JP5068749B2 - 空気圧縮機用のアダプタおよび空気圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、空気圧縮機用のアダプタに関し、限定されるわけではないが、詳細には、空気圧縮機システムに関する。

空気圧縮機には、例えばスクリュ圧縮機およびピストン圧縮機といった様々な形式がある。空気は圧縮されて、ホースを経て１つまたは複数の空気工具へ、例えば、空気ドリル、ステープルガン（ｓｔａｐｌｅ ｇｕｎｓ）、および空気圧によって駆動される他の装置へと送られる。これらの工具は、空気圧縮機からの加圧空気源によって動力が供給されるエアモータを内蔵している。エアモータは、周囲空気へと放出される排気を発生させる。排気の放出は音が大きい。空気圧縮機は、通常、圧力降下が起こるという理由から空気工具の持続的使用に対応していない。

圧縮空気工具からの排気を、圧力下で、補助圧力容器を介して空気圧縮機の取入れ側に再循環させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。その開示は、既存の空気圧縮機に取り付けなければならない配管、弁および計測器を含む多数の構成部品を包含する。補助圧力容器からの圧縮空気の戻り管路は、マルチピストンタイプの空気圧縮機の１つのシリンダのみに連結されている。補助圧力容器は、戻ってくる排気を緩衝する。この提案は、システムを作動させるのに必要となる補助タンクおよび追加の構成部品の容積のせいで使用においては実際的でない。

空気アクチュエータシステムが開示されている（例えば、特許文献２参照）。その出願は、エアモータではなくエアプレス機用の空気アクチュエータの使用を例示している。圧縮機の取入れ口は、空気アクチュエータの排出側でエアブースト（ａｉｒ ｂｏｏｓｔ）ではなく真空を作る。好ましい実施形態では、システムを制御するための複数のアクチュエータ弁および電子機器の使用を示している。

独国特許出願第２４１０８３２号明細書 特開２００２−１７４２０３号公報

そこで、本発明の目的は、空気圧縮機に取り付けられた空気工具の持続的使用を可能にするために、任意の空気圧縮機に取り付けることができるアダプタを提供することにある。

本発明の別の目的は、空気圧縮機の出力定格を高めることができるアダプタを提供することにある。

本発明の別の目的は、多くの構成部品または電子機器を使用することなく空気圧縮機に容易に取り付けられるまたは統合されるアダプタを提供することにある。

これらの目的を鑑みて、本発明は、１つの好ましい態様で、空気圧縮機用のアダプタを提供することができ、前記アダプタは、使用時に前記空気圧縮機に連結されるエアモータを備える少なくとも１つの空気工具装置の排気口に連結されるようになされた入口、および使用時に前記空気圧縮機の空気取入れ口に連結されるようになされた出口を有するマニホルドと、周囲空気に対して開いた空気入口と、使用時において前記空気圧縮機が第１の所定の圧力に達したときに前記空気入口を閉じるようになされた弁機構とを含む。

好ましくは、前記アダプタは、第２の所定の圧力で圧縮空気を排気するために開く圧力開放弁をさらに備える。好ましくは、多シリンダ空気圧縮機のそれぞれの空気取入れ口に連結されるようになされた複数の前記出口が設けられる。

また、本発明は、空気圧縮機に装着または統合される上記で定義したタイプのアダプタを備える空気圧縮機を提供することができる。

また、本発明は、使用時に空気圧縮機に連結されるエアモータを備える少なくとも１つの空気工具装置の排気口に連結されるようになされた入口、および使用時に前記空気圧縮機の空気取入れ口に連結されるようになされた出口を有するマニホルドと、周囲空気に対して開いた空気入口と、使用時において前記空気圧縮機が好ましくは約１バール（１×１０⁵パスカル）すなわち１４．３８ｐｓｉ以上の第１の所定の圧力に達したときに前記空気入口を閉じるようになされた弁機構とを有する空気圧縮機を提供する。

本発明をより容易に理解し且つ実用化できるよう、以下添付図面を参照する。

図１および２では、スクリュ圧縮機１１に連結されるアダプタ１０が示されている。圧縮機の種類またはタイプは本発明の作動に関連しない。この実施形態は、Ｃｅｃｃａｔｏの５ｋＷ回転スクリュ圧縮機でテストされた。アダプタ１０は圧縮機１１の空気取入れ口１２に取り付けられる。圧縮機１１は、空気工具３４で使用するための圧縮空気を保持するためのタンク１３を備える。アダプタ１０は、空気入口１６を通して供給される矢印１７で示す周囲空気と、圧縮空気入口２０を通して再循環される圧縮空気１８とを混合するマニホルド１４を備える。圧縮空気入口２０は、マニホルド１４内のスリーブ２６に挿嵌される連結ニップル２４を備える。スリーブ２６は、空気工具（１つまたは複数）３４からの再循環される排出圧縮空気３２が所定の圧力に達したときに孔３１を開く一方向弁３０を備える。１つの調節可能な圧力開放弁または１対の調節可能な開放弁３６（図示されている）がマニホルド１４に設けられて、出口３８を通して過剰空気圧を開放する。典型的には、圧力開放弁３６は、約４バール（４×１０⁵パスカル）で作動して、圧縮空気３２が空気取入れ口１２内に過剰の背圧を与えないようにしている。この実施形態の図２は、側面に調節可能な開放弁３６を備えるマニホルド１４の実際の構造を示しており、一方、図１は、アダプタ１０の作動をより明確に図示するために、マニホルド１４の頂部にある調節可能な開放弁を示している。調節可能な開放弁（１つまたは複数）３６はどちらの位置にも配置することができる。

考察したように、使用時にアダプタ１０は圧縮機１１に取り付けられる。圧縮機１１が作動を開始したとき、孔３１が塞がれるので弁３０は閉じ、空気が矢印１７で示すように空気入口１６を通して吸引される。空気は、空気入口１２内へ直接送られて、圧縮されてタンク１３に保管される。タンク１３の圧縮空気出口１９が、連結ニップル２４を通してマニホルド１４へと排気を戻すことができる空気工具（１つまたは複数）３４に連結している。あらゆる空気工具のすべての排気を連結ニップル２４に戻す必要はない。例えば、エアモータを備えていないスプレーガンは連結されないが、ドリルは連結される。圧力は、圧力が弁３０を開くまでスリーブ２６に蓄積される。圧力は、圧力開放弁（１つまたは複数）３６により約４バール（４×１０⁵パスカル）に維持される。弁３０が開くと、空気入口１６は弁３３を通じて閉じ、空気工具（１つまたは複数）３４からの排気から空気取入れ口１２への閉ループが形成される。特に好ましい実施形態では、弁３３は、約１バール（１×１０⁵パスカル）すなわち１４．３８ｐｓｉ以上の圧力で空気入口１６を閉じるによう作動する。アダプタ１０は、空気中の水分を含んだ周囲空気が圧縮機に入るのを阻止する。圧縮空気は乾燥し、このことが、圧縮機１１およびそれに取り付けられた空気工具３４の寿命を向上させる。圧縮空気（矢印３５で示されている）が圧縮機１１に入るとき、再循環される圧縮空気はすでに４バール（４×１０⁵パスカル）の圧力まで圧縮されているので、圧縮機１１が行う仕事は軽減される。この再循環により圧縮機１１の出力は増加する。

この実施形態では、アダプタ１０が取り付けられていない圧縮機に対してテストが行われた。アダプタなしで、８．５バール（８．５×１０⁵パスカル）で開始し、圧縮機に取り付けられたエアドリルを使用して圧力が５．２バール（５．２×１０⁵パスカル）に降下するまでに、３分から５分かかった。この時点で、圧縮機の冷却システムからの排気は３２℃であり、空気末端は５７℃であり、タンク排気管は２２℃であった。

アダプタ１０を取り付けると、圧力が５．７バール（５．７×１０⁵パスカル）まで降下するのに９分かかり、テストを終了した時点で、圧縮機はその圧力を１６分間維持した。５．７バール（５．７×１０⁵パスカル）でもなお、エアドリルは通常の効率で機能することができた。テストを終了した時点で、圧縮機の冷却システムからの排気は２７℃（３２℃と比較されたい）であり、空気末端は４５℃（５７℃と比較されたい）であり、タンク排気管は１８℃（２２℃と比較されたい）であった。圧縮された排気は、周囲温度より冷えているので、圧縮機はより低温になる。圧縮機は自動で作動し、過剰圧力を防止すべく空気が手動で放出されるようにすること、および手動で空気を加えることのいずれをも必要としない。圧縮機がより低温になることを考えると、長期間のメンテナンスが軽減されるのでこれらの温度の降下は有意である。周囲空気ではなく排気が圧縮機に戻るので、空気工具はより低音になる。したがって、小型の圧縮機を使用することができ、これにより、三相電力圧縮機の使用を避けることできる。

図３から図６にアダプタ５０が示される。この実施形態のアダプタ５０は、ピストンタイプの圧縮機５１に連結されている。図３から図５は、単シリンダ圧縮機５１用のアダプタ５０を示しており、一方、図６は、３シリンダ圧縮機（図示せず）用のアダプタを示している。図６のアダプタ５０は、圧縮機の各シリンダのそれぞれの空気取入れポート（図示せず）に連結されるようになされた３つの空気出口５４、５６、５８を備えるマニホルド５２を有する。調節可能な圧力開放弁６０は、マニホルド５２の端部で空気出口５４に隣接して設けられる。圧力開放弁６０は、図１の弁（１つまたは複数）３６の形態と同様の形態で作動し、出口（１つまたは複数）６２を備える。マニホルド５２に開口しているアーム６４が、周期空気６８が空気取入れ口７０に入ることを可能にする一方向弁６６を備える。排気７２が排気入口７４に入る。

この実施形態の作動は図１および２の実施形態に類似している。空気６８が、一方向弁６６を通じて空気取入れ口７０内に吸引されてマニホルド５２に入る。空気は空気出口５４、５６、５８内に流れて、圧縮機によって圧縮される。作動圧力に達すると弁６６が閉じて、マニホルド５２への空気工具（１つまたは複数）３４の排気により閉ループが形成される。

この実施形態では、アダプタ５０が、３つのシリンダを備えるマクミラン（ＭｃＭｉｌｌａｎ）単相２．２ｋＷ圧縮機を用いてテストされた。この実施形態では、アダプタ５０が取り付けられていない圧縮機に対してテストが行われた。アダプタなしで、８．５バール（８．５×１０⁵パスカル）で開始し、圧縮機に取り付けられたエアドリルを使用して圧力が４．０バール（４．０×１０⁵パスカル）に降下するまでに５７秒かかった。アダプタ５０を取り付けると、圧力が５．０バール（５．０×１０⁵パスカル）まで降下するのに６．５分かかり、テストを終了した時点で、圧縮機はその圧力を９分間維持した。５．０バールでもなお、エアドリルは通常の効率で機能することができた。

図６に示す実施形態は多シリンダ圧縮機のためのものであるが、本発明は、図３〜図５に示すように単シリンダ圧縮機と共に使用することができる。説明の繰り返しを避けるために、図３から図５では図６の参照番号と同一の参照番号が使用されている。図１および図２に示される実施形態と同様に、図４では、側面に空気出口５４を備えるマニホルド５０の実際の構造が示されており、一方、図５は、アダプタ５０の作動をより明確に図示するために、マニホルド５２の頂部にある空気出口５４を示している。空気出口５４、開放弁３６、空気取入れ口７０および排気入口７４の位置は、任意適当な位置に配置することができる。本発明は任意のタイプの圧縮機で作動し、スクリュ圧縮機、ベーン圧縮機またはピストン圧縮機を用いた使用に限定されない。

本発明は、従来技術で必要となる電子機器、空気機械、スイッチ、ソレノイド、補助タンクまたは他の装置を必要としない。構成部品の数が大幅に減少して、メンテナンスが実質的に軽減される。本発明の単純さにより、本発明による故障はほぼなくなる。作動時に１気圧を超える空気が圧縮機内に圧入されるので、必要となる圧力までタンクを満たすための、圧縮機からの圧縮が軽減される。本発明は、圧縮機のシリンダがたった１バール（１×１０⁵パスカル）の圧力（すなわち１気圧）しか受け入れることができないのではなく、４バール（４×１０⁵パスカル）まで受け入れることができる。これは、圧縮機が１回転で３倍の空気をさらに圧縮することを可能にする。本発明は４倍の動力を供給することができるが、このレベルで機械を稼動すると、空気圧縮機のモータに過度の負担がかかる。性能を最適化しながらモータへの負担を最小にするために、本発明は、典型的には、同様の大きさの従来の圧縮機の約２倍の圧力を供給するように調整される。また、空気圧縮機は音が大きい機械であることはよく知られたことであり、本発明は、騒音を最高で５０パーセント低減することができる。本発明は、排気により工具の操作者に起こる可能性がある任意の潜在的な危険を取り除くので、職業上の衛生および安全を向上させることを含めた他の利点を有する。湿気が減少し、空気システム内の熱が減少して、それにより空気工具の寿命が延びる。空気は、圧縮されると多量の熱を発生させ、空気工具を使用している場合に急に放出されると、急激に冷却される（最高で３５度冷却される）。本発明では、その冷却された排気が圧縮システム内へと再循環されて、圧縮システムを低温に維持する。アダプタが、圧縮機を満たすために新鮮な周囲空気（湿気を含んでいる）を吸引することはないので、湿気は減少する。それは単純に空気を再循環している。

本実施形態では、圧縮機に後付けすることができるアダプタ１０、５０を図示したが、これらは、圧縮機自体の設計に組み込むこともできる。本発明は、既存の圧縮機と共に使用することができるという柔軟性もち、あるいは圧縮機における一体型新規デザインのための基礎をなし得る。

本発明が、当業者に容易に理解できて本発明の広範な範囲および領域内にあると見なされる多くのさらなる変更形態を包含し、本発明の幅のある本質およびいくつかの具体的な実施形態のみが例として本明細書に記載されていることが理解されよう。

本発明の好ましい実施形態による、スクリュ圧縮機と共に使用されるように作成されたアダプタを示す概略図である。 図１に示すアダプタの上方から見た透視図である。 本発明の第２の好ましい実施形態による、単シリンダ圧縮機と共に使用されるように作成されたアダプタを示す概略図である。 図３に示すアダプタの斜視図である。 アダプタの作動を示す概略断面図である。 多シリンダ圧縮機用の図５に示すアダプタの第３の実施形態を示す図である。

Claims (7)

1. 空気圧縮機用のアダプタであって、前記アダプタはマニホルドを備え、該マニホルドは、
   使用時に前記空気圧縮機に連結されるエアモータを備える少なくとも１つの空気工具装置の排気口に連結されるようになされた圧縮空気入口と、
   使用時に前記空気圧縮機の空気取入れ口に連結されるようになされた出口と、
   周囲空気に対して開いた周囲空気入口と、
   使用時に前記出口が第１の所定の圧力に達したときに前記周囲空気入口を閉じるようになされた弁機構と、
   圧縮空気を周囲空気に排気するため第２の所定の圧力で開く少なくとも一つの圧力開放弁と、
   を有し、
   前記圧縮空気入口は前記マニホルド内に配置されたスリーブを含み、前記スリーブは孔と一方向弁を有し、前記一方向弁は、前記少なくとも１つの空気工具装置からの排気圧縮空気が前記第１の所定の圧力に達したときに前記孔を開く
   ことを特徴とするアダプタ。
2. 多シリンダ空気圧縮機のそれぞれの空気取入れ口に連結されるようになされた複数の前記出口が設けられることを特徴とする請求項１に記載のアダプタ。
3. 前記圧縮空気入口は、前記マニホルドの一端部にあり、前記周囲空気入口および前記出口が前記マニホルドの側面に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のアダプタ。
4. 前記弁機構は、約１バール（１×１０⁵パスカル）すなわち１４．３８ｐｓｉ以上で前記周囲空気入口を閉じることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアダプタ。
5. 前記出口は、前記空気圧縮機の空気取入れ口に直接連結されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアダプタ。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアダプタを備えることを特徴とする空気圧縮機。
7. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアダプタと、空気圧縮機と、エアモータを有する少なくとも１つの空気工具装置とから構成され、前記空気工具装置は、使用時に前記空気圧縮機に連結される入口と前記アダプタの圧縮空気入口に連結される排気口とを有することを特徴とする空気圧縮機システム。

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