JP5740789B2 - 空気圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮空気を動力源とする工具等に圧縮空気を供給するための空気圧縮機に関する。

圧縮空気を動力源とするエア式の釘打ち機等に圧縮空気を供給するための空気圧縮機が知られている。空気圧縮機は、２つのタンクと、モータと、圧縮機構とを備えており、また、ハウジングがモータ及び圧縮機構を覆っている。圧縮機構は、クランク軸とシリンダとピストンとシリンダヘッドとを有している。

空気圧縮機においては、モータの回転を、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、シリンダとシリンダヘッドの間に設けられた弁座の吸気口から空気を吸入し、シリンダ内で当該空気を圧縮する。圧縮空気は弁座の排気口からパイプを通してタンク内に貯留される。

２つのタンクは、その軸方向が平行な位置関係で配置されており、２つのタンク間にモータの駆動を制御するための制御回路が配置されている。またモータは、２つのタンクの上方に配置されており、その出力軸がタンクの軸方向に平行な位置関係をなしている。また、モータの出力軸と同軸的且つ一体的に回転するようにファンが設けられており、ファンは、タンクの軸方向における一端近傍であって、２つのタンクの略上方に配置されている。ファンが回転することにより、２つのタンク間に空気が流れ、モータの駆動により発熱する制御回路を冷却することができるように構成されている。このような空気圧縮機は、例えば、特開２００６−１８８９５４号公報（特許文献１）に記載されている。

特開２００６−１８８９５４号公報

しかし、上述した従来の空気圧縮機では、制御回路の一部であってファンに近い部分については冷却を十分に行うことができるが、ファンから遠ざかるにつれて冷却を十分に行うことができなかった。

そこで、本発明は、制御回路の冷却を十分に行うことができ、且つコンパクト化及び軽量化が図られた空気圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ハウジングと、ロータを有し該ハウジング内に配置されたモータと、該ハウジング内に配置され、該モータにより駆動されて空気を圧縮する圧縮機構と、略筒状をなし、軸方向が平行な位置関係で複数並べられ、該圧縮機構によって生成された圧縮空気を貯留するためのタンクと、該ロータと一体回転可能な回転軸と、該ハウジング内に配置され、該回転軸と一体回転可能に該回転軸に設けられた軸流ファンと、該モータの駆動を制御可能であり、該並べられた複数のタンクの列の一端の該タンクに対して所定の隙間で離間して近接配置されると共に該一端の該タンクに関して該一端のタンクに隣接する該タンクとは反対の側に配置され、該軸流ファンの外周に近接対向配置された制御回路と、を備える空気圧縮機を提供している。

並べられた複数のタンクの列の一端のタンクに対して所定の隙間で離間して近接配置されると共に一端のタンクに関して一端のタンクに隣接するタンクとは反対の側に配置され、軸流ファンの外周に近接対向配置された制御回路を備えるため、制御回路が軸流ファンの軸方向において軸流ファンに対向する位置に配置されていないにもかかわらず、軸流ファンの回転による空気の巻き込みにより制御回路に空気を流すことができ、制御回路を効果的に冷却することができる。

また、複数のタンクの間に制御回路を配置させずに済むため、設計の自由度が高まり、空気圧縮機のコンパクト化及び軽量化を図ることを容易とすることができる。

ここで、該回転軸は、該複数のタンクが並べられた列の方向に指向して配置され、該軸流ファンは、該複数のタンクが並べられた列の方向において、該一端の該タンクに関して該一端のタンクに隣接する該タンクとは反対の側に配置されていることが好ましい。

回転軸は、複数のタンクが並べられた列の方向に指向して配置され、軸流ファンは、複数のタンクが並べられた列の方向において、一端のタンクに関して一端のタンクに隣接するタンクとは反対の側に配置されているため、軸流ファンと制御回路とを複数のタンクが並べられた列の方向において複数のタンクの上方から外れた位置に配置することができ、空気圧縮機の設計の自由度を高めることができる。このため、空気圧縮機のコンパクト化及び軽量化を図ることを容易とすることができる。

また、該タンクは２本設けられていることが好ましい。タンクは２本設けられているため、複数のタンク全体の重量を軽くすることができ、また、複数のタンク全体の容積を小さく且つ１本のタンクよりも容積を大きくすることができる。

また、該タンクは、該圧縮機構に接続され該圧縮機構から圧縮空気が直接流入する上流側タンクと、該上流側タンクに接続され該上流側タンク内に流入した圧縮空気の一部が流入する下流側タンクとを有し、該一端のタンクは該下流側タンクからなることが好ましい。

タンクは、圧縮機構に接続され圧縮機構から圧縮空気が直接流入する上流側タンクと、上流側タンクに接続され上流側タンク内に流入した圧縮空気の一部が流入する下流側タンクとを有し、一端のタンクは下流側タンクからなるため、下流側タンク内の圧縮空気の温度を上流側タンク内の圧縮空気の温度よりも低くすることができ、下流側タンクに近接配置された制御回路の冷却をより効果的とすることができる。

また、該ハウジングはハンドル部を１つ有し、該ハンドル部は、該２本のタンクが並べられた列の方向において、該２本のタンクの軸心間の中間位置よりも該制御回路寄りに配置されていることが好ましい。

ハウジングはハンドル部を１つ有し、ハンドル部は、２本のタンクが並べられた列の方向において、２本のタンクの軸心間の中間位置よりも制御回路寄りに配置されているため、ハンドル部を空気圧縮機の重心の上方に配置された構成とすることができ、空気圧縮機の持ち運びを片手で容易に行うことができる。

また、該圧縮機構には、空気を流入させる空気流入口が形成され、該空気流入口は、該軸流ファンにより流れてきた空気が直接衝突しない位置に配置されていることが好ましい。

圧縮機構には、空気を流入させる空気流入口が形成され、空気流入口は、軸流ファンにより流れてきた空気が直接衝突しない位置に配置されているため、空気圧縮機の設計の自由度を高めることができる。このため、空気圧縮機のコンパクト化及び軽量化を図ることを容易とすることができる。

以上より本発明は、制御回路の冷却を十分に行うことができ、且つコンパクト化及び軽量化が図られた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による空気圧縮機を示す平面図。 本発明の実施の形態による空気圧縮機を示す側面図。 本発明の実施の形態による空気圧縮機におけるファンからの空気の流れを示す側面図。

本発明の実施の形態による空気圧縮機について図１乃至図３に基づき説明する。空気圧縮機１は、エア式の釘打ち機等の工具へ圧縮空気を供給するハンディタイプの空気圧縮機であり、全体の重量は１２．９ｋｇ程度であり、最高圧力４．５ＭＰａの圧縮空気を１１０リットル／分程度で供給可能である。図１に示すように空気圧縮機１は、ハウジング１０と、モータ２０と、圧縮機構３０と、２つのタンク５１、５２と、制御回路７０とを備えている。以下の説明においては、図１における左側を空気圧縮機１の左側、図１の右側を空気圧縮機１の右側と定義する。また、図１における上側を空気圧縮機１の後側、下側を空気圧縮機１の前側と定義する。また、図１における紙面の裏側から表側へ向かう方向を空気圧縮機１の上方向、紙面の表側から裏側へ向かう方向を空気圧縮機１の下方向と定義して説明する。また、図１〜図３においては、説明の便宜上、ハウジング１０を透明として図示しているが、ハウジング１０は実際には透明ではなく、黒い色の樹脂により構成されている。

２つのタンク５１、５２は、両端部が閉塞された略円筒形状をなしており、その軸心が左右方向に指向し互いに平行な位置関係となるように、且つ、タンク５１、５２の軸方向においてタンク５１、５２の一端及び他端が互いに一致した位置関係となるように配置されている。２つのタンク５１、５２はフレーム５３によって互いに固定されており、タンク５１とタンク５２とは、連通管５４（図２）によりこれらの内部が連通している。タンク５１は下流側タンクに相当し、タンク５２は上流側タンクに相当する。タンク５１とタンク５２とフレーム５３とを合わせた重量は３．３ｋｇ程度であり、タンク５１、タンク５２の合計容積は８リットル程度である。

図２に示すようにハウジング１０は、上部ハウジング部１１と制御回路ハウジング部１２とを有しており、上部ハウジング部１１と制御回路ハウジング部１２とを合わせた重量は０．６〜０．７ｋｇ程度である。上部ハウジング部１１は、タンク５２の上部の大部分と、タンク５１の上部の大部分及び後部の大部分とを覆っている。制御回路ハウジング部１２は、上部ハウジング部１１の後端部の下端部に接続されており、タンク５１の後側の下部に対向する位置に配置され、タンク５１の後側の下部及び制御回路７０を覆っている。

上部ハウジング部１１はハンドル部１１Ａを１つのみ有している。ハンドル部１１Ａは、タンク５１の軸方向における中央部の上方であって後述のクランクケース３１の上方に相当する上部ハウジング部１１の外面から突出しており、左右方向へ延出している。上部ハウジング部１１が設けられているこの位置は、空気圧縮機１の重心位置の真上であり、図２に示すように、前後方向において、２本のタンク５１、５２の軸心間の中間位置よりも後述の制御回路７０寄りの位置である。

上部ハウジング部１１の前端であって後述のクランクケース３１に対向する部分には、上部ハウジング部１１内部と上部ハウジング部１１外部とを連通する図示せぬ貫通孔が形成されている。また、上部ハウジング部１１の後端であって後述のファンに対向する部分には、上部ハウジング部１１内部と上部ハウジング部１１外部とを連通する図示せぬ貫通孔が形成されている。また、制御回路ハウジング部１２の下端部とタンク５１の後側の下部との間は、制御回路ハウジング部１２内部と制御回路ハウジング部１２外部とを連通する隙間が形成されており、この間の隙間は上部ハウジング部１１内部と上部ハウジング部１１外部とを連通する空気の連通路をなしている。また、タンク５１とタンク５２との間はフレーム５３による固定により所定の間隔で離間しており、この間の隙間は上部ハウジング部１１内部と上部ハウジング部１１外部とを連通する空気の連通路をなしている。

また、上部ハウジング部１１の上面には、図示せぬ主電源スイッチを有する図示せぬ操作パネル部が設けられている。図示せぬ主電源スイッチは、空気圧縮機１に供給される商用三相交流電源のオン／オフの切替えを行う。当該図示せぬ主電源スイッチの切替えにより、制御回路７０およびモータ２０等への駆動電力の供給のオン／オフを切替える。図示せぬ操作パネル部は、タンク５１、タンク５２内の圧力値や、過負荷等の警告を表示可能である。

モータ２０及び圧縮機構３０は、上部ハウジング部１１内のタンク５１の上方であってタンク５１の軸方向における中央位置に配置されており、モータ２０と圧縮機構３０とを合わせた重量は５．７〜５．９ｋｇ程度である。モータ２０は三相交流ブラシレスモータにより構成されており、ステータ２１と、ロータ２２と、ロータ２２と一体回転する出力軸２３とを備えている。モータ２０は、その出力軸２３がタンク５１の軸方向に直交する方向に指向するように配置されており、上部ハウジング部１１内であって出力軸２３の後端部には、ファン回転軸２４が出力軸２３に対して同軸的に固定されて設けられている。ファン回転軸２４には軸流ファン２５がファン回転軸２４に対して同軸的に一体回転可能に固定されて設けられている。軸流ファン２５は、図１に示すように、上部ハウジング部１１内であって前後方向においてタンク５１よりも後方に配置されている。また、出力軸２３の前側の部分は、後述のクランクケース３１を貫通している。

圧縮機構３０はモータ２０の前方に接続されて設けられており、図示せぬクランク軸と図示せぬシリンダと図示せぬピストンと図示せぬシリンダヘッドとを有している。図示せぬクランク軸はクランクケース３１内に配置されており、図示せぬシリンダヘッド、図示せぬシリンダ、及び図示せぬピストンは、第１圧縮機３２、第２圧縮機３３内にそれぞれ配置されている。図示せぬクランク軸は、モータ２０の出力軸２３と一体回転するように構成されると共に図示せぬピストンと駆動連結されており、モータ２０の回転を、クランク軸を介してシリンダ内に配置されたピストンの往復運動に変換する。図示せぬシリンダヘッドと図示せぬシリンダとの間には図示せぬ弁座が設けられており、図示せぬ弁座には図示せぬ吸気口及び図示せぬ排気口が形成されている。第１圧縮機３２の図示せぬ弁座の図示せぬ排気口は管部材５５を介して第２圧縮機３３の図示せぬ弁座の図示せぬ吸気口に接続されており、第２圧縮機３３の図示せぬ弁座の図示せぬ排気口は管部材５６を介してタンク５２に接続されている。

クランクケース３１の前端面には、クランクケース３１の内部と外部とを連通する空気流入口３１ａが形成されている。この位置は、モータ２０及びクランクケース３１に関して軸流ファン２５の反対側に位置しており、軸流ファン２５に対向していない位置である。従って、軸流ファン２５により流れてきた空気は、空気流入口３１ａを画成しているクランクケース３１の部分には直接衝突しない。

図２に示すように、タンク５１の右端部上方には、ドレン排出装置５７が設けられている。ドレン排出装置５７には、ドレンコック５７Ａが設けられ、また、ドレン排出口５７ａが形成されている。ドレンコックの手動操作によってコックが開閉され、連通管５４およびドレン排出装置５７内部の流路を経由して、二つのタンク５１、５２内のドレン、圧縮空気を同時に外部へ排出させることができるように構成されている。

図１に示すように、タンク５２上方の右端部寄りの部分、左端部寄りの部分には、それぞれ減圧弁５８Ａ、５８Ｂと、取り出す圧縮空気の圧力を調整するための圧力調整用ハンドル６１Ａ、６１Ｂと、圧縮空気取出し口（カプラ）６０Ａ、６０Ｂとが設けられている。減圧弁５８Ａ、５８Ｂにはソケットホルダ６２Ａ、６２Ｂが螺合により接続されており、ソケットホルダ６２Ａ、６２Ｂの上端には圧力計５９Ａ、５９Ｂが螺合により接続されている。また、ソケットホルダ６２Ａ、６２Ｂに圧縮空気取り出し口（カプラ））６０Ａ、６０Ｂが螺合されて接続されている。

これらの構成により、圧力計５９Ａ、５９Ｂによって圧縮空気取出し口（カプラ）６０Ａ、６０Ｂの近傍の圧力をモニタ可能である。また、タンク５１、５２へ流入する圧縮空気の圧力の大きさにかかわらず、圧縮空気取出し口（カプラ）６０Ａ、６０Ｂ側の圧力を、最高圧力値以下の圧力値であって圧力調整用ハンドルで調整された圧力値に一定に抑えることができ、圧縮空気取出し口（カプラ）６０Ａ、６０Ｂから、タンク５１、５２内の圧力にかかわらず、最高圧力値以下の圧力を有する圧縮空気を得ることができる。カプラ６０Ａ、６０Ｂの各々には、ホースを介して釘打機等の空気工具が接続され、当該空気工具に圧縮空気を供給可能である。

制御回路７０は、モータ２０の起動・停止（オン・オフ）を制御可能に構成されており、上部ハウジング部１１の後部内及び制御回路ハウジング部１２内に配置されている。制御回路７０は、タンク５１の後部から４ｍｍ程度の距離で離間して近接配置されていると共に、軸流ファン２５の外周から１５ｍｍ程度の距離で離間して近接対向配置されている。制御回路７０の重量は０．９ｋｇ程度である。

以上の構成の空気圧縮機１で空気を圧縮しているときには、上部ハウジング部１１の図示せぬ貫通孔から流入した空気は、第１圧縮機３２の図示せぬシリンダ内の図示せぬピストンの往復運動によって、空気流入口３１ａからクランクケース３１内に流入し、第１圧縮機３２の弁座の吸気口から第１圧縮機３２の図示せぬシリンダ内に流入し、第１圧縮機３２の図示せぬシリンダ内で０．７〜０．８ＭＰａの圧力まで圧縮される。圧縮空気は図示せぬ弁座の排気口から管部材５５を通して第２圧縮機３３の吸気口から第２圧縮機３３の図示せぬシリンダに内に流入し、第２圧縮機３３の図示せぬシリンダ内で３．０〜４．５ＭＰａの許容最高圧力まで圧縮される。圧縮空気は図示せぬ弁座の排気口から管部材５６を通してタンク５２に内に流入する。タンク５２に流入した圧縮空気の一部は連通管５４を通してタンク５１に流入し、タンク５１及びタンク５２内において同一の圧力で圧縮空気が貯留される。

このように空気圧縮機１で空気を圧縮しているときには、図３において矢印で示すように、上部ハウジング部１１の後部に形成された図示せぬ貫通孔から上部ハウジング部１１内部に流入した空気は、軸流ファン２５の回転による空気の巻き込みにより制御回路７０の上側を通過してタンク５１の後側上部に衝突し、その一部はタンク５１の後部に沿って下方へ流れて制御回路７０を冷却する。また、軸流ファン２５から、軸流ファン２５の軸方向へ流れる空気によりモータ２０及び圧縮機構３０が冷却される。

タンク５１に対して所定の隙間で離間して近接配置されると共にタンク５１に関してタンク５１に隣接するタンク５２とは反対の側に配置され、軸流ファン２５の外周に近接対向配置された制御回路７０を備えるため、制御回路７０が軸流ファン２５の軸方向において軸流ファン２５に対向する位置に配置されていないにもかかわらず、軸流ファン２５の回転による空気の巻き込みにより制御回路７０に空気を流すことができ、制御回路７０を効果的に冷却することができる。

また、２つのタンク５１、５２の間に制御回路７０を配置させずに済むため、設計の自由度が高まり、空気圧縮機１のコンパクト化及び軽量化を図ることを容易とすることができる。

また、ファン回転軸２４は、２つのタンク５１、５２が並べられた列の方向に指向して配置され、軸流ファン２５は、２つのタンク５１、５２が並べられた列の方向において、タンク５１に関してタンク５１に隣接するタンク５２とは反対の側に配置されているため、軸流ファン２５と制御回路７０とを２つのタンク５１、５２が並べられた列の方向において２つのタンク５１、５２の上方から外れた位置に配置することができ、空気圧縮機１の設計の自由度を高めることができる。このため、空気圧縮機１のコンパクト化及び軽量化を図ることを容易とすることができる。

また、タンク５１、５２は２本であるため、タンクが多数本設けられている場合と比較してタンク５１、５２全体の重量を軽くすることができ、また、タンク５１、５２全体の容積を小さく且つ１本のタンクよりも容積を大きい構成とすることができる。

また、タンクは、圧縮機構３０に接続され圧縮機構３０から圧縮空気が直接流入する上流側タンクたるタンク５２と、上流側タンクに接続され上流側タンク内に流入した圧縮空気の一部が流入する下流側タンクたるタンク５１とを有し、タンク５１は下流側タンクからなるため、下流側タンク内の圧縮空気の温度を上流側タンク内の圧縮空気の温度よりも低くすることができ、下流側タンクに近接配置された制御回路７０の冷却をより効果的とすることができる。

また、ハウジング１０はハンドル部１１Ａを１つ有し、ハンドル部１１Ａは、２本のタンク５１、５２が並べられた列の方向たる前後方向において、２本のタンク５１、５２の軸心間の中間位置よりも制御回路７０寄りに配置されているため、ハンドル部１１Ａを空気圧縮機１の重心の上方に配置された構成とすることができ、空気圧縮機１の持ち運びを片手で容易に行うことができる。

また、圧縮機構３０には、空気を流入させる空気流入口３１ａが形成され、空気流入口３１ａは、軸流ファン２５により流れてきた空気が直接衝突しない位置に配置されているため、空気圧縮機１の設計の自由度を高めることができる。このため、空気圧縮機１のコンパクト化及び軽量化を図ることを容易とすることができる。

本発明による空気圧縮機は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば本実施の形態では、モータ２０は三相交流ブラシレスモータにより構成されていたが、他の種類のモータが用いられてもよい。

また、タンクの本数は２本であったが、２本に限定されず、複数本であればよい。

また、モータ２０の出力軸２３の後端部にはファン回転軸２４が出力軸２３に対して同軸的に固定されて設けられ、ファン回転軸２４には軸流ファン２５がファン回転軸２４に対して同軸的に一体回転可能に固定されて設けられていたが、このような構成に限定されない。例えば、モータ２０の出力軸２３に軸流ファン２５が同軸的に固定され、出力軸２３と軸流ファン２５とが一体で回転する構成としてもよい。

本発明の空気圧縮機は、圧縮空気を動力源として用いる空気式の工具等に圧縮空気を供給する、持ち運びの容易なハンディタイプの空気圧縮機の分野において特に有用である。

１・・・空気圧縮機 １０・・・ハウジング ２０・・・モータ ３０・・・圧縮機構 ５１、５２・・・タンク ７０・・・制御回路 １１Ａ・・・ハンドル部 ２２・・・ロータ ２４・・・ファン回転軸 ２５・・・軸流ファン

Claims (5)

1. ハウジングと、
   ロータを有し該ハウジング内に配置されたモータと、
   該ハウジング内に配置され、該モータにより駆動されて空気を圧縮する圧縮機構と、
   略筒状をなし、軸方向が平行な位置関係で複数並べられ、該圧縮機構によって生成された圧縮空気を貯留するためのタンクと、
   該複数のタンクが並べられた列の方向に指向して配置され、該ロータと一体回転可能な回転軸と、
   該ハウジング内に配置され、該回転軸と一体回転可能に該回転軸に設けられ、該並べられた複数のタンクの列の一端の該タンクに関して該一端のタンクに隣接する該タンクとは反対の側に位置する軸流ファンと、
   該一端の該タンクに対して所定の隙間で離間して近接配置され、該軸流ファンの外周に近接対向配置された制御回路と、を備え、
   該複数のタンクが並べられた列の方向において、該軸流ファン側から、該制御回路、該一端の該タンク、該一端の該タンクに隣接する該タンクの順に並び、
   該軸流ファンによって生じた空気の流れの一部は、該一端の該タンクの周方向に沿って該制御回路に向けて流れることを特徴とする空気圧縮機。
2. 該タンクは２本設けられていることを特徴とする請求項１記載の空気圧縮機。
3. 該タンクは、該圧縮機構に接続され該圧縮機構から圧縮空気が直接流入する上流側タンクと、該上流側タンクに接続され該上流側タンク内に流入した圧縮空気の一部が流入する下流側タンクとを有し、
   該一端のタンクは該下流側タンクからなることを特徴とする請求項２記載の空気圧縮機。
4. 該ハウジングはハンドル部を１つ有し、
   該ハンドル部は、該２本のタンクが並べられた列の方向において、該２本のタンクの軸心間の中間位置よりも該制御回路寄りに配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の空気圧縮機。
5. 該圧縮機構には、空気を流入させる空気流入口が形成され、
   該空気流入口は、該軸流ファンにより流れてきた空気が直接衝突しない位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の空気圧縮機。
   

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