JP5413024B2 - 空気圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、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ものである。

一般に空気工具を駆動する空気圧縮機は、モータ等の駆動部における回転出力軸の回転運動を、圧縮空気生成部におけるクランク軸を介してシリンダ内のピストンの往復運動として変換し、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、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、このタンク内に貯留される。釘打機等の空気工具は、このタンク内に貯留された圧縮空気を利用して動作させるものである。このような空気圧縮機は、例えば下記特許文献１に開示されている。

従来の空気圧縮機は、圧縮空気を生成するためにピストンが往復運動により、空気圧縮機全体を揺らす振動が発生する。このような振動が発生する空気圧縮機本体を防振支持するために、タンク部下部に防振ゴムを設ける構造が知られている。

特開２００６−１２５２３７号公報

上記従来の空気圧縮機に一般的に用いられている防振ゴム足による支持方法は安価で取り付け易い構造であるが、環境や床の状態によっては防振機能を充分に発揮せず、動作中に接地位置が少しずつ移動するという「位置ずれ」現象が起きる。

従って本発明の目的は、上記のような問題点を解決するためのものであって、防振機構を損なわずに位置ずれ防止機構を備えた空気圧縮機を提供することにある。

上記目的は、モータと、該モータの駆動力によって駆動する圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部で生成された圧縮空気を貯留するタンク部と、該タンク部を床面に対して支持する複数のマウントと、を備えた空気圧縮機において、該マウントと床面とで形成する空間を負圧にする手段を設けることで達成される。

本発明によれば、マウントと床面とで形成する空間を負圧にする手段を設けることで、脚部下部と床面で構成された空間部が負圧となり、強固な吸着状態を可能とし、「位置ずれ」現象を回避できる。

本発明の空気圧縮機全体図 本発明品の一部断面図（圧縮部断面図） 圧縮部（圧縮空気生成部）における空気の流れの概念図 本発明の空気圧縮機脚部の一実施形態の断面図 本発明の空気圧縮機脚部の一実施形態の断面図

本発明の実施例に係る空気圧縮機の構造を図１〜図５を用いて説明する。図１は本発明の実施例に係る空気圧縮機１を説明するための斜視図である。

本発明にかかる空気圧縮機１は、圧縮空気を貯留するタンク部３と、圧縮空気を生成し前記タンク部３に供給するための圧縮空気生成部４（以下、単に「圧縮部」と称する場合がある）と、圧縮空気生成部４を駆動するためのモータを有する駆動部５と、主電源スイッチ６と、駆動部５を構成するモータの起動・停止（オン・オフ）を制御する制御回路部７とを具備する。タンク部３下方には、空気圧縮機１を床の上に置き易くするため脚部８が設けられる。タンク部３側方には、空気圧縮機１の移動を容易にするため運搬ハンドル９が設けられる。

主電源スイッチ６は、空気圧縮機１に供給される商用交流電源をオン又はオフにするために設けられ、主電源スイッチ６を介して制御回路部７および駆動部５等へ電気が供給される。

駆動部５を構成するモータは、例えば、ホール素子等の検出手段（図示せず）によって前記モータのロータの回転位置を検出して、この検出信号によってモータのステータコイルへの電気の供給を制御するＤＣブラシレス方式のモータであり、その電気の供給は制御回路部においてインバータ制御によって制御する。

制御回路部７は、図示しない電源用回路部品、モータの運転をインバータ制御するための半導体スイッチング素子やその他の回路素子部品によって構成されており、半導体スイッチング素子などの発熱部品を、アルミニウムなどの熱伝導性の良好な材料によって形成されたハウジング内に配置される。

駆動部５のモータ回転軸の一端は前記圧縮部４のクランクケース１０を貫通しており、先端には冷却用のファン１１が取り付けられる。

タンク部３は圧縮空気を貯留するもので、平行に配置された一対の円筒状のタンク３a、３ｂにより構成される。圧縮空気は圧縮空気生成部（圧縮部）４で生成され、その吐出口より吐出管１２ｂ（空気流通路）を通してタンク部３に供給される。吐出管１２ｂとタンク３ｂは、タンク３ｂに設けられたねじ座に継手を介して接続される。供給された圧縮空気は、タンク部３内で、例えば３．０〜４．２ＭＰａの圧力を有する。

双方のタンク３a、３ｂには、圧縮空気取り出し口となるカプラ１４が設けられており、それらには、ホース（図示せず）を介して釘打機等の空気工具（図示せず）が接続される。本実施形態では、カプラは上下に２つずつ設けられるが、カプラの数や、配置する場所は任意に設定して良い。

カプラ１４の隣には、減圧弁１５がそれぞれ設けられ、減圧弁１５は、その入口側（タンク側）の圧縮空気の圧力の大きさにかかわらず、出口側（カプラ側）の圧縮空気の最高圧力を一定に抑える機能を持つ。例えば、減圧弁１５が最高圧力２．０ＭＰａのものを使用した場合、タンク３a、３ｂ内の圧縮空気の圧力が２．０ＭＰａ以上であっても、減圧弁１５からは２．０ＭＰａ以下の圧縮空気しか出力されない。従って、減圧弁１５の出口側からは、タンク３a、３ｂ内の圧力にかかわらず、上記の最高圧力以下の圧力を持つ圧縮空気が得られる。カプラ１４の近傍には、圧力計１６が取り付けられており、減圧弁１５の出口側の圧力をモニタできる。

図２は駆動部５、圧縮部４の断面図である。圧縮部４は、圧縮機１７、圧縮機１８、クランクケース１０、クランクシャフト１９で構成される。圧縮機１７は、低圧側シリンダ２０ａ、低圧側ピストン部２１ａ、低圧側コンロッド２２ａを有している。圧縮機１８は、高圧側シリンダ２０ｂ、高圧側ピストン部２１ｂ、高圧側コンロッド２２ｂを有している。一段目の圧縮機１７のシリンダ２０ａと二段目の圧縮機１８のシリンダ２０ｂはクランクケース１０を介してそれぞれ対向するように水平に配置される。

駆動部５のモータの回転運動は、クランクケース１０によって区画されたクランクシャフト１９へ伝達され、クランクシャフト１９の回転運動が高圧側コンロッド２２ｂ、低圧側コンロッド２２ａによって高圧側シリンダ２０ｂ、低圧側シリンダ２０ａ内に接触する高圧側ピストン２１ｂ、低圧側ピストン２１ａの往復運動に変換される。一段目の圧縮機１７はクランクケース１０内部を経由して吸い込まれた外部空気（大気圧）を圧縮し、第１の吐出管１２ａを経由して二段目の圧縮機１８へ圧縮空気を送り込む。二段目の圧縮機１８は一段目の圧縮機１７から供給される圧縮空気を、例えば３．０〜４．２ＭＰａの許容最高圧力まで圧縮して第２の吐出管１２ｂを経由してタンク３ｂ内に供給する。

ピストン２１ａ、ピストン２１ｂには図示しないピストンリングが設けられている。ピストンリングは、高圧側圧縮室２４ｂ、低圧側圧縮室２２ａの圧縮中の空気がクランクケース１０内部または外気へ抜けることを防止するように、圧縮室２４ａ、２４ｂをシールする。また、ピストンリングは、ピストン２１ａ、２１ｂとシリンダ２０a、２０bが直接接触して互いに損傷することを防止する機能も有する。

ピストン２１aの往復運動によって圧縮空気が生成される過程を図３に示す。図３は、空気圧縮機の運転時の圧縮部（圧縮空気生成部）４における空気の流れ２３の概念図である。まず、ピストン２１aがシリンダ２０a内の上死点から下死点（図示右方向）へ下降運動すると、クランクケース１０内部の空気が、シリンダ２０ａに形成した吸込口２５を介して圧縮室２４a内に吸い込まれる。吸込口２５には、クランクケース１０内部から圧縮室２４ａ側へのみの流れを許容する吸込弁２６が設けられている。よって、クランクケース１０内部の空気はピストン２１ａの運動によってシリンダ２０ａ内に取り込まれるため、クランクケース１０内部は、空気圧縮機１運転時において負圧になる。クランクケース１０内部が負圧状態になると、エアフィルタ２７を介して外部の空気が流入する。エアフィルタ２７は不織布等で構成されており、クランクケース１０内部に吸込まれる外部空気中に含まれる粉塵等をろ過する役割がある。

ピストン２１aがシリンダ２０ａ内の下死点から上死点へ上昇運動する圧縮工程において、ピストン２１ａが圧縮室２４ａ内の吸い込み空気を圧縮し、圧縮空気を生成する。シリンダ２０ａの吸込口２５には吸込弁２６が設けられているため、クランクケース１０内部に空気が逆流することはない。ピストン２１aが圧縮室２４aの上死点へ達する吐出工程において生成された圧縮空気は、シリンダ２０ａに設けられた吐出口２８を通過して、圧縮室２４ｂに流通する吐出管１２ａへ送られる。吐出口２８には、吐出弁２９が設けられており、圧縮室２４ａから吐出管１２ａ方向へのみ空気の流れを許容する。

以上の吸い込み工程、圧縮工程および吐出工程をピストン２１a、２１bの往復運動により繰り返すことによって、圧縮空気生成部４よりタンク部３に許容最高圧力の圧縮空気を供給することができる。

本発明の空気圧縮機１の脚部８の詳細を図１を用いて説明する。脚部８はホルダ３０とマウント３１ａから構成される。ホルダの材質は鋼材又は硬化プラスチックであり、タンク部３をカバーする役割がある。タンク部３の下部には、後述する取付部３２が４ヶ所形成される。取付部３２は、例えば円筒形の空気タンクの外周部に溶接等によって取り付けられる断面形状が略Ｌ字形の金属製の部材である。マウント３１ａは、ホルダ３０を介して取付部３２にねじ止めされている。マウント３１ａは、ゴム等の柔軟な弾性体で構成される。

ホルダ３０側面を管３４が貫通しており、この管３４は、クランクケース１０内部の空間と、後述のマウント３１ａと床面３３との間に形成される空間部３７とを連通させている。
（実施例１）
図４は本発明に係る空気圧縮機１の脚部８の第１実施例である。マウント３１ａとホルダ３０は取付部３２に螺合している。マウント３１ａ下部は、外側円筒部３５、内側円筒部３６からなる二重の円筒突起が一体で構成されている。内側円筒部３６は外側円筒部３５より上下方向に長く構成されるため、床面３３に空気圧縮機１を載置した場合は外側円筒部３５は床面には接触しない。内側円筒部３６と床面３３とで空間部３７を形成している。また、管３４が空間部３７に臨んだ状態に構成されている。管３４の一端は空間部３７に臨んでおり、他端は図３に示すようにクランクケース１０内部に臨んでいる。管３４とクランクケース１０との接続部には、不織布等で構成されるフィルタ３８が設けられている。これにより、空間部３７内の塵等がクランクケース１０内部へ侵入するのを防ぐことができる。

クランクケース１０内部は空気圧縮機１運転中において負圧状態となるため、空間部３７の空気が管３４を介してクランクケース１０内部に流入する。これにより、空間部３７は負圧になり、より強固な吸着状態を維持し、運転中の振動による位置ずれを防止する。

脚部８には切り換え手段４０が設けられている。切り換え手段４０は、マウント３１ａに対して摺動可能に設けられている。切り換え手段４０は鋼材などの、空気圧縮機１の重量を支持するのに十分な強度を持つ材料で形成され、板状形状である。切り換え手段４０には穴が形成されている。よって、切り換え手段４０を移動させることにより、穴の位置を動かし、穴が管３４の開口部と合わさったときに、クランクケース１０内部と空間部３７が連通状態となる。これにより、切り換え手段４０によって、クランクケース１０内部と空間部３７を選択的に連通状態にすることが可能となる。
（実施例２）
図５は本発明に係る空気圧縮機１の脚部８の第２実施例である。マウント３１ａと同様に、マウント３１ｂ下部は、外側円筒部３５、内側円筒部３６からなる二重の円筒突起が一体に構成されており、内側円筒部３６は外側円筒部３５より上下方向に長く構成される。

マウント３１ｂの内側円筒部３６下部には、傾斜３９が設けられている。傾斜３９により、内側円筒部３６の内径は下方に向けて徐々に大きくなり、下端で最大となっている。従って、マウント３１ｂの内側円筒部３６下部は、吸盤形状となっている。マウント３１ｂ下部を吸盤形状のように構成することで、内側円筒部３６下端が床面に沿うように接触し、柔らかい材質である弾性体の、床面に対する接触面積が増加し、マウント３１ｂと床面との接触部に隙間が形成され難く、より強固な吸着状態が可能となる。

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明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内で種々の変更が可能である。

１：空気圧縮機
２：カバー
３：タンク部
３a、３ｂ：タンク
４：圧縮空気生成部
５：駆動部
６：主電源スイッチ
７：制御回路部
８：脚部
９：運搬ハンドル
１０：クランクケース
１１：ファン
１２ａ、１２ｂ：吐出管
１３：ねじ座
１４：カプラ
１５：減圧弁
１６：圧力計
１７、１８：圧縮機
１９：クランクシャフト
２０ａ、２０ｂ：シリンダ
２１ａ、２１ｂ：ピストン
２２ａ、２２ｂ：コンロッド
２３：空気の流れ
２４ａ、２４ｂ：圧縮室
２５：吸込み口
２６：吸込弁
２７：エアフィルタ
２８：吐出口
２９：吐出弁
３０：ホルダ
３１ａ、３１ｂ：マウント
３２：取付部
３３：床面
３４：管
３５：外側円筒部
３６：内側円筒部
３７：空間部
３８：フィルタ
３９：傾斜
４０：切り換え手段

Claims (2)

1. モータと、
   該モータの駆動力によって駆動する圧縮空気生成部と、
   該圧縮空気生成部を構成し、外部雰囲気と連通するクランクケースと、
   該圧縮空気生成部を構成し、該クランクケースに設けられたシリンダと、
   該シリンダ内を往復動可能なピストンと、
   該シリンダに設けられ、該ピストンの往復動により負圧状態になる該クランクケース内部に取り込まれた空気を、該シリンダ内に吸い込むための吸込口と、
   該吸込口に設けられ、該シリンダ内から該クランクケース内部への空気の流れを防ぐ吸い込み弁と、
   該圧縮空気生成部で生成された圧縮空気を貯留するタンク部と、
   該タンク部及び該圧縮空気生成部を支持する複数のマウントと、
   前記マウントと床面とで形成する空間と、前記クランクケース内部の空間とを連通する連通部材と、
   前記マウントと床面とで形成する空間と、外部雰囲気と連通する前記クランクケース内部の空間との連通を選択可能な切り換え手段と、
   を設けたことを特徴とする空気圧縮機。
2. 前記連通部材と前記クランクケースの装着部にフィルタを備えたことを特徴とする請求項１記載の空気圧縮機。
   

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