JP2018003692A - 空気圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮部の熱が伝達される中継部を冷却することの可能な空気圧縮機を提供する。【解決手段】ピストンの動作により空気を圧縮して排出する圧縮部と、ピストンを動作させるモータと、を有する空気圧縮機１０であって、第２圧縮部３３から排出された空気を蓄える第１エアホース（可撓性を有する第１の管状部材）６３と、第２圧縮部３３と第１エアホース６３とを接続し、かつ、第２圧縮部３３から排出される空気が通る中間ハブ６１と、第２圧縮部３３を冷却する空気の流れを生成する冷却ファン１４と、を有し、中間ハブ６１は、空気の流れ方向で冷却ファン１４と第２圧縮部３３との間に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、ピストンの動作により空気を圧縮する圧縮部と、ピストンを動作させるモータと、を有する空気圧縮機に関する。

ピストンの動作により空気を圧縮する圧縮部と、ピストンを動作させるモータと、を有する空気圧縮機の例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された空気圧縮機は、モータと、圧縮部と、モータ及び圧縮部を収容したケーシングと、ケーシングの外に設けた電源と、を有する。圧縮部は、シリンダと、シリンダ内に設けたピストンと、を有する。ピストンは、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結されている。モータは出力軸を有し、クランクシャフトは、ギヤを介して出力軸に連結されている。

シリンダにシリンダヘッドが取り付けられ、シリンダとシリンダヘッドとの間に吸気ポート及び排気ポートが設けられている。シリンダヘッドに中継部としてのプラグが取り付けられている。プラグは、排気ポート及び被駆動機器につながる。ケーシング内に制御回路が設けられている。排気ポートとプラグとをつなぐ箇所に圧力センサが設けられている。モータと電源との間に電気回路が設けられ、電気回路に電源スイッチ及び半導体スイッチが設けられている。電源スイッチは作業者がオン・オフされ、半導体スイッチは制御回路がオン・オフする。

特許文献１に引記載された空気圧縮機は、電源スイッチがオンされると、モータによりピストンが動作して、圧縮部で空気が吸入及び圧縮される。圧縮部で圧縮された空気は、プラグを通り被駆動機器に送られる。圧力センサは、圧縮部から被駆動機器に送られる空気の圧力を検出する。

制御回路は、圧力センサで検出される空気圧が第１目標圧力に達すると、モータを停止する。被駆動機器を作動させることにより、圧力センサで検出される空気圧が第２目標圧力よりも低くなると、制御回路は、停止しているモータを回転させる。第２目標圧力は第１目標圧力よりも低い。

特開平２−３７１８６号公報

圧縮部は、空気の圧縮作用及びピストンの動作により温度が上昇し、圧縮部の熱は中継部に伝達される。しかし、特許文献１に記載された空気圧縮機は、中継部を冷却する機構について考慮されておらず、その点で改善の余地があった。

本発明の目的は、圧縮部の熱が伝達される中継部を冷却することの可能な、空気圧縮機を提供することである。

一実施形態の空気圧縮機は、ピストンの動作により空気を圧縮して排出する圧縮部と、前記ピストンを動作させるモータと、前記を有する空気圧縮機であって、前記圧縮部から排出された空気を蓄える蓄圧部と、前記圧縮部と前記蓄圧部とを接続し、かつ、前記圧縮部から排出される空気が通る中継部と、前記圧縮部を冷却する空気の流れを形成する冷却ファンと、を有し、前記中継部は、前記空気の流れ方向で前記冷却ファンと前記圧縮部との間に配置されている。

一実施形態の空気圧縮機は、冷却ファンにより形成される空気の流れにより、中継部を冷却できる。

本発明の一実施形態における空気圧縮機を正面視した断面図である。 空気圧縮機を平面視した断面図である。 空気圧縮機を側面視した断面図である。 空気圧縮機及び打込機を有する空気圧縮機システムを示す模式図である。 空気圧縮機が有する第１圧縮部及び第２圧縮部を平面視した断面図である。 空気圧縮機が有するリークバルブを示す縦断面図である。 空気圧縮機の制御例を示すフローチャートである。 空気圧縮機における空気圧及び電動モータの回転数の例を示すタイムチャートである。

以下、本実施形態に係る空気圧縮機について、図面を参照しながら詳細に説明する。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、重複した説明は省略する。

図１、図２、図３、及び図４に示すように、空気圧縮機１０は、金属製または合成樹脂製のケーシング１１と、ケーシング１１内に設けられた電動モータ１２と、ケーシング１１内に設けられた圧縮部１３と、ケーシング１１内に設けられた冷却ファン１４と、ケーシング１１の外に設けられた調圧器１５と、空気圧縮機１０を床面に載置する足部１０５と、を有する。調圧器１５は打込機１６に接続される。ケーシング１１は中空であり、ケーシング１１は、天板１７と、天板１７に連続する前壁１８及び後壁１９と、一対の側壁２０，２１と、底板２２と、を有する。

前壁１８と後壁１９とは互いに平行に配置され、一対の側壁２０，２１は互いに平行に配置されている。前壁１８は通気口２３を有し、後壁１９は通気口２４を有し、側壁２０は通気口２５を有し、側壁２１は通気口２６を有する。通気口２３，２４，２５，２６は、ケーシング１１の内部と外部とをつなぐ。

電動モータ１２は、クランクケース３０の外側に回転しないように設けられたステータ２８と、モータケース２７内に回転可能に設けられたロータ２９と、を有する。ステータ２８は、ステータコア２８Ａと、ステータコア２８Ａに巻いた導線２８Ｂと、を有する。ロータ２９は永久磁石を有する。ステータ２８は、導線２８Ｂに通電されると回転磁界を形成する。電動モータ１２はブラシレスモータと呼ばれ、通電用のブラシが設けられていない。

クランクケース３０は、マウント６０、ブラケット１００及び支持板９２を介して底板２２により支持されている。支持板９２は、ねじ部材により底板２２に固定されている。クランクシャフト３１は、クランクケース３０内に回転可能に設けられている。ロータ２９及びクランクシャフト３１は、一体回転するように連結されている。クランクシャフト３１の一部はクランクケース３０の外に配置されている。クランクシャフト３１のうち、クランクケース３０の外に配置された箇所に、冷却ファン１４が取り付けられている。ケーシング１１の平面視で、ロータ２９及びクランクシャフト３１の回転中心となる軸線Ａ１は、一対の側壁２０，２１と平行に配置されている。ケーシング１１の平面視及び側面視で、冷却ファン１４は、クランクケース３０と前壁１８との間に配置され、クランクケース３０は、後壁１９と冷却ファン１４との間に配置されている。

圧縮部１３は、第１圧縮部３２及び第２圧縮部３３を有する。ケーシング１１の正面視及び平面視で、第１圧縮部３２は、クランクケース３０と側壁２０との間に配置されている。ケーシング１１の正面視及び平面視で、第２圧縮部３３は、クランクケース３０と側壁２１との間に配置されている。

第１圧縮部３２は、図５に示すように、シリンダ３４と、シリンダ３４内に往復動可能に配置された第１ピストン３５と、シリンダ３４内に形成された圧縮室３６と、シリンダ３４に固定されたシリンダヘッド９６と、を有する。第１ピストン３５は、コネクティングロッド３７を介してクランクシャフト３１に動力伝達可能に連結されている。

吸気室３８及び排気室３９がシリンダヘッド９６内に設けられ、吸気管４０が吸気室３８に接続されている。吸気フィルタ４１が吸気管４０に設けられている。吸気室３８と圧縮室３６とを接続する吸気ポート４２が設けられ、吸気ポート４２を開閉する逆止弁４３が設けられている。排気室３９と圧縮室３６とを接続する排気ポート４４が設けられ、排気ポート４４を開閉する逆止弁４５が設けられている。

第２圧縮部３３は、シリンダ４６と、シリンダ４６内に往復動可能に配置された第２ピストン４７と、シリンダ４６内に形成された圧縮室４８と、シリンダ４６に固定したシリンダヘッド９７と、を有する。第２ピストン４７は、コネクティングロッド４９を介してクランクシャフト３１に動力伝達可能に連結されている。第１ピストン３５と第２ピストン４７とは、別々に動作する。

吸気室５０及び排気室５１が、シリンダヘッド９７内に設けられている。吸気室５０と排気室３９とを接続する接続管５２が設けられている。図２のように、シリンダヘッド９７に連結部９８が設けられ、接続管５３の連結部９９が、連結部９８に接続されている。接続管５３は排気室５１につながっている。図５のように、吸気室５０と圧縮室４８とを接続する吸気ポート５４が設けられ、吸気ポート５４を開閉する逆止弁５５が設けられている。排気室５１と圧縮室４８とを接続する排気ポート５６が設けられ、排気ポート５６を開閉する逆止弁５７が設けられている。

シリンダ４６は、圧縮室４８につながる空気抜き通路５８を有する。空気抜き通路５８を開閉するアンロードバルブ５９が、シリンダ４６の外に設けられている。アンロードバルブ５９として電磁弁が用いられており、アンロードバルブ５９への通電と非通電とを切り替えることにより、空気抜き通路５８を開閉できる。

図１に示すケーシング１１の正面視、図２に示すケーシング１１の平面視で、シリンダ４６の最大外径はシリンダ３４の最大外径よりも小さい。図５に示すように、第２ピストン４７の外径は、第１ピストン３５の外径よりも小さい。シリンダ４６の内径は、シリンダ３４の内径よりも小さい。シリンダ３４，４６の最大外径は、シリンダ３４，４６の体格である。圧縮室４８の最大容積は、圧縮室３６の最大容積よりも小さい。

図１に示すように、ケーシング１１の正面視で、シリンダ３４，４６の上端は同じ高さに配置されている。ケーシング１１の正面視で、シリンダ４６の下端は、シリンダ３４の下端よりも上に位置する。ケーシング１１の正面視で、シリンダ４６の下端と底板２２との間隔は、シリンダ３４の下端と底板２２との間隔よりも広い。

中間ハブ６１がクランクケース３０に取り付けられている。中間ハブ６１は、金属製、例えば、アルミニウムでブロック形状に構成されており、中間ハブ６１は通気路６２を有する。通気路６２は接続管５３に接続されている。ケーシング１１の正面視で、中間ハブ６１は第２圧縮部３３と底板２２との間に配置され、かつ、クランクケース３０と側壁２１との間に配置されている。ケーシング１１の平面視で、中間ハブ６１は、第２圧縮部３３と前壁１８との間に配置され、かつ、クランクケース３０と側壁２１との間に配置されている。

第１エアホース６３は、調圧器１５と、中間ハブ６１の通気路６２とを接続する。第１エアホース６３は、可撓性を有する第１管状部材である。第１エアホース６３は合成樹脂製であり、かつ、可撓性を有する。第１エアホース６３の長手方向の第１端部に連結部６４が設けられ、第２端部に連結部６５が設けられている。中間ハブ６１は連結部６６を有し、作業者は、連結部６４を連結部６６に対して手作業で着脱可能である。連結部６６はバルブを有し、バルブは、連結部６４が連結部６６から取り外されていると閉状態にある。バルブは、連結部６４が連結部６６に連結されていると、開状態にある。第１エアホース６３は、連結部６４を連結部６６に連結した状態で、長手方向の一部がケーシング１１の外に露出する。第１エアホース６３は、連結部６４を連結部６６に連結した状態で撓むと、ケーシング１１、第２圧縮部３３及び中間ハブ６１に対して移動可能である。

中間ハブ６１にリリーフバルブ６８が取り付けられている。リリーフバルブ６８は、通気路６２の空気圧を所定圧以下に保持するバルブである。リリーフバルブ６８は、バネ及び弁体と、通気路６２につながるポート６９と、を有し、バネの力で弁体が付勢されてポート６９を閉じる。リリーフバルブ６８は、通気路６２の空気圧が上限圧以下であればポート６９を閉じ、通気路６２の空気圧が上限圧を超えるとポート６９を開く。上限圧は、例えば、４．８ＭＰａである。

中間ハブ６１にリークバルブ７０が設けられている。リークバルブ７０は、通気路６２の空気圧を低下させる役割を持つ。図６に示すように、リークバルブ７０は、バルブボディ７１と、バルブボディ７１に形成されたポート７２と、バルブボディ７１に取り付けられたバルブステム７３と、を有する。ポート７２は、通気路６２につながっている。バルブボディ７１は中間ハブ６１に固定されている。

ケーシング１１に開口部７４が設けられ、バルブボディ７１は、ケーシング１１内、開口部７４及びケーシング１１の外に亘って配置されている。バルブボディ７１に雌ねじ孔７１Ａが設けられている。バルブステム７３は雄ねじ７５を有し、雄ねじ７５が雌ねじ孔７１Ａに挿入されている。バルブステム７３が回転すると、バルブステム７３はバルブボディ７１に対して移動する。バルブステム７３の端部にノブ７６が設けられている。ノブ７６はケーシング１１の外に配置されている。作業者がノブ７６を手で掴んでバルブステム７３を第１方向に回転するとポート７２が開き、バルブステム７３を第２方向に回転すると、ポート７２が閉じる。

図１及び図２に示すように、中間ハブ６１に圧力センサ７７が設けられている。圧力センサ７７は、通気路６２の空気圧を検出して信号を出力する。図３に示すように、ケーシング１１の後壁１９に操作部７８が設けられている。図４に示すように、操作部７８は、スイッチ７９及び表示部８０を有する。スイッチ７９は、空気圧縮機１０の起動・停止を切り替えるために作業者が操作する。表示部８０は、空気圧縮機１０の状態、例えば、通気路６２の空気圧、電動モータ１２の回転数等を表示する。表示部８０は、液晶ディスプレイ、ランプを含む。

調圧器１５は連結部６７を有し、作業者は、連結部６５を連結部６７に対して手作業で着脱可能である。調圧器１５はケーシング１１の外部に設けられている。連結部６５はバルブを有し、バルブは、連結部６５が連結部６７から取り外されていると閉状態にある。バルブは、連結部６５が連結部６７に取り付けられていると、開状態にある。連結部６４，６５、６６，６７は、何れもカプラまたはソケットと呼ばれる。

ケーシング１１内に制御部８１が設けられている。制御部８１は、図１におけるケーシング１１の正面視で、クランクケース３０と天板１７との間に配置されている。制御部８１は、ケーシング１１の正面視で、第１圧縮部３２及び第２圧縮部３３の上方に配置されている。図２におけるケーシング１１の平面視で、制御部８１の配置領域は、クランクケース３０の配置領域、第１圧縮部３２，３３の配置領域と重なる。制御部８１は、基板９３と、基板９３に設けられ、かつ、図４に示すコントローラ８２及びインバータ回路８３と、を有する。図１及び図３のように、基板９３はホルダ９４に支持され、ホルダ９４はキャリヤ９５を介してクランクケース３０に固定されている。

コントローラ８２は、入力インタフェース、出力インタフェース、記憶部及び中央演算処理装置を備えたマイクロコンピュータである。インバータ回路８３は、電動モータ１２のステータ２８と、電源８４との間の電気回路を形成する。インバータ回路８３と電源８４とを接続する電力ケーブル９１が設けられている。ロータ２９の回転位相を検知する位相検知センサ１０１が設けられている。

インバータ回路８３は、接続及び遮断が可能な半導体スイッチを有する。コントローラ８２は、スイッチ７９のオン・オフ信号、圧力センサ７７から入力される信号、位相検知センサ１０１から入力される信号、記憶部に記憶されているデータに基づいて、インバータ回路８３を制御する。コントローラ８２がインバータ回路８３の半導体スイッチの接続及び遮断を制御すると、電動モータ１２の回転及び停止を切り替えること、電動モータ１２の回転数を制御すること、が可能である。コントローラ８２は、アンロードバルブ５９に対する通電及び非通電を切り替える。

調圧器１５は、空気圧を設定圧力まで減圧して打込機１６に供給する。調圧器１５が減圧する設定圧力は、例えば、２ＭＰａである。設定圧力２ＭＰａは、打込機１６で止具８８を打撃するために必要な圧力である。調圧器１５の設定圧力は、打込機１６の使用条件、例えば、止具８８の長さ、太さ、止具８８を打ち込む被打込材に硬度、に応じて変更可能である。

図４に示すように、調圧器１５と打込機１６とを接続する第２エアホース９０が設けられている。第２エアホース９０は、可撓性を有する第２管状部材であり、第２エアホース９０は合成樹脂製である。打込機１６は、本体部８５と、本体部８５内に設けた空気圧室８６と、空気圧室８６の空気圧で動作する打撃子８７と、本体部８５に供給する止具８８を収容したマガジン８９と、を有する。

作業者は、空気圧縮機１０を使用する前にリークバルブ７０を操作して、ポート７２を閉じる。空気圧縮機１０の動作例を説明する。制御部８１は、スイッチ７９をオンされていることを検出すると、電源８４の電圧を電動モータ１２に印加する。また、制御部８１は、スイッチ７９がオンされていると、アンロードバルブ５９を非通電とし、空気抜き通路５８が閉じられている。

電動モータ１２に電圧が印加されて、電動モータ１２のロータ２９及びクランクシャフト３１が共に回転すると、クランクシャフト３１の回転力で、第１ピストン３５及び第２ピストン４７が往復動する。第１圧縮部３２は、第１ピストン３５がシリンダ３４内で往復動すると、ケーシング１１内の空気を圧縮室３６に吸入し、かつ、吸入した空気を圧縮して吐出する。具体的に説明すると、第１ピストン３５がクランクシャフト３１に近づく行程で、逆止弁４３が吸気ポート４２を開き、かつ、逆止弁４５が排気ポート４４を閉じる。このため、ケーシング１１内の空気は、吸気フィルタ４１、吸気室３８及び吸気ポート４２を通り、圧縮室３６に吸い込まれる。

第１ピストン３５がクランクシャフト３１から離れる行程で、逆止弁４３が吸気ポート４２を閉じ、かつ、圧縮室３６の空気圧が上昇する。また、逆止弁４５が排気ポート４４を開き、圧縮室３６で圧縮された空気は、排気ポート４４から排気室３９に吐出される。

第２圧縮部３３の第２ピストン４７は、第１ピストン３５とは逆向きに動作する。第１ピストン３５がクランクシャフト３１から離れる行程で、第２ピストン４７はクランクシャフト３１に近づく。第１ピストン３５がクランクシャフト３１に近づく行程で、第２ピストン４７はクランクシャフト３１から離れる。第２ピストン４７がシリンダ４６内で動作すると、圧縮室４８に空気が吸入され、かつ、吸入した空気を圧縮して吐出する。

第２ピストン４７がクランクシャフト３１に近づく行程で、逆止弁５５が吸気ポート５４を開き、かつ、逆止弁５７が排気ポート５６を閉じる。すると、排気室３９の空気は、接続管５２、吸気室５０、吸気ポート５４を通り、圧縮室４８に吸い込まれる。

第２ピストン４７がクランクシャフト３１から離れる行程で、逆止弁５５が吸気ポート５４を閉じ、かつ、圧縮室４８の空気圧が上昇する。また、逆止弁５７が排気ポート５６を開き、圧縮室４８で圧縮された空気は、排気ポート５６から排気室５１に吐出される。圧縮室４８の空気圧の最大値は、圧縮室３６の空気圧の最大値よりも高い。第１圧縮部３２を低圧部として把握し、第２圧縮部３３を高圧部として把握可能である。つまり、空気圧縮機１０は、第１圧縮部３２及び第２圧縮部３３により、２段階に空気を圧縮する。したがって、蓄圧部である第１エアホース６３を小型化できる。

圧縮室４８から排気室５１に排出された空気は、接続管５３、中間ハブ６１の通気路６２及び第１エアホース６３を通り、調圧器１５に送られる。調圧器１５は、空気圧を減圧して第２エアホース９０に吐出する。打込機１６で所定の操作が行われると、第２エアホース９０内の空気が空気圧室８６に流入する。打撃子８７は空気圧室８６の空気圧で動作し、打撃子８７は止具８８を打撃して被打込部材に打ち込む。

圧力センサ７７は、通気路６２の実際の空気圧を検出し、空気圧に応じた信号を出力する。制御部８１は、通気路６２の実際の空気圧、記憶部に記憶されているデータに基づいて、電動モータ１２の回転、停止及び回転数を制御する。

制御部８１は、例えば、通気路６２内の実際の空気圧が、第１目標圧力Ｐｍａｘとなるように電動モータ１２の目標回転数を制御する。前述した“打込機１６の使用条件“に応じて決定される。第１目標圧力Ｐｍａｘは、打込機１６で止具８８を連続して所定回数打ち込む作業を行うことができる値、例えば、第１目標圧力Ｐｍａｘは４．４ＭＰａに設定される。

制御部８１は、通気路６２内の実際の空気圧が第１目標圧力Ｐｍａｘを超えると、電動モータ１２を停止する。制御部８１は、通気路６２の実際の空気圧が第１目標圧力Ｐｍａｘよりも低い第３目標圧力Ｐ１以下になると、停止している電動モータ１２を回転させる。第１目標圧力Ｐｍａｘ及び第３目標圧力Ｐ１は、設定圧力２ＭＰａよりも高い。第３目標圧力Ｐ１は、停止している電動モータ１２を再起動する際に、所定時間内に第１目標圧力Ｐｍａｘに到達可能な値とする。このため、第３目標圧力Ｐ１は、電動モータ１２の再起動時の回転数に応じて変更可能であり、第３目標圧力Ｐ１は、例えば、３．２ＭＰａに設定される。

第１エアホース６３は、中間ハブ６１の通気路６２から排出された空気を調圧器１５に送るまでの間、一時的に貯留するタンクの役割を果たす。

リリーフバルブは６８は、通気路６２の空気圧が上限圧４．８ＭＰａ以下であるとポート６９を閉じる。リリーフバルブ６８は、何らかの理由によって通気路６２の空気圧が上限圧４．８ＭＰａを超えるとポート６９を開き、通気路６２の空気を大気中に排出する。

制御部８１は、作業者がスイッチ７９をオフするか、または、通気路６２内の実際の空気圧が第１目標圧力Ｐｍａｘを超えると、電動モータ１２を停止する。制御部８１は、スイッチ７９がオフされるか、または、通気路６２内の実際の空気圧が第１目標圧力Ｐｍａｘを超えると、アンロードバルブ５９に通電して空気抜き通路５８を所定時間開き、その後、アンロードバルブ５９を非通電として空気抜き通路５８を閉じる。圧縮室４８の空気は空気抜き通路５８から排出され、圧縮室４８の空気圧が低下する。このため、スイッチ７９が次回にオンされ、制御部８１が電動モータ１２を回転する際に、電動モータ１２の回転を開始した初期段階で、第２ピストン４７の動作抵抗を軽減できる。したがって、停止している電動モータ１２を起動する際の応答性、つまり、回転数の上昇性能を高めることができる。

ケーシング１１内の冷却作用は、次の通りである。ケーシング１１内には、発熱要素がある。発熱要素は、中間ハブ６１、電動モータ１２、クランクケース３０、第１圧縮部３２及び第２圧縮部３３、制御部８１を含む。第１圧縮部３２及び第２圧縮部３３で空気を圧縮すると、空気の温度が上昇する。圧縮室４８から排出された空気が流れる中間ハブ６１は発熱する。電動モータ１２は、導線２８Ｂの通電抵抗、ロータ２９の回転抵抗により発熱する。クランクケース３０は、クランクシャフト３１の回転抵抗で発熱する。制御部８１は、インバータ回路８３の通電抵抗により発熱する。

冷却ファン１４は、ケーシング１１内に空気の流れを形成して発熱要素を冷却する。電動モータ１２の回転力でクランクシャフト３１が回転すると、冷却ファン１４は、クランクシャフト３１と共に回転する。冷却ファン１４が回転すると、ケーシング１１の外の空気は、通気口２３を通りケーシング１１内を流れる。発熱要素の熱は、ケーシング１１内を流れる空気に伝達され、発熱要素の温度上昇が抑制される。発熱要素の熱が伝達された空気は、通気口２４，２５，２６を通ってケーシング１１の外に排出される。

中間ハブ６１は、通気口２３から通気口２４に向かう空気の流れ方向で、冷却ファン１４と圧縮部１３との間に配置されている。したがって、中間ハブ６１を効率よく冷却できる。

シリンダ４６の最大外径は、シリンダ３４の最大外径よりも小さい。このため、ケーシング１１の上下方向で、シリンダ４６の下端と底板２２との間隔は、シリンダ３４の下端と底板２２との間隔よりも広い。そして、ケーシング１１の正面視及び側面視で、シリンダ４６の下端と底板２２との間に、中間ハブ６１が配置されている。したがって、ケーシング１１が、図１に示す正面視で上下方向に大型化することを抑制できる。

作業者は、スイッチ７９がオフされている状態で、第１エアホース６３を中間ハブ６１から取り外すことができる。第１エアホース６３が中間ハブ６１から取り外されると、連結部６６のバルブが閉じられる。また、第２圧縮部３３の逆止弁５７は、排気室５１の空気圧で閉じられている。つまり、接続管５３及び通気路６２に空気が残留している。作業者がリークバルブ７０を操作してポート７２を開くと、接続管５３及び通気路６２に残留していた空気はポート７２から排出され、通気路６２の空気圧が低下する。このため、次回に連結部６４を連結部６６に接続する際、必要な接続荷重を低減できる。したがって、連結部６４を連結部６６に接続する作業性が向上する。

また、連結部６５と連結部６７とが接続され、かつ、連結部６５と連結部６７とが取り外された状態において、作業者がリークバルブ７０を操作してポート７２を開くことも可能である。この場合、接続管５３、通気路６２、第１エアホース６３に残留していた空気は、ポート７２から排出され、第１エアホース６３内の空気圧が低下する。このため、連結部６５を連結部６７に接続する際に、必要な接続荷重を低減できる。したがって、連結部６５を連結部６７に接続する作業性が向上する。

さらに、第１圧縮部３２及び第２圧縮部３３で空気を圧縮すると、空気の温度が上昇し、その後に空気の温度が低下する過程で水が生成される。その水は、空気の流れ方向に移動し、例えば、第２圧縮部３３の排気室５１の内面に付着する。中間ハブ６１は、重力の作用方向で連結部９８よりも下に配置されている。このため、排気室５１の内面に付着した水は、自重で接続管５３を通り、中間ハブ６１の通気路６２に移動する。このため、通気路６２の水が、排気室５１に逆流することを防止できる。

また、作業者が、図６に示すリークバルブ７０を操作してポート７２を開くと、通気路６２内の空気と共に水がポート７２から排出される。ポート７２から排出された水は、自重で開口部７４を通り、ケーシング１１の外に排出される。

制御部８１が行う制御例を、図７のフローチャートを参照して説明する。まず、制御部８１はスイッチ７９がオンされると制御を開始し、停止している電動モータ１２をステップＳ１で回転させ、かつ、電動モータ１２の目標回転数を初期化する。

制御部８１は、ステップＳ２において“圧力フラグ＝１“が立てられているか否かを判断する。“圧力フラグ＝１“の意味は後述する。制御部８１は、ステップＳ２で“圧力フラグ＝１“が立てられていないと判断すると、ステップＳ３に進む。制御部８１は、ステップＳ３において、通気路６２の実際の空気圧が第２目標圧力Ｐ２を超えているか否かを判断する。

第２目標圧力Ｐ２は、第１目標圧力Ｐｍａｘよりも低く、かつ、第３目標圧力Ｐ１である３．２ＭＰａを超える値である。第２目標圧力Ｐ２は、通気路６２の実際の空気圧が第１目標圧力Ｐｍａｘを超えて、制御部８１が電動モータ１２を停止する信号を出力した時点から、電動モータ１２が停止するまでの間に、通気路６２の実際の空気圧が第１目標圧力Ｐｍａｘを大幅に超えることがない値を設定する。このため、第２目標圧力Ｐ２は、電動モータ１２を停止する前の回転数、及び回転数の上昇割合いに応じて、例えば、４．３５ＭＰａに設定される。

制御部８１は、ステップＳ３の判断時点で、通気路６２の実際の空気圧が第２目標圧力Ｐ２以下であるとステップＳ４に進み、電動モータ１２の目標回転数を第１回転数に設定する。制御部８１は、第１回転数として例えば２，５００／ｍｉｎを設定する。制御部８１は、ステップＳ５において、圧力センサ７７が検出する空気圧が第１目標圧力Ｐｍａｘを超えているか否かを判断する。

制御部８１は、圧力センサ７７が検出する空気圧が第１目標圧力Ｐｍａｘ以下であると、ステップＳ６で電動モータ１２の回転を継続する。制御部８１は、ステップＳ７でスイッチ７９がオフされたか否かを判断し、制御部８１は、スイッチ７９がオンされていると、ステップＳ２に進む。

制御部８１は、ステップＳ３で通気路６２の実際の空気圧が第２目標圧力Ｐ２を超えていると判断すると、ステップＳ８で通気路６２の空気圧の振幅を演算する。空気圧の振幅とは、所定時間内における空気圧の変化幅である。制御部８１は、ステップＳ９において、通気路６２の空気圧の振幅が所定値Ａ以上であるか否かを判断する。制御部８１は、通気路６２の空気圧の振幅が所定値Ａ未満であると、ステップＳ４の処理を行う。

制御部８１は、ステップＳ９で通気路６２の空気圧の振幅が所定値Ａ以上であると判断すると、ステップＳ１０の処理を行い、ステップＳ５に進む。制御部８１は、ステップＳ１０において、電動モータ１２の目標回転数を第２回転数に設定する。第２回転数は第１回転数よりも低く、将来、電動モータ１２を停止する際に、通気路６２の実際の空気圧が第１目標圧力Ｐｍａｘを大幅に超えることを防止できる値である。制御部８１は、第２回転数として、例えば、１，５００／ｍｉｎを設定する。

制御部８１は、ステップＳ５で通気路６２の空気圧が第１目標圧力Ｐｍａｘを超えていると判断すると、ステップＳ１１に進んで電動モータ１２を停止し、かつ、ステップＳ１２で“圧力フラグ＝１“を立て、ステップＳ７に進む。“圧力フラグ＝１“は、“回転している電動モータ１２が停止されて、通気路６２の圧力が低下中である“ことを意味する。

制御部８１は、ステップＳ２の判断時点で“圧力フラグ＝１“が立てられているとステップＳ１３に進み、通気路６２の実際の空気圧が第３目標圧力Ｐ１を超えているか否かを判断する。制御部８１は、ステップＳ１３の判断時点で、通気路６２の実際の空気圧が第３目標圧力Ｐ１を超えていると電動モータ１２の停止を継続し、ステップＳ７に進む。

制御部８１は、ステップＳ１３の判断時点で通気路６２の空気圧が第３目標圧力Ｐ１以下であると、ステップＳ１４に進み、停止している電動モータ１２を起動する。また、制御部８１はステップＳ１５で“圧力フラグ＝０“を立て、ステップＳ７に進む。ここで、“圧力フラグ＝０“は、“電動モータ１２が回転しており、通気路６２の空気圧が上昇中である“ことを意味する。

制御部８１は、ステップＳ７でスイッチ７９がオフされていると判断すると、ステップＳ１６で電動モータ１２を停止し、図７の制御を終了する。なお、制御部８１はステップＳ７の判断を常時行う。

図７の制御例に対応するタイムチャートの例を、図８を参照して説明する。時刻ｔ１以前ではスイッチ７９がオフされており、電動モータ１２は停止している。時刻ｔ１でスイッチ７９がオンされると、電動モータ１２の目標回転数として第１回転数２，５００／ｍｉｎが設定され、かつ、通気路６２の空気圧が上昇する。

通気路６２の空気圧が、時刻ｔ２で第２目標圧力Ｐ２を超えると、電動モータ１２の目標回転数として第２回転数１，５００／ｍｉｎが設定される。時刻ｔ２以降における通気路６２の空気圧の上昇割合いは、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間における通気路６２の空気圧の上昇割合いよりも小さい。

通気路６２の空気圧が、時刻ｔ３で第１目標圧力Ｐｍａｘを超えると、電動モータ１２が停止される。また、打込機１６で止具８８の打ち込みが行われ、通気路６２の空気圧が低下する。電動モータ１２の停止後、打込機１６で止具８８の打ち込みが継続され、時刻ｔ４で通気路６２の空気圧が第３目標圧力Ｐ１以下になると、電動モータ１２の目標回転数が第１回転数２，５００／ｍｉｎに設定される。

通気路６２の空気圧が、時刻ｔ５で第２目標圧力Ｐ２を超えると、電動モータ１２の目標回転数として第２回転数１，５００／ｍｉｎが設定される。時刻ｔ５以降における通気路６２の空気圧の上昇割合いは、時刻ｔ４から時刻ｔ５の間における通気路６２の空気圧の上昇割合いよりも小さい。そして、通気路６２の空気圧が、時刻ｔ６で第１目標圧力Ｐｍａｘを超えると、電動モータ１２が停止されている。

制御部８１は、通気路６２の実際の空気圧が、第１目標圧力Ｐｍａｘよりも低い第２目標圧力Ｐ２を超え、かつ、通気路６２の空気圧の振幅が所定値Ａ以上であると、電動モータ１２の目標回転数を、第１目標回転数から第２目標回転数に変更する。このため、制御部８１が電動モータ１２を停止する信号を出力した時点から、電動モータ１２が実際に停止するまでの経過時間を、なるべく短くすることができる。つまり、電動モータ１２が慣性力で回転する時間を短くできる。したがって、通気路６２の実際の空気圧が、第１目標圧力Ｐｍａｘに対して大幅に大きくなることを回避できる。

第１エアホース６３は、打込機１６に送る空気を貯留するタンクの役割を果たしているが、第１エアホース６３は合成樹脂製であるため、金属製のタンクと比べて、容積が小さい。したがって、電動モータ１２が回転を開始してから、通気路６２の実際の空気圧が第１目標圧力Ｐｍａｘに到達するまでの経過時間を、なるべく短くすることができ、空気の圧縮作業性が向上する。

制御部８１が図７の制御例を行うと、第１ピストン３５が１往復し、かつ、第２ピストン４７が１往復する間、第１エアホース６３内及び通気路６２内の空気圧の変動幅をなるべく小さくできる。制御部８１は、図７の制御例のステップＳ３で肯定判断した場合に、ステップＳ８，Ｓ９をスキップしてステップＳ１０に進むことも可能である。

制御部８１は、通気路６２の実際の空気圧に応じて、打込機１６の使用可及び使用不可を表示部８０で表示する。制御部８１は、通気路６２の実際の空気圧が第３目標圧力Ｐ１を超えていると、表示部８０で“打込機１６の使用可“の表示を行う。制御部８１は、通気路６２の実際の空気圧が第３目標圧力Ｐ１以下であると、表示部８０で“打込機１６の使用不可“の表示を行う。

ロータ２９及びクランクシャフト３１は、軸線Ａ１を中心として同心状に配置されているため、ケーシング１１がロータ２９の径方向に大型化することを抑制できる。また、合成樹脂製の第１エアホース６３がタンクの役割を果たしており、金属製のタンクを設けずに済む。このため、空気圧縮機１０の体格をなるべく小型にでき、かつ、重量をなるべく軽量とすることができる。したがって、空気圧縮機１０の携帯性が向上する。空気圧縮機１０は、地上に置く構造と、ベルトを介して作業者の体で支持する構造と、を含む。電動モータ１２に電力を供給する電源は、直流電源または交流電源の何れでもよい。直流電源は、ケーシング１１に着脱可能な電池パックを含む。

さらに、第１エアホース６３に必要量以上の圧縮空気を貯留しないため、空気圧縮機１０の寿命が向上する。また、空気の圧縮に要する時間短縮でき、作業効率が向上する。

ここで、実施の形態で説明した構成の意味を説明すると、電動モータ１２はモータであり、第１エアホース６３は蓄圧部に相当し、中間ハブ６１は中継部に相当し、打込機１６は作業機に相当し、リークバルブ７０は排出機構に相当し、調圧器１５は減圧機に相当する。リリーフバルブ６８の上限圧は、最大圧力として把握可能である。制御部８１は、第１制御部、第２制御部、第３制御部及び圧力設定部に相当し、圧力センサ７７及び制御部８１は、第１検出部、第２検出部、第３制御部、第４制御部及び第５制御部に相当し、アンロードバルブ５９はアンロード機構に相当する。

上記実施形態の変形例として、打込機１６の使用可及び使用不可の確認は、図４に示すように、制御部８１に打込機１６の使用可及び使用不可の情報を送信する送信機１０２、打込機１６に制御部８１からの打込機１６の使用可及び使用不可の情報を受信する受信機１０３及び、制御部８１からの打込機１６の使用可及び使用不可の情報を打込機１６に表示する表示部１０４を設けることで、空気圧縮機１０からの打込機１６の使用可及び使用不可の情報を打込機１６でも確認可能としても良い。

以下変形例について詳細に説明する。変形例に係る空気圧縮機及び打込機の基本構成は、本実施形態に係る空気圧縮機１０及び打込機１６と共通である。変形例における空気圧縮機１０は、ケーシング１１内に制御部８１を備え、制御部８１は、通気路６２の実際の空気圧に応じて、打込機１６の使用可及び使用不可の情報を外部に送信する送信機１０２が設けられている。また打込機１６には、制御部８１からの打込機１６の使用可及び使用不可の情報を受信する受信機１０３と、使用可及び使用不可の情報を表示する表示部１０４が設けられている。

制御部８１は、通気路６２の実際の空気圧が第３目標圧力Ｐ１を超えていると、送信機１０２から打込機１６に設けられた受信機１０３に打込機１６が使用可である情報を送信し、打込機１６に設けられた表示部１０４で“打込機１６の使用可“の表示を行う。制御部８１は、通気路６２の実際の空気圧が第３目標圧力Ｐ１を以下であると、送信機１０２から打込機１６に設けられた受信機１０３に打込機１６が使用可である情報を送信し、打込機１６に設けられた表示部１０４で“打込機１６の使用不可“の表示を行う。変形例におけるその他の動作は、実施形態と共通であるため説明は省略する。

空気圧縮機は、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で種々変更可能である。例えば、リークバルブ７０としてソレノイドバルブを用い、コントローラ８２がリークバルブ７０を制御する構成を採用可能である。この構成を採用すると、作業者がスイッチ７９をオフした場合に、コントローラ８２がリークバルブ７０を動作させ、ポート７２を所定時間開いて閉じる制御を行い、ポート７２から空気及び水を排出することが可能である。リークバルブ７０の全部がケーシング１１内に位置するレイアウトを採用可能である。この場合、ケーシング１１に開口部７４は設けなくてもよい。

また、中間ハブ６１は、ケーシング１１の正面視で、シリンダ３４と底板２２との間に配置することも可能である。リークバルブは、バルブステム及びバネを有する変更例でもよい。変更例のリークバルブは、バルブステムに作業者の操作力が加えられていない場合は、ポートを閉じる。変更例のリークバルブは、バルブステムに作業者の操作力が加えられると、バネの力に抗してバルブステムが移動し、ポートを閉じる。

操作部７８は、側壁２０または側壁２１、あるいは、天板１７に設けられていてもよい。アンロードバルブは、バルブステム及びバネを有する変更例でもよい。変更例のアンロードバルブは、バルブステムに作業者の操作力が加えられていない場合は、空気抜き通路を閉じる。変更例のアンロードバルブは、バルブステムに作業者の操作力が加えられると、バネの力に抗してバルブステムが移動し、空気抜き通路を閉じる。つまり、作業者は、アンロードバルブを手動で操作し、圧縮室４８の空気を抜くことができる。調圧器１５は、ケーシング１１の外部、またはケーシング１１の内部の何れに設けられていてもよい。ピストンを動作させるモータは、電動モータの他、油圧モータ、空気圧モータ、内燃機関を含む。

１０…空気圧縮機、１１…ケーシング、１２…電動モータ、１３…圧縮部、１４…冷却ファン、１６…打込機、２８…ステータ、２８Ｂ…導線、２９…ロータ、３２…第１圧縮部、３３…第２圧縮部、３５…第１ピストン、４７…第２ピストン、６１…中間ハブ、６３…第１エアホース（第１管状部材）、６６…連結部、６８…リリーフバルブ、７０…リークバルブ、７７…圧力センサ、８１…制御部。

Claims (11)

1. ピストンの動作により空気を圧縮して排出する圧縮部と、前記ピストンを動作させるモータと、前記を有する空気圧縮機であって、
   前記圧縮部から排出された空気を蓄える蓄圧部と、
   前記圧縮部と前記蓄圧部とを接続し、かつ、前記圧縮部から排出される空気が通る中継部と、
   前記圧縮部を冷却する空気の流れを形成する冷却ファンと、
   を有し、
   前記中継部は、前記空気の流れ方向で前記冷却ファンと前記圧縮部との間に配置されている、空気圧縮機。
2. 前記蓄圧部は、前記圧縮部から排出される空気を、空気圧で動作する作業機に接続する可撓性の管状部材である、請求項１記載の空気圧縮機。
3. 前記ピストンは、別々に動作可能な第１ピストン及び第２ピストンを有し、
   前記圧縮部は、
   前記第１ピストンの動作により空気を圧縮して排出する第１圧縮部と、
   前記第２ピストンの動作により前記第１圧縮部から排出される空気を吸入し、かつ、吸入した空気をさらに圧縮して排出する第２圧縮部と、
   を有し、
   前記中継部は、前記第２圧縮部と前記蓄圧部とを接続する、請求項１または２記載の空気圧縮機。
4. 前記モータは、
   導線が巻かれ、かつ、前記導線に通電されて回転磁界を形成するステータと、
   前記回転磁界により回転し、かつ、前記第１ピストン及び第２ピストンに動力伝達可能に接続されたロータと、
   を有する、請求項３記載の空気圧縮機。
5. 前記第１圧縮部、前記第２圧縮部、前記中継部及び前記冷却ファンを収容するケーシングが設けられ、
   前記第２圧縮部は、前記ケーシングの上下方向の体格が前記第１圧縮部の体格よりも小さく、
   前記中継部は、前記第２圧縮部の下方に配置されている、請求項４記載の空気圧縮機。
6. 前記中継部が前記蓄圧部から取り外された状態で、前記中継部から空気を排出する排出機構が設けられている、請求項５記載の空気圧縮機。
7. 前記中継部は、前記蓄圧部が着脱される連結部を有し、
   前記連結部は、前記蓄圧部が取り外された状態で、前記中継部から空気が排出されることを防止する、請求項６記載の空気圧縮機。
8. 前記排出機構は、前記中継部から水を排出する、請求項６または７記載の空気圧縮機。
9. 前記中継部で空気の圧力を検出する圧力センサが設けられている、請求項５乃至８の何れか１項記載の空気圧縮機。
10. 前記蓄圧部に蓄えられる空気の圧力が、予め定められた最大圧力を超えることを防止するリリーフバルブが、前記中継部に設けられている、請求項５乃至８の何れか１項記載の空気圧縮機。
11. 前記モータを制御する制御部が前記ケーシング内に設けられ、
    前記制御部は、前記圧縮部よりも上方に配置されている、請求項５乃至１０の何れか１項記載の空気圧縮機。

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