JP2022189304A - 作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】性能や作業効率を向上しながら振動を低減する作業機を提供する。【解決手段】空気圧縮機１は、モータ１４と、モータ１４の駆動力により空気を圧縮して排出する圧縮部１３と、圧縮部１３から排出された空気を貯蔵する空気タンク１２ａ,１２ｂと、モータ１４の目標回転数を設定するとともに、モータ１４の実回転数を検出し、モータ１４の駆動を制御する主制御部４０と、を有する。主制御部４０は、モータ１４の実回転数が所定の回転数閾値まで低下するとモータ１４の駆動を停止し、モータ１４の駆動を停止した後にタンク内圧力が第１再起動圧力を下回るとモータ１４を再起動させる。主制御部４０は、モータ１４の実回転数が前記回転数閾値まで低下したときのタンク内圧力に基づき前記第１再起動圧力を設定する。【選択図】図５Ｂ

Description

本発明は、空気圧縮機等の作業機に関する。

作業機の一例である圧縮機においては、モータの駆動力により圧縮部から排出された空気がタンク部に貯蔵される。制御部はモータの駆動を制御し、タンク部に貯蔵された空気の圧力が所定の停止閾値以下のときにはモータを駆動させ、圧力が停止閾値を上回るとモータの駆動を停止させる。タンク部内の空気を消費されることで圧力が低下し、圧力が再起動閾値を下回ると、制御部はモータの駆動を再開させる。

特開2013-68158号公報

交流電源が仮設電源である場合やコードリールを使用する場合、交流電源を他の機器との共用する場合などにおいて、交流電源からの供給電圧が低下することがある。このような低電圧状況下においては、モータの負荷が大きくなるとモータの回転数が低下する。回転数が低下した状態で高圧の空気を圧縮すると、回転変動が大きく振動が増大する。この対策として入力電圧の低下に応じて停止圧力を下げることが考えられるが、モータや圧縮部には個体差があるため、余裕をもって停止圧力を下げる必要があり、性能や作業効率の低下が生じてしまう。

上記課題を鑑み本発明は、性能や作業効率を向上しながら振動を低減する作業機を提供することを目的とする。

本発明のある態様は、作業機である。この作業機は、
モータと、
前記モータの駆動力により空気を圧縮して排出する圧縮部と、
前記圧縮部から排出された空気を貯蔵するタンク部と、
前記モータの目標回転数を設定するとともに、前記モータの実回転数を検出し、前記モータの駆動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記モータの実回転数が所定の回転数閾値まで低下すると、前記モータの駆動を停止し、
前記モータの駆動を停止した後に、前記タンク部内の圧力が第１再起動圧力を下回ると、前記モータを再起動させ、
前記制御部は、前記モータの実回転数が前記回転数閾値まで低下したときの前記圧力である第１停止圧力に基づき、前記第１再起動圧力を設定する。

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、性能や作業効率を向上しながら振動を低減する作業機を提供できる。

本発明の実施の形態１に係る空気圧縮機１の全体構成を示す斜視図。 同正面図。 図２のＡ－Ａ平断面図。 空気圧縮機１の本体カバー１０に設けられた電池パック用装着部４５を示す斜視図。 空気圧縮機１の全体回路ブロック図。 全体回路ブロック図のうち、空気圧縮機１が本来的に有する本体回路部２００を拡大して示す回路ブロック図。 全体回路ブロック図のうち、２個の電池パック５－Ａ，５－Ｂを用いた電力アシストを行う補助回路部３００であって、アシスト電源部５０を含む部分を拡大して示す回路ブロック図。 補助回路部３００のうち充電部７０を含む部分を拡大して示す回路ブロック図。 商用交流電源３９からの入力電圧（実効値）が１００Ｖの場合、前半は８０Ｖで後半は９０Ｖの場合、及び、前半は６５Ｖで後半は８０Ｖの場合の各々における、商用交流電源３９からの入力電圧（実効値）、商用交流電源３９からの入力電流、モータ１４の回転数、及び空気タンク１２ａ,１２ｂ内の圧力の時間変化を示すタイムチャート。 空気圧縮機１の制御フローチャート。

以下において、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。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示である。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）
以下、作業機の一実施の形態である空気圧縮機１について、図面を用いて詳細に説明する。空気圧縮機１は、商用交流電源（ＡＣ電源１００Ｖ）で動作するもので、商用電源のコンセントに接続するための電源コード２及びプラグ（図示省略）を有する。空気圧縮機１は、電池電源を用いたアシスト動作が可能であり、図４に示すように、本体カバー（ハウジング）１０の外面に複数（図示の場合は２個）の電池パック用装着部４５を備える。

電池パック用装着部４５には、それぞれ電池部としての電池パック５が着脱自在に装着可能である。図４では１個の電池パック用装着部４５に電池パック５が装着された様子を示すが、各電池パック用装着部４５に電池パック５を装着し、合計２個の電池パック５をアシストに利用できる。電池パック５は、収容ケースと、収容ケース内に設けられた二次電池（二次電池セル）と、を有する。電池パック用装着部４５は電池パック５の端子に接続する接続端子を有する。

空気圧縮機１は、本体カバー１０と、本体カバー１０の両側に設けられた運搬用ハンドル１１と、圧縮空気を貯留するタンク部としての一対の平行配置の空気タンク１２ａ,１２ｂと、外部より吸入した空気を圧縮して空気タンク１２ａ,１２ｂに供給する圧縮部１３（図３）と、圧縮部１３に連結され圧縮部１３を駆動するモータ１４（同）と、を備える。モータ１４は負荷部の一例である。

圧縮部１３とモータ１４は、モータ１４の軸方向が空気タンク１２ａ，１２ｂの長手方向と略直交するように、一対の空気タンク１２ａ，１２ｂの上方に配置される。空気タンク１２ａ，１２ｂには、地面との直接接触を防止して保護するための脚部１５が設けられる。モータ１４は、例えば直流ブラシレスモータである。モータ１４に電力を供給する図５Ａ、図５Ｂのインバータ部３３を、主制御部４０（ＣＰＵ等の制御回路を含む）によって制御（例えばＰＷＭ制御）することで、モータ１４の回転数等が制御される。

使用者は、操作パネル部（スイッチパネル）１９により、空気圧縮機１の電源オン・オフ（ＯＮ・ＯＦＦ）、モータ１４の起動・停止、運転モード切替等の操作が可能である。操作パネル部１９には、空気タンク内圧力や過負荷等の警告が表示される。

圧縮部１３は、一段目の低圧側圧縮部１７と、二段目の高圧側圧縮部１８と、により構成される。一段目の低圧側圧縮部１７と二段目の高圧側圧縮部１８は、クランクケース１６を介して相互に対向するように配置される。一段目の低圧側圧縮部１７は、クランクケース１６内部を経由して吸い込まれた外部空気（大気圧）を圧縮し、一段目吐出管を経由して二段目の高圧側圧縮部１８へ圧縮空気を送り込む。二段目の高圧側圧縮部１８は、一段目の低圧側圧縮部１７から供給される圧縮空気を例えば３.０～４.５ＭＰａの許容最高圧力まで圧縮して二段目吐出管を経由して相互に連通された空気タンク１２ａ，１２ｂに供給する。

空気タンク１２ａ，１２ｂ内の圧縮空気は、減圧弁２４ａ，２４ｂによって減圧され、カプラ２７ａ，２７ｂを経由して外部に取り出される。カプラ２７ａ，２７ｂの近傍の圧力は圧力計２６ａ，２６ｂでモニタできるようになっている。カプラ２７ａ，２７ｂの各々には不図示のホースを介して釘打機等の空気工具が接続される。

減圧弁２４ａ，２４ｂの出力側の圧力（空気工具への供給圧力）は、圧力調整用部材２３ａ,２３ｂによって調整できる。減圧弁２４ａ，２４ｂにより、空気タンク１２ａ，１２ｂへの圧縮空気の入口側の圧力の大きさにかかわらず、カプラ２７ａ，２７ｂ側の圧力を最高圧力以下の一定値に抑えることができる。すなわち、カプラ２７ａ，２７ｂには、空気タンク１２ａ，１２ｂ内の圧力にかかわらず一定の圧力を持つ圧縮空気が得られる。なお、空気タンク１２ａ，１２ｂ内部に溜まったドレン及び圧縮空気を外部へ排出するためにドレン排出装置が設けられる。

図５Ａに示すように、空気圧縮機１は、圧縮部１３を回転駆動して空気タンク１２ａ，１２ｂに圧縮空気を送り込むためのモータ１４を有する。空気圧縮機１は、外部の交流電源である商用交流電源３９を用いてモータ１４を駆動するための本体回路部２００と、２個の電池パック５－Ａ，５－Ｂを用いた電力アシスト用の補助回路部３００と、を備える。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、本体回路部２００は、外部の交流電源である商用交流電源３９（ＡＣ１００Ｖ：例えばコンセントの最大定格電流１５Ａ）の供給を受けてモータ１４を駆動するために、整流部３１、ＡＣ側電源昇圧回路３２、インバータ部３３、及びインバータ部３３を制御するための主制御部４０を具備する。

商用交流電源３９と整流部３１との間にはノイズフィルタ３４が挿入される。整流部３１の整流出力側に平滑コンデンサ３５が接続される。交流電源３９からの交流電力は整流部３１で整流され、平滑コンデンサ３５で平滑された直流電力がＡＣ側電源昇圧回路３２に供給される。整流部３１とＡＣ側電源昇圧回路３２との間の接続線路には電流検出用抵抗３６が挿入される。ＡＣ側負荷電流検出部３７は、電流検出用抵抗３６の両端の電圧降下を基にＡＣ負荷電流を検出し（モニタし）、ＡＣ負荷電流検出信号を主制御部４０に出力する。整流部３１の出力端子間には、入力電圧検出部６５が設けられる。入力電圧検出部６５は、整流部３１の出力端子間の電圧を検出（監視）し、主制御部４０に送信する。

ＡＣ側電源昇圧回路３２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ等の昇圧回路を含み、ここで昇圧された直流電力がインバータ部３３を介してモータ１４に供給される。整流部３１、ＡＣ側電源昇圧回路３２、及び平滑コンデンサ３５は、交流側電源部の一例である。

ＡＣ側電源昇圧回路３２は、図示の場合、チョークコイル３２１、スイッチング素子３２２、ダイオード３２３及びコンデンサ３２４を有するチョッパ型ＤＣ－ＤＣコンバータであり、スイッチング素子３２２のスイッチング動作を制御する昇圧電圧制御部３２５を有する。ＡＣ側電源昇圧回路３２の昇圧出力側に昇圧電圧検出部３８が設けられる。

主制御部４０には、昇圧電圧検出部３８の昇圧電圧監視信号、モータ１４の回転を検出する回転センサ４１の回転検出信号、及び、空気タンク１２ａ，１２ｂの圧力を検出する圧力センサ４２の圧力検出信号がそれぞれ入力される。主制御部４０は、昇圧電圧制御信号をＡＣ側電源昇圧回路３２（昇圧電圧制御部３２５）に出力するとともに、インバータ制御信号をインバータ部３３に出力し、ＡＣ側電源昇圧回路３２で昇圧された直流電力をインバータ部３３を介してモータ１４に供給することで、例えばＰＷＭ制御等でモータ１４の回転制御を行う。圧縮部１３はモータ１４で回転駆動され、圧縮部１３から吐出された空気が空気タンク１２ａ，１２ｂに送られる

操作パネル部１９は、空気タンク内１２ａ，１２ｂの圧力や過負荷等の警告等を表示する表示パネル１９１、電源オン・オフの切替を行う運転ボタン１９２、電池パック５－Ａ，５－Ｂの充電を指示する充電ボタン１９３、運転モード切替を指示するモード切替ボタン１９４、及び電池パック５－Ａ，５－Ｂを用いた電力アシストを指示するアシストボタン１９５を有し、これらを制御するためにスイッチパネル制御部１９０が設けられる。スイッチパネル制御部１９０は通信回路１９７を介して主制御部４０に接続される。

主制御部４０や操作パネル部１９、通信回路１９７等に安定化された直流電圧を供給するために、回路電源部９０が設けられる。回路電源部９０は、整流部３１の直流出力を利用して主制御部４０等に電源電圧Ｖｃｃ（Ａ）を、スイッチパネル制御部１９０や通信回路１９７等に電源電圧Ｖｃｃ（Ｃ）をそれぞれ供給する。回路電源部９０は、１個の一次巻線と２個の二次巻線とを有する降圧トランス９１、トランス一次側をスイッチングするスイッチング素子９２、スイッチング素子９２に駆動信号を出力する回路電源駆動回路９３、及び、２個の二次巻線にそれぞれ設けられた整流平滑回路９４，９５を有する。整流平滑回路９４の直流出力電圧はＶｃｃ（Ａ）として主制御部４０等に供給され、整流平滑回路９５の直流出力電圧はＶｃｃ（Ｃ）としてスイッチパネル制御部１９０や通信回路１９７等に供給される。

図５Ａ、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、補助回路部３００は、電池電源（直流電源）でモータ１４の駆動アシストを行うためのアシスト電源部５０、電池電源としての電池パック５－Ａ，５－Ｂを充電するための充電部７０、副制御部８０、回路電源部１１０、及び通信回路１００を有する。副制御部８０はＣＰＵ等の制御回路を含む構成であり、主制御部４０と連携してアシスト電源部５０と充電部７０の動作を制御する。回路電源部１１０は、副制御部８０や通信回路１００等に安定化された直流電圧を供給する。通信回路１００は主制御部４０と副制御部８０間の電気的に絶縁された通信回線を構成する。補助回路部３００は、例えば図３の本体カバー１０内の収納ケース部２０内に収納される。

一方の電池パック用装着部４５の接続端子４５Ａには電池パック５－Ａが接続され、他方の電池パック用装着部４５の接続端子４５Ｂには電池パック５－Ｂが接続される。接続端子４５Ａ，４５Ｂにそれぞれ接続された電池パック５－Ａ，５－Ｂの電池パック電圧を検出するために、電池電圧検出部４６Ａ，４６Ｂがそれぞれ設けられる。各電池電圧検出部４６Ａ，４６Ｂからの電池電圧検出信号はそれぞれ副制御部８０に供給される。副制御部８０は、電池パック５－Ａ，５－Ｂから電池情報取得信号を受けて、それらの電池情報（電池温度等）をそれぞれ取得する。電池パック５－Ａ，５－Ｂは、それぞれ制御部４４Ａ、４４Ｂを含み、副制御部８０と通信できる。主制御部４０、副制御部８０、並びに電池パック５－Ａ，５－Ｂの制御部４４Ａ、４４Ｂは、空気圧縮機１の制御部を構成する。

アシスト電源部５０は、昇圧回路としての昇圧用ＤＣ－ＤＣコンバータの構成を含む。アシスト電源部５０は、昇圧トランス５１の一次側にプッシュプル接続されたスイッチング素子（例えばMOSFET）５２，５３、スイッチング素子５２，５３を交互にスイッチングするアシスト電源駆動回路５４、昇圧トランス５１の二次側に接続された整流部５５、チョークコイル６３、平滑コンデンサ５６、及びアシスト電流制御部５７を有する。

整流部５５とインバータ部３３との間の接続線路に電流検出用抵抗５８が挿入される。アシスト電流制御部５７は、電流検出用抵抗５８の両端の電圧降下からアシスト電流を検出し（モニタし）、フィードバック回路としてのフォトカップラ５９を介しアシスト電流検出信号をアシスト電源駆動回路５４にフィードバックする。ここで、フォトカップラ５９を用いるのは、交流電源３９に電気的に接続される本体回路部２００と、電池パック５－Ａ，５－Ｂに電気的に接続される補助回路部３００とを相互に電気的に絶縁するためであり、以後の説明でフォトカップラを用いるのも同様の理由である。昇圧トランス５１は昇圧回路の一例である。電池パック５－Ａが接続された接続端子４５Ａ、電池電圧検出部４６Ａ、充電部７０、電池パック５－Ｂが接続された接続端子４５Ｂ、電池電圧検出部４６Ｂ、充電部７０及びアシスト電源部５０は、電池パック５－Ａ及び電池パック５－Ｂの出力電圧値を調整可能な電池側電源部の一例である。

電池パック５－Ａ，５－Ｂの一方又は両方の直流電力は、アシスト電源部５０の昇圧トランス５１の一次側に供給される。アシスト電源部５０の整流部５５の出力側に、アシスト電源部５０の出力電圧を検出するためのアシスト電圧検出部６０が設けられ、また、アシスト電源部５０の出力電圧を制御するためにアシスト電圧制御部６１が設けられる。アシスト電源部５０の直流出力電力はシリーズダイオード８２を介してインバータ部３３に供給される（ＡＣ側電源昇圧回路３２の直流出力電力と合成される）。

副制御部８０は、フォトカップラ６２を介してアシスト電源部５０のアシスト電流制御部５７に出力電流制御信号を出力し、フォトカップラ６４を介してアシスト電圧制御部６１にアシスト電源５０の出力電圧制御信号を出力する。

ＡＣ側電源昇圧回路３２の出力端子に対してアシスト電源部５０の出力端子はシリーズダイオード８２を介して並列接続される。つまり、モータ１４に対してＡＣ側電源昇圧回路３２及びアシスト電源部５０が電気的に並列に接続される。

具体的に言えば、アシスト電源部５０においては、副制御部８０からの出力電流制御信号及び出力電圧制御信号を受けてアシスト電源駆動回路５４の駆動信号を制御し、スイッチング素子５２，５３を交互にスイッチングするときのデューティを変化させることで、出力側の平滑コンデンサ５６両端の直流電圧を増減する電圧可変制御を行うことができる。換言すれば、アシスト電源部５０はインバータ３３部への供給電圧を増減するＰＡＭ制御でモータ１４を駆動可能である。また、アシスト電源部５０のアシスト電源駆動回路５４には副制御部８０からアシスト電源オン・オフ信号が供給される。アシスト電源オン・オフ信号が「アシスト電源オン」を指示したときはアシスト電源駆動回路５４を作動させてスイッチング可能とし、「アシスト電源オフ」を指示したときはアシスト電源駆動回路５４の動作を停止する。

充電部７０は、電池パック用装着部４５に装着された電池パック５－Ａ，５－Ｂを充電するための回路である。充電部７０は、降圧用ＤＣ－ＤＣコンバータの構成を含む。充電部７０は、交流電源３９の供給をノイズフィルタ３５を介して受ける整流部７１、平滑コンデンサ７２、降圧トランス７３、トランス一次側をスイッチングするスイッチング素子７４、スイッチング素子７４をオン・オフ駆動する充電電源駆動回路７５、トランス７３の二次側出力を整流、平滑する整流平滑回路としてのダイオード７６及び平滑コンデンサ７７、充電電流制御部７８、及び充電電圧制御部７９を有する。トランス７３の二次側の整流平滑回路と電池パック５－Ａ，５－Ｂ間の接続線路には電流検出用抵抗８１が挿入される。充電電流制御部７８は、電流検出用抵抗８１の両端の電圧降下から充電電流を検出する（モニタする）。充電電流制御部７８からの充電電流検出信号及び充電電圧制御部７９からの充電電圧制御信号は、フィードバック回路としてのフォトカップラ８２を介し充電電源駆動回路７５にフィードバックされる。

回路電源部１１０は、充電部７０の整流部７１の直流出力を利用して副制御部８０等に電源電圧Ｖｃｃ（Ｂ）を供給するとともに、充電電源オン・オフ信号を伝達するフォトカップラ８５への電源供給を行う。回路電源部１１０は、１個の一次巻線と２個の二次巻線とを有する降圧トランス１１１、トランス一次側をスイッチングするスイッチング素子１１２、スイッチング素子１１２に駆動信号を出力する回路電源駆動回路１１３、及び２個の二次巻線にそれぞれ設けられた整流平滑回路１１４，１１５を有する。整流平滑回路１１４の直流出力電圧はＶｃｃ（Ｂ）として副制御部８０、フォトカップラ８２等に供給される。整流平滑回路１１５の直流出力電圧は、フォトカップラ８５に供給される。フォトカップラ８５は、副制御部８０の充電電源オン・オフ信号を充電電源駆動回路７５に伝達する。充電電源オン・オフ信号が「充電電源オン」を指示したときは充電電源駆動回路７５を作動させてスイッチング素子７４をスイッチングし、「充電電源オフ」を指示したときは充電電源駆動回路７５の動作を停止する。

一方の電池パック用装着部４５の接続端子４５Ａと充電部７０との接続をオン・オフするためにリレー８７Ａ（第１の遮断回路）が設けられるとともに、他方の電池パック用装着部４５の接続端子４５Ｂと充電部７０との接続をオン・オフするためにリレー８７Ｂ（第２の遮断回路）が設けられる。また、接続端子４５Ａとアシスト電源部５０との接続をオン・オフするためにリレー８７Ｃが設けられるとともに、接続端子４５Ｂとアシスト電源部５０との接続をオン・オフするためにリレー８７Ｄが設けられる。リレー８７Ａ～８７Ｄはそれぞれ副制御部８０からのリレーオン・オフ信号によってオン・オフ制御される。

通信回路１００は２つのフォトカップラ１０１，１０２を有し、主制御部４０と副制御部８０との間の電気的に絶縁された通信回線を構成する。フォトカップラ１０１は主制御部４０からの情報信号を副制御部８０へ伝達し、フォトカップラ１０２は副制御部８０からの情報信号を主制御部４０へ伝達する。

電池パック５－Ａ，５－Ｂには、内部の二次電池の温度を検出する温度検出部としてのサーミスタＴｈ１，Ｔｈ２がそれぞれ設けられる。また、アシスト電源部５０のスイッチング素子５２，５３にも、温度検出のためのサーミスタＴｈ３が設けられる。サーミスタＴｈ１～Ｔｈ３の温度監視信号は副制御部８０に出力され、温度上昇が許容範囲を超えた電池パック５やアシスト電源部５０は副制御部８０によって動作停止となる。

図５Ｂの操作パネル部１９において、表示パネル１９１は、主制御部４０からの各種情報を表示する表示部である。運転ボタン１９２は、空気圧縮機１の運転開始、運転停止を指示するスイッチである。充電ボタン１９３は、電池パック５－Ａ，５－Ｂの充電許可、充電停止を指示するスイッチである。モード切替ボタン１９４は、空気圧縮機１の後述する運転モードの切替を行う切替スイッチである。アシストボタン１９５は、電池パックを用いる電力アシストを併用するモード（以下「アシスト併用モード」）と電力アシストを使用しないモード（以下「アシスト不使用モード」）との切替スイッチである。

図５Ａから図５Ｄの回路構成において、空気圧縮機１は商用交流電源３９（ＡＣ１００Ｖ）に接続された状態において使用される。本体回路部２００は、商用交流電源３９より電力供給を受けるため、ＡＣ側負荷電流検出部３７の値に基づき、商用交流電源３９からの入力電流が１５Ａ以下となるように主制御部４０により制御される。これは、一般的にＡＣコンセントの最大定格電流が１５Ａとなっているからである。

通常動作時は、ＡＣ負荷電流値が１５Ａを超えそうになると主制御部４０はモータ１４の目標回転数を下げる。目標回転数はインバータ部３３の負荷や空気タンク１２ａ，１２ｂ内の圧力によっても変わってくる。具体的には、軽負荷の場合には高く、タンク内圧力が高まってきた場合や圧縮空気の使用量が多い場合には低く設定する。

アシスト電源部５０を作動させる電力アシスト時は、目標回転数に達するとＡＣ電流値が下がってくるため、主制御部４０はＡＣ負荷電流値１５Ａを維持するように目標回転数を上げていくことで、足りない電力を電池パック５－Ａ，５－Ｂの一方又は両方から供給することが出来る。この時、副制御部８０は電池パック５からの供給電流あるいは供給電力による制限を加えることでモータ１４の回転数を一定範囲内に収めることができる。

ここで、以下の点に注意する。
ＡＣ側電源昇圧回路３２は、昇圧電圧が目標値となるようにフィードバック制御しているが、シリーズダイオード３２３Ａを挿入しない場合において、特にアシスト電源部５０からのアシスト電圧が高すぎる場合には、昇圧電圧を低くするように制御してしまう。昇圧電圧が低下すると商用交流電源３９からの電流供給が低下するため、電池パック５からの電流供給が過大になり、結果的に電力アシスト時間の減少につながってしまう。この場合、アシスト電圧（アシスト電源部５０の出力電圧）をシリーズダイオード８２の順方向電圧降下程度（１Ｖ～２Ｖ）大きくなるように制御すれば、シリーズダイオード３２３Ａを省略できる。

一方で、シリーズダイオード３２３Ａを挿入する場合には、昇圧電圧とアシスト電圧を接続する箇所に電圧合流部電解コンデンサ３２４Ａを設ける必要がある。これは、モータ１４を停止した場合に発生するサージエネルギーを吸収するためであり、大容量且つ高耐圧の大型品を使用する。しかし、上記のようにシリーズダイオード３２３Ａを省略した場合には、ＡＣ側電源昇圧回路３２の電解コンデンサ３２４により代用することができるため、電圧合流部電解コンデンサも省略することができる。これにより、基板上の面積や電子部品コスト削減はもちろん、ダイオードの損失や電圧降下による効率低下を改善することができる。

一般に、複数の電池パックを並列接続して用いる場合、電池パック同士の逆流電流を防止するために図５Ｃ中点線表記の逆流防止用ダイオード４７Ａ，４７Ｂが必要となる。しかし、電池パック５－Ａ，５－Ｂの電位差が所定電位差値（例えば０.５Ｖとする）以内になるように電池パックを交互に充電していくことで、実用上、電池パック同士の逆流電流を充電電流程度に抑えることが出来る。このため、ダイオード４７Ａ，４７Ｂは削除してもよい。これにより、ダイオード４７Ａ，４７Ｂの抵抗分に起因する出力低下やダイオード４７Ａ，４７Ｂによる発熱の問題を解消できる。

電池パック５－Ａ，５－Ｂを並列接続した電力アシスト中に電池パック５－Ａ，５－Ｂの電位差が所定電位差値（０.５Ｖ）を超えて開いた場合でも、片方の電池パック電圧が第１閾値電圧である所定電圧値Ｖ１を下回るまではアシストを継続する。

電力アシスト期間中に片方の電池パック５だけアシストを停止しようとすると、停止と同時にもう一方の電池パック５の放電電流が過大になってしまうため、モータ１４の目標回転数を下げるなど、電流値を減らしておく必要がある。実際停止するには通電中にリレー８７Ｃ又は８７Ｄをオフする必要がある。接点故障を抑制する観点では、一方の電池パック電圧が所定電圧値Ｖ１を下回った時点でアシストそのものを停止するとよい。この理由は、両方の電池パック電圧が所定電圧値Ｖ１を下回るまでアシストを継続しようとすると、先に低下した方の電池パック５の消費電流が大きくなり、電圧低下と発熱が加速してしまうため、再充電と再アシストのサイクルが遅くなってしまうからである。

図６は、商用交流電源３９からの入力電圧の実効値（以下「交流入力電圧」とも表記）が１００Ｖの場合、前半（時刻ｔ５以前）は８０Ｖで後半（時刻ｔ６以降）は９０Ｖの場合、及び、前半は６５Ｖで後半は８０Ｖの場合の各々における、交流入力電圧、商用交流電源３９からの入力電流の実効値（以下「交流入力電流」とも表記）、モータ１４の回転数（以下「モータ回転数」とも表記）、及び空気タンク１２ａ,１２ｂ内の圧力（以下「タンク内圧力」とも表記）の時間変化を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、アシストボタン１９５によりアシスト不使用モードが選択されている場合のものである。時刻ｔ６～ｔ７の期間以外では、空気タンク１２ａ,１２ｂ内の空気（以下「タンク内空気」）の消費は無いものとする。尚、先述の通り、タンク内圧力は圧力センサ４２によって検出され、この検出信号が主制御部４０に入力されている。

時刻ｔ０においてモータ１４の駆動すなわち空気圧縮機１の運転を開始すると、時間経過と共にタンク内圧力が上昇する。タンク内圧力の上昇に伴い、モータ１４に係る負荷も増大し、モータ回転数を一定の目標回転数に維持するために交流入力電流が上昇する。交流入力電流が上昇する速度は、交流入力電圧が低いほど高くなる。これは、交流入力電圧が低いほど、電力を補うために交流入力電流を大きくする必要があるためである。

交流入力電圧が６５Ｖの場合、時刻ｔ１において交流入力電流が１５Ａとなる。交流入力電圧が８０Ｖの場合、時刻ｔ２において交流入力電流が１５Ａとなる。１５Ａは、ブレーカー等が落ちないように設定された電流閾値（上限値）の一例である。交流入力電流が１５Ａとなった後は、それ以上交流入力電流が大きくならないように、すなわちそれ以上商用交流電源３９からの入力電力（以下「交流入力電力」とも表記）が大きくならないように、タンク内圧力の上昇と共にモータ回転数を低下させる。換言すれば、交流入力電流が１５Ａとなる前後で、モータ回転数を一定の目標回転数に維持する定回転数制御から、目標回転数を可変として交流入力電力を一定にする低電力制御に移行する。

交流入力電圧が６５Ｖの場合、時刻ｔ３において、タンク内圧力がＰ４の状態でモータ回転数が回転数閾値まで低下する。このときの圧力Ｐ４は、第１停止圧力の例示である。交流入力電圧が８０Ｖの場合、時刻ｔ４において、タンク内圧力がＰ２の状態でモータ回転数が回転数閾値まで低下する。このときの圧力Ｐ２は、第１停止圧力の例示である。回転数閾値は、例えば、それ以上モータ回転数が低下すると回転変動が大きく振動が顕著に増大する回転数であり、事前に定められる。モータ回転数が回転数閾値まで低下すると、振動増大を防ぐため、タンク内圧力が事前に設定された停止圧力（目標圧力）Ｐ１に到達していなくてもモータ１４は停止する（交流入力電圧が６５Ｖの場合の時刻ｔ３、８０Ｖの場合の時刻ｔ４）。

交流入力電圧が１００Ｖの場合、時刻ｔ５において、タンク内圧力が第２停止圧力としての停止圧力Ｐ１に到達し、モータ１４が停止する。交流入力電圧が６５Ｖ、８０Ｖ、１００Ｖのいずれの場合も、モータ１４の停止後、時刻ｔ６においてタンク内空気の消費が開始されるまで、タンク内圧力は一定である。第２停止圧力としての停止圧力Ｐ１は、予め設定された既定値（静的な値）であるのに対し、第１停止圧力としての圧力Ｐ２、Ｐ４は、モータ回転数が回転数閾値まで低下したときの圧力であり、交流入力電圧等の運転環境に応じて動的に決まる値である。

図６においては、前半の交流入力電圧が６５Ｖの場合、時刻ｔ５～ｔ６の期間に、他の機器による商用交流電源３９の使用状態が変化し、交流入力電圧が８０Ｖに上昇した場合を想定している。同様に、前半の交流入力電圧が８０Ｖの場合、時刻ｔ５～ｔ６の期間に交流入力電圧が９０Ｖに上昇した場合を想定している。

時刻ｔ６～ｔ７の期間にタンク内空気が消費され、時刻ｔ７において、タンク内圧力の低下幅がΔＡとなり（タンク内圧力が再起動圧力まで低下し）、モータ１４が再起動する。ΔＡは、モータ１４の再起動、停止の頻度が高すぎないように、かつモータ１４の停止時間が長すぎたり、タンク内圧力の低下が行き過ぎたりしないように、事前に定められる。具体的には、ΔＡが小さすぎると、モータ１４が停止した後すぐに再起動するため、空気圧縮機１の動作がぎくしゃくして感じられ作業性が損なわれるとともに、モータ１４の再起動時の負荷が大きくなるためモータ１４の故障の可能性も高まる。一方でΔＡが大きすぎると、モータ１４が停止している時間が長くなり再起動の時間が遅くなるため、圧縮部１３が空気タンク１２ａ,１２ｂに圧縮空気を送らない時間が長くなり作業効率が悪い。また、タンク内圧力の低下も大きくなってしまうため、タンク内圧力が停止圧力近くの高い圧力へ復帰するまでの時間も長くなってしまい、作業効率が悪い。圧力Ｐ２、Ｐ４よりもそれぞれΔＡだけ低い圧力Ｐ３、Ｐ５は、第１再起動圧力の例示である。圧力Ｐ１よりもΔＡだけ低い圧力Ｐ２は、第２再起動圧力の例示である。時刻ｔ７におけるモータ１４の再起動後、時間経過と共にタンク内圧力が再度上昇する。

交流入力電圧が１００Ｖの場合、時刻ｔ８において、タンク内圧力が停止圧力Ｐ１に到達し、モータ１４が停止する。後半の交流入力電圧が９０Ｖの場合、時刻ｔ９において、タンク内圧力が停止圧力Ｐ１に到達し、モータ１４が停止する。後半の交流入力電圧が８０Ｖの場合、時刻ｔ１０においてモータ回転数が回転数閾値まで低下し、モータ１４が停止する。

図７は、空気圧縮機１の制御フローチャートである。このフローチャートは、アシストボタン１９５によりアシスト併用モードが選択されている場合のものである。主制御部４０は、モード１の場合（Ｓ１のｙｅｓ）、停止圧力をＰｏｆｆ１、再起動圧力をＰｏｎ１に設定する（Ｓ２）。主制御部４０は、モード２の場合（Ｓ１のｎｏ、Ｓ３のｙｅｓ）、停止圧力をＰｏｆｆ２、再起動圧力をＰｏｎ２に設定する（Ｓ４）。主制御部４０は、モード３の場合（Ｓ１のｎｏ、Ｓ３のｎｏ）、停止圧力をＰｏｆｆ３、再起動圧力をＰｏｎ３に設定する（Ｓ５）。モード１～３は、モード切替ボタン１９４によって事前に設定された運転モードである。停止圧力Ｐｏｆｆ１～Ｐｏｆｆ３のいずれかが、図６のタンク内圧力Ｐ１に対応する。

主制御部４０は、運転ボタン１９２により電源オフとされた場合（Ｓ６のｎｏ）、モータ１４を停止し（Ｓ７）、Ｓ１に戻る。主制御部４０は、運転ボタン１９２により電源オンとされている場合（Ｓ６のｙｅｓ）、モータ１４を起動する（Ｓ８）。主制御部４０は、回転センサ４１からの回転検出信号によりモータ回転数（実回転数）を監視し、モータ回転数が回転数閾値以下の場合（Ｓ９のｙｅｓ）、入力電圧検出部６５からの信号により、交流入力電圧を確認する（Ｓ１０）。

主制御部４０は、交流入力電圧が閾値電圧Ｖａより大きくない場合（Ｓ１０のｎｏ）、電源の状態が悪いと判断し、モータ１４を停止すると共に表示パネル１９１にエラー表示を行う（Ｓ１１）。主制御部４０は、交流入力電圧が閾値電圧Ｖａより大きい場合（Ｓ１０のｙｅｓ）において、副制御部８０との通信により、電池パック５－Ａ，５－Ｂを用いた電力アシスト（以下「アシスト運転」とも表記）を行っているか否かを確認する（Ｓ１２）。

主制御部４０は、アシスト運転を行っていない場合（Ｓ１２のｎｏ）、副制御部８０との通信によりアシスト運転の可否を確認する（Ｓ１３）。主制御部４０は、アシスト運転が可能であれば（Ｓ１３のｙｅｓ）、副制御部８０にアシスト運転の開始を指示してアシスト運転を作動させ（Ｓ１４）、Ｓ９に戻る。

主制御部４０は、Ｓ１２においてアシスト運転を行っている場合（Ｓ１２のｙｅｓ）、及びＳ１３においてアシスト運転が可能でない場合（Ｓ１３のｎｏ）、現在のタンク内圧力Ｐｖを取得し（Ｓ１５）、停止圧力をＰｖ、再起動圧力をＰｖ－ΔＡに設定する（Ｓ１６）。

主制御部４０は、タンク内圧力が停止圧力以上の場合（Ｓ１７のｙｅｓ）、モータ１４を停止する（Ｓ１８）。Ｓ９のｎｏからＳ１７という処理の流れの場合、Ｓ１７の判断における停止圧力は、Ｓ２、Ｓ４、及びＳ５のいずれかで設定した停止圧力である。Ｓ１６からＳ１７という処理の流れの場合、Ｓ１７の判断における停止圧力は、Ｓ１６で設定した停止圧力（現在のタンク内圧力Ｐｖ）であり、Ｓ１７の判断はｙｅｓとなる。

主制御部４０は、タンク内圧力が再起動圧力以下になるまでモータ１４の停止（Ｓ１８）を継続し（Ｓ１９のｎｏ）、タンク内圧力が再起動圧力以下になると（Ｓ１９のｙｅｓ）、Ｓ１に戻り、運転モード（モード１～３）に応じた停止圧力、再起動圧力を設定してモータ１４を再起動する（Ｓ１～Ｓ６、Ｓ８）。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 主制御部４０は、モータ回転数が回転数閾値まで低下するとモータ１４の駆動を停止する。このため、回転数閾値より低い回転数でのモータ１４の駆動により振動や騒音が大きくなることを抑制できる。ここで、比較として、モータ回転数によらず、交流入力電圧の低下に応じて停止圧力を低下させる場合を考える。この場合、空気圧縮機１の個体差によって異なるモータ１４への負荷に対応するために、余裕を持って停止圧力の低下幅を大きくすることになる。そうすると、交流入力電圧の低下時に、振動や騒音が顕著に大きくなる直前まで空気圧縮機１を運転することが難しい。具体的には、振動や騒音が起きにくい個体に合わせて停止圧力の低下幅を小さくする（低下後の停止圧力を高くする）と、振動や騒音が起きやすい個体においては、タンク内圧力が停止圧力未満であっても振動や騒音が大きくなってしまう。逆に振動や騒音が起きやすい個体に合わせて停止圧力の低下幅を大きくする（低下後の停止圧力を低くする）と、振動や騒音が起きにくい個体においては、タンク内圧力が振動や騒音が顕著に大きくなる値より充分低い値であってもタンク内圧力が停止圧力以上となってモータが停止してしまうため、到達できるタンク内圧力が本来振動や騒音を顕著に大きくせずに実現できる圧力よりも低くなってしまう。この点、本実施の形態によれば、回転数閾値以下か否かに応じてモータ１４の停止要否を判断するため、交流入力電圧の低下時に、振動や騒音が顕著に大きくなる直前まで空気圧縮機１を運転できる。

(2) 主制御部４０は、モータ回転数が回転数閾値まで低下してモータ１４の駆動を停止した後は、モータ回転数が回転数閾値まで低下したときのタンク内圧力に基づき再起動圧力を設定し、タンク内圧力が再起動圧力まで低下するとモータ１４を再起動する。このため、モータ回転数が回転数閾値まで低下したときのタンク内圧力によらず固定された再起動圧力を用いる場合と比較して、モータ１４の再起動、停止の頻度が高すぎないように、かつモータ１４の停止時間が長すぎたり、タンク内圧力の低下が行き過ぎたりしないように、再起動圧力を適切に設定できる。固定された再起動圧力を用いる場合を具体的に想定すると、再起動圧力は、振動や騒音が起きやすい個体に合わせて低めに設定すると考えられる（振動や騒音が起きにくい個体に合わせて高めに設定すると、振動や騒音が起きやすい個体で振動や騒音が顕著に大きくなってしまうため）。この想定において、振動や騒音が起きにくい個体においては、再駆動圧力が該個体において適切な値よりも低めに設定されてしまうため、モータ１４が停止している時間が長くなり再起動の時間が遅くなり、圧縮部１３が空気タンク１２ａ,１２ｂに圧縮空気を送らない時間が長くなり作業効率が悪い。また、タンク内圧力の低下も大きくなってしまうため、タンク内圧力が停止圧力近くの高い圧力へ復帰するまでの時間も長くなってしまい、作業効率が悪い。この点、本実施の形態によれば、停止圧力をモータ１４の個体差に合わせて任意に決めるだけでなく、再起動圧力もモータ１４の個体差に合わせて任意に決めるため、再起動圧力を適切な値にすることができ、作業効率がよい。

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。

モータ１４の駆動を停止したときのタンク内圧力（停止圧力）と、その後にモータ１４を再起動するときのタンク内圧力（再起動圧力）との差は、固定値でなくてもよい。例えば、停止圧力から所定割合だけ低下したタンク内圧力を再起動圧力としてもよい。モータ回転数が閾値回転数以下に低下した場合の停止圧力と再起動圧力の差は、モータ回転数が閾値回転数以下に低下していない場合の停止圧力と再起動圧力の差と異なってもよい。

１…空気圧縮機、５，５－Ａ，５－Ｂ…電池パック、１０…本体カバー、１２ａ，１２ｂ…空気タンク、１３…圧縮部、１４…モータ、１９…操作パネル部、２０…収納ケース部、３１…整流部、３２…ＡＣ側電源昇圧回路、３３…インバータ部、３７…ＡＣ側負荷電流検出部、３８…昇圧電圧検出部、４０…主制御部、４５…電池パック用装着部、４６Ａ，４６Ｂ…電池電圧検出部、５０…アシスト電源部、５７…アシスト電流制御部、６０…アシスト電圧検出部、６５…入力電圧検出部、７０…充電部、８０…副制御部、８７Ａ～８７Ｄ…リレー、９０，１１０…回路電源部、１００…通信回路、２００…本体回路部、３００…補助回路部。

Claims (4)

1. モータと、
   前記モータの駆動力により空気を圧縮して排出する圧縮部と、
   前記圧縮部から排出された空気を貯蔵するタンク部と、
   前記モータの目標回転数を設定するとともに、前記モータの実回転数を検出し、前記モータの駆動を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記モータの実回転数が所定の回転数閾値まで低下すると、前記モータの駆動を停止し、
   前記モータの駆動を停止した後に、前記タンク部内の圧力が第１再起動圧力を下回ると、前記モータを再起動させ、
   前記制御部は、前記モータの実回転数が前記回転数閾値まで低下したときの前記圧力である第１停止圧力に基づき、前記第１再起動圧力を設定する、作業機。
2. 前記制御部は、前記第１再起動圧力を、前記第１停止圧力よりも所定量小さい値に設定する、請求項１に記載の作業機。
3. 前記制御部は、外部電源から供給される電流が所定の電流閾値を超えないように前記モータの駆動を制御する、請求項１または２に記載の作業機。
4. 前記制御部は、
   前記モータの実回転数が所定の回転数閾値を超えている場合、前記圧力が予め設定された第２停止圧力を超えると前記モータを停止し、
   前記モータの駆動を停止した後に、前記圧力が第２再起動圧力を下回ると、前記モータを再起動させる、請求項１から３のいずれか一項に記載の作業機。

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