JP6822305B2 - 気体圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、モータの動力で作動して気体を圧縮する圧縮部と、圧縮部から排出された気体が通る通気路と、を有する気体圧縮機に関する。

モータの動力で作動して気体を圧縮する圧縮部と、圧縮部から排出された気体が通る通気路と、を有する気体圧縮機は、特許文献１、２に記載されている。特許文献１、２に記載された気体圧縮機は、圧縮空気生成部、駆動部、空気タンク、圧縮空気取出部及び制御回路部を有する。圧縮空気生成部は、１段目圧縮装置及び２段目圧縮装置を有する。１段目圧縮装置は空気を圧縮し、圧縮空気を２段目圧縮装置に供給する。２段目圧縮装置は空気を圧縮して空気タンクに供給する。駆動部は、圧縮空気生成部を駆動する電動モータを有する。制御回路部は、駆動部の運転及び停止を制御する。

圧縮空気取出部は、空気タンクに貯留された圧縮空気を取り出すためのものである。圧縮空気取出部は、継手配管、減圧弁、圧力計及びカプラを有する。減圧弁は、空気タンクから供給される圧縮空気を所定の圧力に減圧する。カプラは、エアホースを介して対象物に接続される。

特許第５５１０２４２号公報 特許第５７４２２５８号公報

しかし、特許文献１、２に記載されている気体圧縮機は、減圧弁とカプラとの間の通気路に圧縮空気が残留しているため、エアホースをカプラから取り外す際に、圧縮空気の圧力に抗してリークを行いながら外す作業が必要となる。そのため、周囲が静かな時など、リーク音が特に気になる環境では、時間をかけてゆっくりとリークを行う必要があり、ユーザの利便性が必ずしもよいとは言えないものであった。

本発明の目的は、通気路に気体が残留することを抑制可能な気体圧縮機を提供することである。

一実施形態の気体圧縮機は、モータの動力で作動して気体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部から排出された気体が通る通気路と、を有する気体圧縮機であって、前記通気路の圧力が停止圧力未満であると前記モータを回転させ、かつ、前記通気路の圧力が前記停止圧力以上であると前記モータを停止させる第１制御部と、前記通気路の圧力が前記停止圧力未満で上昇する割合がしきい値以上であると、前記通気路から前記気体を排出する第１排気機構と、を有する。

一実施形態の気体圧縮機は、通気路に気体が残留することを抑制可能である。

本発明の実施の形態１である空気圧縮機を示す模式図である。 実施の形態１の空気圧縮機の作動例を示すタイムチャートである。 実施の形態２の空気圧縮機を示す模式図である。 実施の形態２の空気圧縮機の作動例を示すタイムチャートである。 実施の形態１、２の空気圧縮機における圧力の変化例を示すタイムチャートである。 実施の形態１、２の空気圧縮機における圧力の変化例を示すタイムチャートである。 実施の形態１、２の空気圧縮機の制御を含むフローチャートである。

以下、本発明の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。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の空気圧縮機１０を示す。空気圧縮機１０は対象物１１に接続可能である。対象物１１は、一般的なエア工具として使用圧力の低い作業工具、使用圧力の高い作業機器、建造物の給水管を含む。使用圧力の低い作業工具は、例えばエアダスタ、スプレーガンを含む。エアダスタは、圧縮空気を噴射して塵埃を吹き飛ばすものである。スプレーガンは、圧縮空気を利用して塗料を物体に吹き付けるものである。使用圧力の高い作業機器は、エアリフタや、ナットの着脱を行うエアインパクトなどの空気工具を含む。ここでエアリフタとは、圧縮空気の圧力で物体を昇降させる装置である。

空気圧縮機１０は、電動モータ１２、圧縮部１３、エアタンク１４、調圧器１５、制御部１６及び外部入力回路１７を有する。電動モータ１２は、好適にはブラシレスモータであり、かつ、回転子及び固定子を有する。

圧縮部１３は、電動モータ１２の動力で駆動し、かつ、空気を圧縮して吐出する。圧縮部１３は、吸気口１３Ａ、吐出口１３Ｂ、第１圧縮部１８及び第２圧縮部１９を有する。第１圧縮部１８及び第２圧縮部１９は、電動モータ１２の回転力でそれぞれ駆動され、かつ、空気を吸入して圧縮し、かつ、吐出する。第１圧縮部１８及び第２圧縮部１９は空気の流れ方向で直列に配置されている。第１圧縮部１８及び第２圧縮部１９は、シリンダ、ピストン及び圧縮室をそれぞれ有する。吸気口１３Ａから吸入された空気は第１圧縮部１８で圧縮され、第２圧縮部に送られる。第２圧縮部で圧縮された空気は、吐出口１３Ｂから吐出される。

制御部１６は、マイクロコンピュータ２０、インバータ回路２１及び判定回路２２を有する。マイクロコンピュータ２０は、演算部、入出力インタフェース及び記憶部を有する。記憶部には、電動モータ１２を制御する情報が記憶されている。インバータ回路２１は、スイッチング素子を有し、かつ、電動モータ１２の固定子に接続されている。アダプタ２３，２４が設けられ、アダプタ２３，２４は判定回路２２を介してインバータ回路２１に電気的に接続されている。アダプタ２３は交流電源２５に接続可能であり、アダプタ２４は直流電源２６に接続可能である。交流電源２５は、１００Ｖの商用電源を含む。直流電源２６は、一次電池、二次電池を含む。二次電池は、充電及び放電可能である。二次電池は、一例として３６Ｖなどの電圧であり、二次電池は、ケースに収められたバッテリ、複数台のバッテリ同士を直列で接続させたバッテリユニット、あるいは並列で接続させたバッテリユニットを含む。判定回路２２は、アダプタ２３，２４を介して供給される電力の状態、例えば、電圧を検出し、検出信号をマイクロコンピュータ２０に送る。

外部入力回路１７は、電源スイッチ２７及び操作パネル２８に接続されている。操作パネル２８は、液晶ディスプレイ、ランプ、ボタン、タッチスイッチ及びノブを含む。ユーザは、操作パネル２８を操作して、停止圧力Ｐ２、運転モード等を入力可能である。停止圧力Ｐ２は、マイクロコンピュータ２０が電動モータ１２を停止する基準である。運転モードは、停止している電動モータ１２を再起動する条件を定める。外部入力回路１７から出力される信号は、マイクロコンピュータ２０に入力される。ユーザが設定する停止圧力Ｐ２は、作業用途または対象物１１の種類に応じて異なる。

電動モータ１２のロータの回転方向の位相を検出する位相検出センサ２９が設けられ、位相検出センサが２９出力する信号は、マイクロコンピュータ２０に入力される。マイクロコンピュータ２０は、判定回路２２の検出信号、外部入力回路１７及び位相検出センサ２９の信号を処理し、かつ、記憶部に記憶されている情報に基づいてインバータ回路２１を制御する。

エアタンク１４は、吸気口３０及び吐出口３１を有する。通気路３２は、圧縮部１３の吐出口１３Ｂと、エアタンク１４の吸気口３０とを接続する。

圧力センサ３４、制御バルブ３５及びリリーフバルブ３６が設けられている。圧力センサ３４は、エアタンク１４内の圧力を検出して信号を出力する。圧力センサ３４から出力される信号は、マイクロコンピュータ２０に入力される。制御バルブ３５は、例えば、ソレノイドバルブであり、排気口３７、電磁コイル、弁体及びバネを有する。マイクロコンピュータ２０は、電磁コイルへの通電及び非通電を制御する。弁体は、電磁コイルへの通電により作動して排気口３７を開閉する。バネは弁体を付勢する。制御バルブ３５は、電磁コイルに通電されていないと弁体が排気口３７を閉じる。制御バルブ３５は、電磁コイルに通電されていると弁体がバネの力に抗して作動し、排気口３７を開く。

リリーフバルブ３６は、排気口３８、弁体及びバネを有する。リリーフバルブ３６は、エアタンク１４内の圧力が上限圧力Ｐ３未満であると、弁体がバネの力で排気口３８を閉じる。リリーフバルブ３６は、エアタンク１４内の圧力が上限圧力Ｐ３以上であると、弁体がバネの力に抗して移動して排気口３８を開く。

調圧器１５は減圧弁であり、調圧器１５は吸気口３９、吐出口４０、弁体７０、バネ７１及び調圧ノブ４１を有する。弁体７０は、調圧器１５の一次側である吸気口３９に接続された流路７２と、調圧器１５の二次側である吐出口４０に接続された流路７３と、の間に配置されている。弁体７０は、バネ７１で付勢されている。ユーザが調圧ノブ４１を回転すると、バネ７１から弁体７０に加わる荷重が変化する。弁体７０が受ける一次側荷重Ｆ１と二次側荷重Ｆ２との差により弁体７０が開閉動作を行い、吸気口３９から吐出口４０へ供給する圧縮空気の圧力を調整する。

調圧器１５は、
Ｆ１＞Ｆ２
であるときに吸気口３９から吐出口４０に圧縮空気を供給する。また、一次側荷重Ｆ１及び二次側荷重Ｆ２は、例えば、次式で表すことが可能である。

Ｆ１＝Ｐａ１×ｃｍ１
Ｆ２＝Ｐａ２×ｃｍ２＋Ｆ３
ここで、Ｐａ１は一次側圧力であり、ｃｍ１は一次側受圧面積であり、Ｐａ２は二次側圧力であり、ｃｍ２は二次側受圧面積であり、Ｆ３はバネ荷重である。気圧力を調整する。

調圧器１５は吸気口３９、吐出口４０、弁体７０、バネ７１及び調圧ノブ４１を有する。調圧器１５の吸気口３９は、通気路４２を介してエアタンク１４の吐出口３１に接続されている。調圧器１５の吐出口４０は通気路４３に接続されている。通気路４３はエアソケット４４に接続されている。エアソケット４４はバルブの機能を有する。調圧器１５は、通気路４３の圧力をエアタンク１４内の圧力以下に調整する。ユーザは、作業用途及び対象物１１の種類に応じて調圧ノブ４１を操作し、通気路４３から対象物１１に送られる圧縮空気の圧力を調整する。

空気圧縮機１０から送られる圧縮空気を対象物１１に送るエアホース４５が設けられている。エアホース４５の第１端部にカプラ４６が設けられ、カプラ４６はエアソケット４４に着脱可能である。エアソケット４４は、カプラ４６が接続されるとバルブが開き、通気路４３とエアホース４５内とが接続される。エアソケット４４は、カプラ４６が取り外されるとバルブを閉じ、通気路４３の空気が必要以上にエアソケット４４から漏れることを防止する。

エアホース４５の第２端部にエアソケット４７が設けられ、エアソケット４７を対象物１１に着脱することが可能である。エアホース４５の通気路を開閉する供給バルブ４８が設けられている。ユーザは、供給バルブ４８を操作して、エアホース４５の通気路を開閉可能である。エアホース４５内の圧力を検出して表示する圧力計４９が設けられている。圧力計４９は、エアホース４５における圧縮空気の流れ方向で、供給バルブ４８とエアソケット４７との間に設けられている。

エアリークプラグ５０が、エアソケット４７と対象物１１との間に設けられている。エアリークプラグ５０は、エアホース４５内の圧縮空気が対象物１１に送られることを許容し、対象物１１内の圧縮空気がエアホース４５に戻ることを防止する。

次に、空気圧縮機１０の使用例を説明する。ユーザは調圧ノブ４１を操作し、調圧器１５の設定圧力Ｐ１を設定する。設定圧力Ｐ１は、作業用途及び対象物１１の種類に応じて異なり、例えば、１．０ＭＰａである。ユーザは、操作パネル２８を操作して停止圧力Ｐ２を設定し、かつ、運転モードを選択する。停止圧力Ｐ２は、設定圧力Ｐ１よりも高く、例えば、４．０ＭＰａである。

マイクロコンピュータ２０は、電源スイッチ２７のオンを検出すると、インバータ回路を２１を制御して電動モータ１２を回転させる。圧縮部１３は電動モータ１２の回転力で駆動する。圧縮部１３は、吸気口１３Ａから空気を吸入し、かつ、第１圧縮部１８及び第２圧縮部１９で空気を圧縮し、吐出口１３Ｂから圧縮空気を通気路３２へ吐出する。通気路３２の圧縮空気はエアタンク１４内に貯留される。

マイクロコンピュータ２０は、エアタンク１４内の圧力が停止圧力Ｐ２未満であると電動モータ１２を回転させ、エアタンク１４内の圧力が停止圧力Ｐ２以上であると電動モータ１２を停止させる。また、リリーフバルブ３６は、エアタンク１４内の圧力が上限圧力Ｐ３未満であると排気口３８を閉じ、エアタンク１４内の圧力が上限圧力Ｐ３以上であると排気口３８を開き、エアタンク１４内の圧力の上昇を抑制する。

エアタンク１４内の圧縮空気は通気路４２に送られる。調圧器１５は、圧縮空気の圧力を設定圧力Ｐ１に減圧して通気路４３に吐出する。通気路４３内の圧縮空気は、エアホース４５を介して対象物１１に充填される。ユーザが、空気圧縮機１０を対象物１１、例えば、建造物の給水管の空気漏れの点検に用いる場合、圧力計４９が表示する圧力が所定圧力になると供給バルブ４８を閉じる。そして、ユーザは圧力計４９の表示圧力に基づいて、対象物１１におけるエア漏れの有無を確認可能である。

次に、実施の形態１の空気圧縮機１０の動作例を、図２のタイムチャートを参照して説明する。図２のタイムチャートの縦軸には、エアタンク１４内の圧力が示されている。ユーザは、時刻ｔ１よりも前に供給バルブ４８を開き、圧縮空気が対象物１１に充填されている。このため、エアタンク１４内の空気圧は時刻ｔ１よりも前から上昇している。エアタンク１４内の圧力は、時刻ｔ１よりも前において、設定圧力Ｐ１未満の領域で、かつ、一定の割合ΔＰ／ΔＴで上昇している。エアタンク１４内の圧力が上昇する割合ΔＰ／ΔＴは、単位時間あたりの圧力の上昇率である。エアタンク１４内の圧力が時刻ｔ１よりも前に上昇する割合ΔＰ／ΔＴは、しきい値Ｒ１未満である。

しきい値Ｒ１は、圧縮部１３の圧縮性能に基づき、シミュレーションョンまたは実験によって求めた値である。圧縮部１３の圧縮性能は、第１圧縮部１８及び第２圧縮部１９の圧縮室の容積、電動モータ１２の回転数から定まる。しきい値Ｒ１は、圧縮部１３の空気圧縮性能でエアタンク１４内の圧力が上昇する割合よりも大きく設定され、かつ、マイクロコンピュータ２０に記憶されている。エアタンク１４内の圧力が上昇する割合ΔＰ／ΔＴが、しきい値Ｒ１未満であるということは、外乱が発生していないことを意味する。このため、制御バルブ３５を制御して排気口３７を閉じている。

ユーザが供給バルブ４８を時刻ｔ１で閉じると、エアタンク１４内の圧力は、実線のように割合ΔＰ／ΔＴで上昇する。マイクロコンピュータ２０は、エアタンク１４内における圧力の上昇割合ΔＰ／ΔＴが、しきい値Ｒ１以上になったことを時刻ｔ２で検出すると、制御バルブ３５を制御して排気口３７を開く。すると、エアタンク１４内の圧力は実線のように低下して最低圧力Ｐ０になる。

一方、ユーザが時刻ｔ１以降も供給バルブ４８を開いていると、エアタンク１４内の圧力は破線で示すように上昇する。時刻ｔ１以降にエアタンク１４内の圧力が上昇する割合ΔＰ／ΔＴは、しきい値Ｒ１未満である。このため、マイクロコンピュータ２０は、制御バルブ３５を制御して排気口３７を閉じている。

その後、時刻ｔ３で圧力が調圧器１５の設定圧力Ｐ１に到達すると、調圧器１５の弁体７０が受ける二次側荷重Ｆ２は一次側荷重Ｆ１より大きくなるため弁体７０が閉じ、エアタンク１４内の圧力は破線で示すように上昇する。マイクロコンピュータ２０は、エアタンク１４内の圧力が上昇する割合ΔＰ／ΔＴが、しきい値Ｒ１以上になったことを時刻ｔ４で検出すると、制御バルブ３５を制御して排気口３７を開く。すると、エアタンク１４内の圧力は破線で示すように低下して最低圧力Ｐ０になる。

一方、エア充填中に圧縮性能より低いエアの消費が生じた場合、圧力が上昇する割合ΔＰ／ΔＴは、設定したしきい値Ｒ１より小さくなり、エアタンク１４内の圧力は、時刻ｔ３以降、二点鎖線で示すように上昇する。エアタンク１４内の圧力が上昇する割合ΔＰ／ΔＴは、しきい値Ｒ１未満であるため、マイクロコンピュータ２０は、制御バルブ３５を制御して排気口３７を閉じる。そして、マイクロコンピュータ２０は、エアタンク１４内の圧力が時刻ｔ５で停止圧力Ｐ２以上になると、マイクロコンピュータ２０は、制御バルブ３５を制御して排気口３７を開き、かつ、電動モータ１２を停止する。このため、エアタンク１４内の圧力は、時刻ｔ５以降に二点鎖線で示すように低下して最低圧力Ｐ０になる。

なお、圧力センサ３４が故障し、エアタンク１４内の圧力が停止圧力Ｐ２以上になっても電動モータ１２が回転し、エアタンク１４内の圧力が一点鎖線で示すように上限圧力Ｐ３になると、リリーフバルブ３６が排気口３８を開き、エアタンク１４内の圧力が低下する。

また、マイクロコンピュータ２０は、時刻ｔ２で制御バルブ３５を開く際に、電動モータ１２を停止するか、または電動モータ１２の回転を継続する。電動モータ１２を停止する場合、第１の制御乃至第３の制御の何れかを行う。第１の制御は、制御バルブ３５を開いた後に電動モータ１２を停止させることである。第２の制御は、制御バルブ３５を開くと同時に、電動モータ１２を停止させることである。第３の制御は、電動モータ１２を停止させた後に、制御バルブ３５を開くことである。第１の制御を行うと、エアタンク１４内の残圧で電動モータ１２が受ける負荷を低減可能である。

このように、マイクロコンピュータ２０は、エアタンク１４内の圧力が停止圧力Ｐ２未満であり、かつ、圧力が上昇する割合がしきい値Ｒ１未満であると、制御バルブ３５を制御して排気口３７を閉じる。また、マイクロコンピュータ２０は、エアタンク１４内の圧力が停止圧力Ｐ２未満であり、かつ、圧力が上昇する割合がしきい値Ｒ１以上であると、制御バルブ３５が排気口３７を開き、エアタンク１４内の圧力を低下させる。そして、通気路４３の圧力は、エアタンク１４内の圧力以下になる。したがって、ユーザがエアホース４５のカプラ４６をエアソケット４４から取り外す際、または、ユーザがエアホース４５のカプラ４６をエアソケット４４に接続する際に、通気路４３内の圧縮空気がエアソケット４４から噴出することを抑制できる。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２の空気圧縮機１０を示す。図３に示すエアタンク１４は、図１に示す制御バルブ３５を備えていない。また、エアタンク１４の吐出口３１は、通気路５２を介して、調圧器１５の吸気口３９に接続されている。図３に示す空気圧縮機１０は、制御ユニット５３を有する。制御ユニット５３は、圧力センサ５４、制御バルブ５５及び通気路５６を有する。圧力センサ５４は、通気路５６内の圧力を検出して信号を出力する。圧力センサ５４から出力される信号は、マイクロコンピュータ２０に入力される。

制御バルブ５５は、例えば、ソレノイドバルブで構成されており、排気口５７、電磁コイル、弁体及びバネを有する。排気口５７は通気路５６に接続される。通気路５６は吸気口５８及び吐出口５９を有する。吸気口５８は通気路６０を介して吐出口４０に接続されている。

調圧器１５は調圧ノブ４１の回転により弁体７０を付勢するバネ７１の荷重が変化し、弁体７０に掛かる一次側荷重Ｆ１と二次側荷重Ｆ２との差により弁体７０が開閉動作を行う点は、図１に示す調圧器１５と同じである。図３に示す調圧器１５は、通気路５２から通気路６０へ供給する圧縮空気の圧力を調整する。

マイクロコンピュータ２０は、制御バルブ５５の電磁コイルへの通電及び非通電を制御する。弁体は、電磁コイルへの通電により作動して排気口５７を開閉する。バネは弁体を付勢する。制御バルブ５５は、電磁コイルに通電されていないと弁体が排気口５７を閉じる。制御バルブ５５は、電磁コイルに通電されていると弁体がバネの力に抗して作動し、排気口５７を開く。

吐出口５９は通気路６１を介してエアソケット６２に接続されている。カプラ４６はエアソケット６２に取り付け及び取り外しが可能である。エアソケット６２はバルブの機能を有する。エアソケット６２は、カプラ４６が接続されるとバルブが開き、通気路６１とエアホース４５内とが接続される。エアソケット６２は、カプラが取り外されるとバルブを閉じ、通気路６１の圧縮空気がエアソケット６２から漏れることを防止する。

実施の形態２の空気圧縮機１０において、実施の形態１の空気圧縮機１０と同じ構成については、実施の形態１の空気圧縮機１０と同様の作用を有する。実施の形態２の空気圧縮機１０は、エアタンク１４から通気路５２に圧縮空気が吐出され、その圧縮空気を調圧器１５が減圧して通気路６０に吐出する。通気路６０の圧縮空気は制御ユニット５３の通気路５６を経由して通気路６１に送られる。通気路６１の圧縮空気は、エアソケット６２、エアホース４５を介して対象物１１に送られる。また、マイクロコンピュータ２０は、圧力センサ５４が検出する通気路５６内の圧力に応じて制御バルブ５５を制御する。

次に、実施の形態２の空気圧縮機１０の動作例を、図４のタイムチャートを参照して説明する。図４のタイムチャートに示すエアタンク１４内の圧力は、図２のタイムチャートと同様の変化する例である。通気路５６内の圧力は時刻ｔ１よりも前において上昇している。通気路５６内の圧力は、時刻ｔ１よりも前において、設定圧力Ｐ１未満の領域で、かつ、一定の割合ΔＰ／ΔＴで上昇している。通気路５６内の圧力が、時刻ｔ１よりも前に上昇する割合ΔＰ／ΔＴは、しきい値Ｒ１未満である。このため、制御バルブ５５を制御して排気口５７を閉じている。

ユーザが供給バルブ４８を時刻ｔ１で閉じると、通気路５６内の圧力は、実線のように割合ΔＰ／ΔＴで上昇する。マイクロコンピュータ２０は、通気路５６内の圧力が上昇する割合ΔＰ／ΔＴが、しきい値Ｒ１以上になったことを時刻ｔ２で検出すると、制御バルブ５５を制御して排気口５７を開く。すると、通気路５６内の圧力は実線のように低下して最低圧力Ｐ０になる。

一方、ユーザが時刻ｔ１以降も供給バルブ４８を開いていると、通気路５６内の圧力は破線で示すように上昇する。通気路５６内の圧力が、時刻ｔ１以降に上昇する割合ΔＰ／ΔＴは、しきい値Ｒ１未満である。このため、マイクロコンピュータ２０は、制御バルブ５５を制御して排気口５７を閉じている。そして、通気路５６内の圧力は、時刻ｔ３以降において、調圧器１５により調圧された設定圧力Ｐ１に維持されている。

これに対して、時刻ｔ３で圧力が調圧器１５の設定圧力Ｐ１に到達すると、調圧器１５の弁体７０が受ける二次側荷重Ｆ２は一次側荷重Ｆ１より大きくなるため弁体７０が閉じ、エアタンク１４内の圧力は破線で示すように上昇する。マイクロコンピュータ２０は、エアタンク１４内の圧力が上昇する割合ΔＰ／ΔＴが、しきい値Ｒ１以上になったことを時刻ｔ４で検出すると、制御バルブ５５を制御して排気口５７を開く。すると、エアタンク１４内の圧力及び通気路５６内の圧力は、それぞれ破線で示すように低下して最低圧力Ｐ０になる。

一方、圧縮空気の充填中に、圧縮空気の圧力の上昇割合よりも、圧縮空気の圧力の低下割合が低いような圧縮空気の消費が生じた場合、圧力が上昇する割合ΔＰ／ΔＴは、設定したしきい値Ｒ１より小さくなり、エアタンク１４内の圧力は、時刻ｔ３以降、二点鎖線で示すように上昇する。エアタンク１４内の圧力が上昇する割合ΔＰ／ΔＴは、しきい値Ｒ１未満であるため、マイクロコンピュータ２０は、制御バルブ５５を制御して排気口５７を閉じている。このため、通気路５６内の圧力は、時刻ｔ４以降も設定圧力Ｐ１である。

そして、マイクロコンピュータ２０は、時刻ｔ５でエアタンク１４内の圧力が停止圧力Ｐ２以上になると電動モータ１２を停止させ、かつ、制御バルブ５５を制御して排気口３７を開く。このため、エアタンク１４内の圧力、及び通気路５６内の圧力は、それぞれ二点鎖線で示すように低下して最低圧力Ｐ０になる。

ところで、圧力センサ３４が故障すると、エアタンク１４内の圧力が停止圧力Ｐ２以上になっても電動モータ１２が回転する。そして、エアタンク１４内の圧力が一点鎖線で示すように上限圧力Ｐ３になると、リリーフバルブ３６が排気口３８を開き、エアタンク１４内の圧力及び通気路５６内の圧力は、それぞれ一点鎖線のように低下して最低圧力Ｐ０になる。

このように、マイクロコンピュータ２０は、通気路５６内の圧力が停止圧力Ｐ２未満であり、かつ、圧力が上昇する割合がしきい値Ｒ１未満であると、制御バルブ５５を制御して排気口５７を閉じる。また、マイクロコンピュータ２０は、通気路５６内の圧力が停止圧力Ｐ２未満であり、かつ、圧力が上昇する割合がしきい値Ｒ１以上であると、制御バルブ５５の排気口５７を開き、通気路５６及び通気路６１の圧力を低下させる。したがって、ユーザがエアホース４５のカプラ４６をエアソケット６２から取り外す際、または、ユーザがエアホース４５のカプラ４６をエアソケット６２に接続する際に、通気路６１内の圧縮空気がエアソケット６２から噴出することを抑制できる。

図５のタイムチャートは、制御バルブ３５を制御して排気口３７を開く制御、制御バルブ５５を制御して排気口５７を開く制御の応用例である。まず、制御バルブ３５を制御して排気口３７を開く制御の応用例を説明する。図５の縦軸に示す圧力は、エアタンク１４内の圧力または通気路５６の圧力である。

対象物１１が使用圧力の低い作業工具である場合に対応する圧力の変化例である。この場合、エアホース４５に供給バルブ４８は設けられず、対象物１１は、スプレーガン及び補助タンクを有する。補助タンクに圧縮空気を充填可能である。そして、対象物１１の補助タンクに、圧縮空気を常時供給することが可能である。

図５に示す圧力は、図２及び図４と同様に時刻ｔ３において上昇する割合率が増加し、圧力は時刻ｔ４以降低下する。また、圧力は、時刻ｔ４から所定時間Ｔ１が経過した時刻ｔ４−１において、検知圧力ＰＬ以下になっている。さらに、圧力は、時刻ｔ４−１から所定時間Ｔ２が経過した時刻ｔ５において、最低圧力Ｐ０になっている。検知圧力ＰＬは、制御バルブ３５，５５の動作不良を検知するためのしきい値であり、検知圧力ＰＬは、設定圧力Ｐ１よりも低い。検知圧力ＰＬは、マイクロコンピュータ２０の記憶部に記憶されている。所定時間Ｔ２は所定時間Ｔ１よりも長い。

マイクロコンピュータ２０は、制御バルブを閉じる信号を出力した時刻ｔ４から、所定時間Ｔ１が経過した時刻ｔ４の圧力が検知圧力ＰＬ以下であると、制御バルブが正常であると判断する。マイクロコンピュータ２０は、制御バルブを閉じる信号を出力した時刻ｔ４から、所定時間Ｔ１が経過した時刻ｔ４−１の圧力が検知圧力ＰＬを超えていると、制御バルブが作動不良であると判断する。

また、マイクロコンピュータ２０は図５のタイムチャートの時刻ｔ４で電動モータ１２を停止させた場合、マイクロコンピュータ２０は時刻ｔ５よりも後の時刻ｔ６で電源スイッチ２７のオンを検出すると、マイクロコンピュータ２０は電動モータ１２を回転させ、圧力が上昇している。時刻ｔ６は、時刻ｔ４−１から所定時間Ｔ３が経過した時刻であり、所定時間Ｔ３は所定時間Ｔ２よりも長い。

図６のタイムチャートも、対象物１１が使用圧力の低い作業工具である場合に対応する圧力の変化例である。ユーザが供給バルブ４８を時刻ｔ１で閉じ、圧力が上昇する割合がしきい値Ｒ１以上になると、マイクロコンピュータ２０は時刻ｔ２で制御バルブを開き、かつ、電動モータ１２を停止する。このため、圧力は時刻ｔ２から低下し、時刻ｔ２から所定時間Ｔ１が経過して時刻ｔ２−１になると、圧力は検知圧力ＰＬまで低下する。時刻ｔ２−１から所定時間Ｔ２が経過して時刻ｔ２−２になると、圧力は最低圧力Ｐ０になる。マイクロコンピュータ２０は、時刻ｔ２−１からの経過時間が所定時間Ｔ２を超えて時刻ｔ２−３になると、電動モータ１２を回転させる。このため、圧力は時刻ｔ２−３から上昇する。

このように、マイクロコンピュータ２０は、時刻ｔ２で電動モータ１２を停止させると、マイクロコンピュータ２０は、時刻ｔ２−１から所定時間Ｔ２を超えた時刻ｔ２−３において、電動モータ１２を自動で回転させる。したがって、作業性が良い。

また、マイクロコンピュータ２０は、時刻ｔ４で制御バルブを開く際に、電動モータ１２を停止する。電動モータ１２を停止する場合、制御バルブを開いた後に電動モータ１２を停止させる。したがって、エアタンク１４内の残圧で電動モータ１２が受ける負荷を低減可能である。

図７に示す制御例は、実施の形態１の空気圧縮機１０及び実施の形態２の空気圧縮機１０の両方に対応する。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１で電源スイッチ２７のオンを検出すると、ステップＳ２において、運転モードＭ＝Ｘを読み込む。ユーザは操作パネル２８を操作してノーマルモードＭ１またはオートモードＭ２を選択する。

マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ３において電動モータ１２を回転させ、ステップＳ４において経過時間Ｔ及び圧力Ｐを読み込む。圧力Ｐは、実施の形態１の空気圧縮機１０であれば、エアタンク１４内の圧力である。圧力Ｐは、実施の形態２の空気圧縮機１０であれば、エアタンク１４内の圧力及び通気路５６内の圧力である。

マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ５において、圧力Ｐが停止圧力Ｐ２未満であるか否かを判断する。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ５においてＹｅｓと判断すると、ステップＳ６において、圧力Ｐの上昇する割合ΔＰ／ΔＴが、しきい値Ｒ１以上であるか否かを判断する。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ６でＮｏと判断すると、ステップＳ３に進む。

マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ６でＹｅｓと判断すると、ステップＳ７において制御バルブを制御し、排気口を開く。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ５でＮｏと判断した場合も、ステップＳ７の制御を行う。また、マイクロコンピュータ２０はステップＳ８において電動モータ１２を停止する。マイクロコンピュータ２０が行うステップＳ７及びステップＳ８の制御は、何れを先に行ってもよいし、同時に行ってもよい。

マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ９において経過時間Ｔをリセットし、ステップＳ１０において経過時間Ｔのカウントを開始する。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１１において、経過時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えたか否かを判断する。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１１においてＮｏと判断すると、ステップＳ１０に進む。

マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１１でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１２において、圧力Ｐが検知圧力ＰＬ未満であるか否かを判断する。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１２でＹｅｓと判断するとステップＳ１３の判断を行う。ステップＳ１３の判断は、“ステップＳ１１でＹｅｓと判断した時点からの経過時間Ｔが、所定時間Ｔ２を超えたか否か”である。所定時間Ｔ２は、停止している電動モータ１２を回転させる際の判断に用いるしきい値である。

マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１３でＮｏと判断するとステップＳ１０に進む。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１３でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１４で運転モードがノーマルモードＭ１であるか否かを判断する。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１４でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１５において制御バルブを閉じる。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１６で電源スイッチ２７のオフを検出すると、図７の制御を終了する。

このように、マイクロコンピュータ２０は、ノーマルモードＭ１が選択されている際に電動モータ１２を停止させると、マイクロコンピュータ２０は、電源スイッチ２７のオフを検出した後に電源スイッチ２７のオンを検出すると、電動モータ１２を回転させる。

マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１４でＮｏと判断するとステップＳ１７の判断を行う。ステップＳ１７の判断は、“ステップＳ１１でＹｅｓと判断した時点からの経過時間Ｔが、所定時間Ｔ３を超えたか否か”である。所定時間Ｔ３は所定時間Ｔ２よりも長い。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１７でＹｅｓと判断すると、ステップＳ１８において電動モータ１２を回転させ、ステップＳ３に戻る。このように、オートモードＭ２が選択されていると、電動モータ１２を停止し、かつ、ステップＳ１１でＹｅｓと判断されてからの経過時間Ｔが所定時間Ｔ３を超えると、マイクロコンピュータ２０は電動モータ１２を回転させる。その後、マイクロコンピュータ２０は、ユーザが電源スイッチ２７をオフにするまでの間、電動モータ１２の回転と停止とを交互に繰り返す、断続運転を行う。

マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１７でＮｏと判断するとステップＳ１０に進む。マイクロコンピュータ２０は、ステップＳ１２でＮｏと判断すると、ステップＳ１９で制御バルブを閉じ、ステップＳ２０で“制御バルブエラー”を操作パネル２８で表示し、ステップＳ１６に進む。

実施の形態で説明した事項の意味は、次の通りである。空気圧縮機１０は気体圧縮機の一例であり、電動モータ１２はモータの一例である。圧縮部１３、エアタンク１４、通気路４３，５６，６１は、通気路の一例である。制御部１６は、第１制御部、第２制御部及び判断部の一例であり、制御バルブ３５，５５は、第１排気機構の一例である。しきい値Ｒ１は、所定の割合の一例である。対象物１１は、圧縮気体が供給される通路、配管、圧縮気体で動作する釘打機及び作業機を含む。エアソケット４４，６２は、接続部の一例である。調圧器１５は、減圧機構の一例である。上限圧力Ｐ３、リリーフバルブ３６は、第２排気機構の一例である。

本開示の空気圧縮機は、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、調圧器１５の設定圧力Ｐ１を検出する設定圧力検出センサを設け、設定圧力検出センサの信号がマイクロコンピュータ２０に入力されるようにしてもよい。図７に示す制御例は、圧力が上昇する割合ΔＰ／ΔＴがしきい値Ｒ１以上であると制御バルブを開き、かつ、電動モータを停止しているが、電動モータを回転させておくことも可能である。

また、しきい値Ｒ１は圧力上昇の変化を判断するための条件であり、マイクロコンピュータは、常に上昇割合ΔＰ０／ΔＴ０を演算及び記憶し、直近の上昇割合ΔＰ/ΔＴとしきい値Ｒ１との比較により、圧力上昇の変化を判断しても良い。

また、エアリークプラグ５０は、対象物１１の補助タンク内の圧力が、所定値以上であると気体を補助タンクの外部に漏らす機能を備えていてもよい。圧縮部１３は、気体を複数段階圧縮することが可能であり、圧縮部１３は、気体を２段階で圧縮するものの他、気体を３段階以上圧縮するものを含む。

制御部及び判断部は、電気部品または電子部品の単体でもよいし、複数の電気部品または複数の電子部品を有するユニットでもよい。電気部品または電子部品は、マイクロコンピュータ、プロセッサ、制御回路及びモジュールを含む。圧縮部が圧縮する気体は、空気、不活性ガスを含む。不活性ガスは、窒素ガス、希ガスを含む。

１０…空気圧縮機、１１…対象物、１２…電動モータ、１３…圧縮部、１５…調圧器、２０…マイクロコンピュータ、３５，５５…制御バルブ、３６…リリーフバルブ、４３，５６，６１…通気路、４４，６２…エアソケット、Ｐ１…設定圧力、Ｐ２…停止圧力、Ｐ３…上限圧力、Ｒ１…しきい値。

Claims (9)

1. モータの動力で作動して気体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部から排出された気体が通る通気路と、を有する気体圧縮機であって、
   前記通気路の圧力が停止圧力未満であると前記モータを回転させ、かつ、前記通気路の圧力が前記停止圧力以上であると前記モータを停止させる第１制御部と、
   前記通気路の圧力が前記停止圧力未満で上昇する割合がしきい値以上であると、前記通気路から前記気体を排出する第１排気機構と、
   を有する、気体圧縮機。
2. 前記通気路に排出される前記気体を対象物に送ることが可能であり、かつ、前記対象物に対して着脱可能な接続部が設けられている、請求項１記載の気体圧縮機。
3. 前記圧縮部から排出された前記気体の圧力を、前記停止圧力よりも低い設定圧に減圧する減圧機構が、前記圧縮部と前記接続部との間に設けられている、請求項２記載の気体圧縮機。
4. 前記第１排気機構は、前記通気路における前記圧縮部と前記減圧機構との間に配置されている、請求項３記載の気体圧縮機。
5. 前記第１排気機構は、前記通気路における前記減圧機構と前記接続部との間に配置されている、請求項３記載の気体圧縮機。
6. 前記通気路の圧力が前記停止圧力よりも高い上限圧力以上になると、前記通気路から前記気体を排出する第２排気機構が設けられている、請求項１乃至５の何れか１項記載の気体圧縮機。
7. 前記通気路の圧力が前記停止圧力未満であり、かつ、所定の割合以上で上昇すると、前記モータを停止する第２制御部が設けられている、請求項１乃至６の何れか１項記載の気体圧縮機。
8. 前記第１排気機構の動作状態を判断する判断部が設けられている、請求項１乃至７の何れか１項記載の気体圧縮機。
9. 前記圧縮部は、前記気体を複数段階で圧縮する、請求項１乃至８の何れか１項記載の気体圧縮機。

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