ｂから逆噴用弁１１を介して延び、先端が圧力計７ａ,７ｂの表示面の近傍に開口する。逆噴用弁１１を開放すると、清掃用配管１６から噴出する圧縮空気により、圧力計７ａ,７ｂの表示面に被った粉じん等を吹き飛ばすことができる。本実施の形態によれば、フィルタ１０ａの清掃機能に加え、粉じん等によって表示が見にくくなりやすい圧力計７ａ,７ｂの表示面も清掃することができて便利である。なお、逆噴用配管１２からの噴射の有無を切り替える弁と、清掃用配管１６からの噴射の有無を切り替える弁は、別々としてもよく、噴射を行うタイミングは、上記実施の形態１で例示した任意の手段を適用可能である。

また、本実施の形態では、清掃が行われる部位として圧力計７ａ，７ｂを例示したが、本発明は当該部位に限定されるものではなく、任意の部位の清掃用に採用することが可能である。一例として、当該空気圧縮機を操作する操作スイッチ等が配置された操作パネル部分、減圧弁６ａ，６ｂの回転軸部や冷却ファン５の回転部分等の可動部分、カプラ９ａ，９ｂ等の接合部分等に対して圧縮空気を噴出し粉じんを除去する構成としてもよく、また、当該空気圧縮機を構成する部材のみならず、空気工具等、当該空気圧縮機の外部に対して清掃用の圧縮空気を供給する構造として設けてもよい。

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。

駆動源は、実施の形態で例示したブラシレスモータに限定されず、ブラシ付きモータやエンジン等であってもよい。制御部１４は、噴射手段による前回の噴射からの累積運転時間が所定時間を超え、あるいはフィルタ１０ａの吸気効率が所定値以下になったとき、音や光により作業者に報知してもよい。また、変形例として、圧力計７ａ,７ｂ等のフィルタ１０ａ以外の部分の清掃機能を有するがフィルタ１０ａの清掃機能は有さない構成も有効である。

１ 空気圧縮機、２ａ,２ｂ 空気タンク、３ 圧縮部、４ モータ（駆動源）、４ａ 出力軸、４ｂ ロータ、４ｃ ステータコア、４ｄ ステータコイル、５ 冷却ファン、６ａ,６ｂ 減圧弁、７ａ,７ｂ 圧力計、８ａ,８ｂ カプラ、９ａ,９ｂ 配管、１０ａ フィルタ、１０ｂ フィルタカバー、１１ 逆噴用弁（吐出用弁）、１２ 逆噴用配管（吐出用配管）、１３ 連結管、１４ 制御部、１５ カバー、１６ 清掃用配管、３０ クランクケース、３０ａ クランクケースカバー、３０ｂ 吸気孔、３１ａ 第１シリンダ、３１ｂ 第２シリンダ、３２ａ 第１ピストン、３２ｂ 第２ピストン、３３ａ 第１コンロッド、３３ｂ 第２コンロッド

Claims (10)

1. 駆動源と、
   前記駆動源によって駆動される圧縮部と、
   前記圧縮部によって生成された圧縮空気を貯める空気タンクと、
   前記圧縮部のクランクケース内に空気を取り込む吸気孔に設けられたフィルタと、
   前記空気タンク内の圧縮空気を前記クランクケース内に吐出する吐出手段とを備える、空気圧縮機。
2. 前記吐出手段により前記クランクケース内に吐出された圧縮空気が、前記フィルタを通って前記クランクケース外に噴出する、請求項１に記載の空気圧縮機。
3. 前記吐出手段は、吐出の有無を切り替える弁を有する、請求項１又は２に記載の空気圧縮機。
4. 前記吐出手段は、吐出量の調整手段を有する、請求項１から３に記載の空気圧縮機。
5. 前記吐出手段による前回の吐出からの累積運転時間が所定時間を超えると、所定のタイミングで前記吐出手段による圧縮空気の吐出を実施する、請求項１から４のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
6. 前記フィルタの吸気効率が所定値以下になったことを示す所定の条件が満たされると、所定のタイミングで前記吐出手段による圧縮空気の吐出を実施する、請求項１から４のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
7. 前記駆動源の動作中は前記吐出手段による吐出を行わない請求項１から６のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
8. 前記駆動源が動作していた場合、前記圧縮空気の吐出の予約処理を行い、前記駆動源が停止した後に前記圧縮空気の吐出を実施する請求項７に記載の空気圧縮機。
9. 前記空気タンク内の圧力が所定値未満であれば前記吐出手段による吐出を行わない請求項１から８のいずれか一項に記載の空気圧縮機。
10. 前記空気圧縮機は、圧力調整部、及び、操作部の少なくとも一方を有し、前記空気タンク内の圧縮空気を、前記圧力調整部、又は操作部の少なくとも一方に吐出する吐出手段を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の空気圧縮機。