JP6950165B2 - 気体圧縮機 - Google Patents

Description

本開示は、気体を圧縮する圧縮部と、圧縮部から吐出された気体の圧力を調圧する調圧器と、を備えた気体圧縮機に関する。

気体を圧縮する圧縮部と、圧縮部から吐出された気体の圧力を調圧する調圧器と、を備えた気体圧縮機の例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された気体圧縮機は、空気を圧縮する空気圧縮機である。空気圧縮機は、本体部と、本体部に設けた電動モータと、電動モータにより駆動され圧縮空気を生成する圧縮部と、圧縮空気を貯留する蓄圧部としてのタンク部と、電動モータを制御する制御基板と、を有する。また、空気圧縮機は、タンク部に貯留された圧縮空気を取り出すための圧縮空気取出口と、タンク部から取り出す圧縮空気を調圧する調圧器としての減圧弁と、本体部に設けた取付部と、取付部に着脱される外部端末と、本体部に設けた電源スイッチと、を有する。電源スイッチは、電源コードを介して電動モータに供給される商用交流電源をオン、オフする。外部端末と制御基板との間で、互いに信号を送信及び受信可能である。

特許文献１に記載された空気圧縮機は、外部端末が本体部に取り付けられた状態で電源スイッチがオンされると、制御基板、電動モータに電源が供給される。電源スイッチがオンされた状態で減圧弁が操作されると、タンク部から取り出す圧縮空気が調圧されるとともに、減圧弁が操作されると、空気取り出し圧力を外部端末に送信する。電源スイッチがオフされると、制御基板は稼働を停止する。

特許文献１には、減圧弁を駆動する圧力調整用モータを設けた空気圧縮機も記載されている。圧力調整用モータは制御基板に接続されている。外部端末が操作されて空気取り出し圧力が入力されると、その信号は制御基板に送信される。制御基板は、受信した空気取り出し圧力調整信号に基づいて圧力調整用モータを制御し、制御弁を駆動することで、空気取り出し圧力を調整する。

特開２０１５−１６９０７２号公報

特許文献１に記載された気体圧縮機は、調圧器を制御するモータを設けることで遠隔操作を行う技術が開示されている。しかし、手動で調圧器を制御する場合と、遠隔操作で調圧器を制御する場合とを併用した際に、調圧器の動作の整合性、及び作業者の利便性につき、改善の余地があった。すなわち、作業者が調圧器に操作力を直接加えて調圧器の吐出圧力を調整すること、及びアクチュエータにより調圧器の吐出圧力を制御すること、の両動作が可能な気体圧縮機において、作業者にかかる負担を軽減し、利便性を向上できる気体圧縮機を提供することが望ましい。

一実施形態の気体圧縮機は、気体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部から吐出された気体の圧力を調圧する調圧器と、を備えた気体圧縮機であって、前記調圧器に設けられ、かつ、作業者が加える操作力で作動して前記調圧器の吐出圧力を設定する操作部と、電源から電力が供給されると第１方向及び前記第１方向とは逆の第２方向に回転可能な電動モータを含み、前記調圧器の吐出圧力を制御するアクチュエータと、前記電動モータの回転を制御可能な制御部と、を備え、前記制御部は、記憶部を有し、前記制御部は、前記アクチュエータにより前記調圧器の吐出圧力を制御する場合に、自動的に前記電動モータを所定のロック状態となるまで前記第１方向に回転させる制御を行い、前記記憶部は、前記電動モータを前記第１方向に回転して前記所定のロック状態とする際に、前記電動モータの前記第１方向への回転量を記憶し、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記回転量に基づいて前記電動モータを前記第２方向に回転させる。

一実施形態の気体圧縮機は、調圧器に操作力を加えて調圧器の吐出圧力を調整すること、及びアクチュエータにより調圧器の吐出圧力を制御すること、の両方を達成できる。

本発明の一実施形態の空気圧縮機を示す斜視図である。 空気圧縮機の平面断面図である。 空気圧縮機の一部を省略した正面図である。 空気圧縮機の制御系統を示すブロック図である。 空気圧縮機の要部を示す背面図である。 空気圧縮機の空気で作動する作業機、及び空気圧縮機を遠隔操作する携帯端末を示す模式図である。 空気圧縮機の制御部が行う制御例を示すフローチャートである。

以下、気体圧縮機の一実施形態であ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ている。

図１、図２、図３に示す空気圧縮機１０は、金属製のフレーム１１と、合成樹脂製または金属製のカバー１２と、電動モータ１３と、第１圧縮部１４及び第２圧縮部１５と、制御部１６と、２つの空気タンク１７，１８と、を有する。空気タンク１７，１８は金属製であり、空気タンク１７，１８は、フレーム１１に取り付けられ、空気タンク１７，１８は脚部１９により支持されている。フレーム１１は、電動モータ１３、第１圧縮部１４、第２圧縮部１５を支持している。カバー１２は、フレーム１１に取り付けられており、カバー１２は、電動モータ１３、第１圧縮部１４及び第２圧縮部１５を覆う。

第１圧縮部１４及び第２圧縮部１５は、所定方向に間隔をおいて配置されている。第１圧縮部１４及び第２圧縮部１５の配置方向で、フレーム１１の両端にグリップ１０１，１０２が固定されている。空気圧縮機１０は可搬式であり、作業者はグリップ１０１，１０２を両手で掴んで空気圧縮機１０を持ち上げ、かつ、作業場所に移動することができる。

クランクケース２０がフレーム１１に固定されている。回転軸２１がクランクケース２０の内部から外部に亘って配置されている。クランクケース２０は、軸受２２を介して回転軸２１を回転可能に支持している。回転軸２１は軸線Ａ１を中心として回転可能である。

電動モータ１３は、固定子２３及び回転子２４を有する。固定子２３はクランクケース２０に対して回転しないように設けられている。回転子２４は、回転軸２１に取り付けられている。電動モータ１３が３相交流型のブラシレスモータである例を説明する。回転子２４には、回転方向に沿って永久磁石２５が複数取り付けられている。また、固定子２３は、図４のように３相、具体的には、Ｕ相に対応するコイルＵ１、Ｖ相に対応するコイルＶ１、及びＷ相に対応するコイルＷ１を有する。

第１ファン２６及び第２ファン２７が回転軸２１に取り付けられている。第１ファン２６及び第２ファン２７はカバー１２内に設けられている。クランクケース２０及び電動モータ１３は、軸線Ａ１に沿った方向で第１ファン２６と第２ファン２７との間に配置されている。カバー１２は通気口１０７を有し、カバー１２の内部とカバー１２の外部とが通気口１０７を介してつながっている。

第１圧縮部１４は、回転軸２１に取り付けられた第１クランクアーム、第１クランクアームに取り付けられた第１コネクティングロッド、第１コネクティングロッドに取り付けられた第１ピストン、第１ピストンが収容された第１シリンダ２８、第１圧縮室を形成する第１シリンダヘッド２９、を有する。第２圧縮部１５は、回転軸２１に取り付けられた第２クランクアーム、第２クランクアームに取り付けられた第２コネクティングロッド、第２コネクティングロッドに取り付けられた第２ピストン、第２ピストンが収容された第２シリンダ３０、第２圧縮室を形成する第２シリンダヘッド３１を有する。

第１圧縮室と第２圧縮室とを接続する接続管３２、第２圧縮室と空気タンク１８とを接続する接続管３３、空気タンク１７と空気タンク１８とを接続する接続管３４が設けられている。２つの空気タンク１７，１８内の空気圧は同じである。空気タンク１７，１８内の圧力を検出して信号を出力する圧力センサ３５が設けられている。

空気タンク１７に高圧調整バルブ３６が接続されている。高圧調整バルブ３６に供給管３７が接続されている。高圧調整バルブ３６は、空気タンク１７の空気の圧力を調整、具体的には、減圧して供給管３７に吐出する。以下、高圧調整バルブ３６の吐出圧力を第１吐出圧力と記載する。高圧調整バルブ３６は、バルブボディ３８と、バルブボディ３８内に設けた第１ポートと、バルブボディ３８内に設けられ、かつ、第１ポートを開閉する第１弁体と、第１弁体を弾性体を介して支持し、かつ、回転可能な第１スリーブと、第１スリーブに固定された第１ノブ３９及び第１ギヤ４０と、を有する。第１スリーブはバルブボディ３８に対してねじ機構を介して回転可能に取り付けられている。作業者は第１ノブ３９を操作、つまり、回転させて第１ポートの開度を変更可能である。第１ノブ３９、第１ギヤ４０及び第１スリーブは、一体で回転及び停止する。

また、高圧調整バルブ３６の第１吐出圧力を自動的に制御する第１駆動モータ４１が設けられている。第１駆動モータ４１は、高圧調整バルブ３６を制御するアクチュエータである。第１駆動モータ４１は、回転子４２及び固定子４３を有する。固定子４３は回転しないように設けられている。第１駆動モータ４１が３相交流型のブラシレスモータである例を説明する。回転子４２には、回転方向に沿って永久磁石４４が複数固定されている。また、回転子４２は、３相、具体的には、Ｕ相に対応するコイルＵ２、Ｖ相に対応するコイルＶ２、及びＷ相に対応するコイルＷ２を有する。

第１駆動モータ４１は、回転子４２の回転方向を第１方向と、第１方向とは逆の第２方向とに切り替え可能である。回転子４２にギヤ４５が連結され、ギヤ４５は第１ギヤ４０に噛み合っている。第１駆動モータ４１の回転子４２が回転すると、高圧調整バルブ３６の第１ポートの開度が変更される。

また、供給管３７内の空気圧を表示する圧力計４６が設けられている。圧力計４６は、ブルドン管圧力計、隔膜式圧力計等、公知のものである。圧力計４６は、目盛、指針を有し、空気圧に応じて指針が作動する構造である。作業者は圧力計４６を目視して空気圧を認識する。圧力計４６は、空気圧に応じた信号を外部に出力する機能を備えていない。２個のカプラ４７が供給管３７に取り付けられている。作業機のエアホースは、２個のカプラ４７のそれぞれに対して、別々に接続及び取り外し可能である。

空気タンク１８に一般圧調整バルブ４８が接続されている。一般圧調整バルブ４８に供給管４９が接続されている。一般圧調整バルブ４８は空気タンク１８の空気の圧力を調整、具体的には減圧して供給管４９に吐出する。以下、一般圧調整バルブ４８の吐出圧力を第２吐出圧力と記載する。

一般圧調整バルブ４８は、バルブボディ５０と、バルブボディ５０内に設けた第２ポートと、バルブボディ５０内に設けられ、かつ、第２ポートを開閉する第２弁体と、第２弁体を弾性体を介して支持し、かつ、回転可能な第２スリーブと、第２スリーブに固定された第２ノブ５１及び第２ギヤ５２と、を有する。第２スリーブはバルブボディ５０に対してねじ機構を介して回転可能に取り付けられている。作業者は第２ノブ５１を操作して第２ポートの開度を変更可能である。第２ノブ５１、第２ギヤ５２及び第２スリーブは、一体で回転及び停止する。

また、一般圧調整バルブ４８の第２吐出圧力を自動的に制御する第２駆動モータ５３が設けられている。第２駆動モータ５３は、一般圧調整バルブ４８を制御するアクチュエータである。第２駆動モータ５３は、固定子５４及び回転子５５を有する。固定子５４は回転しないように設けられている。第２駆動モータ５３は、３相交流型のブラシレスモータであるものとする。回転子５５には、回転方向に沿って永久磁石５６が固定されている。また、固定子５４は、３相、具体的には、Ｕ相に対応するコイルＵ３、Ｖ相に対応するコイルＶ３、及びＷ相に対応するコイルＷ３を有する。第２駆動モータ５３は、回転子５５の回転方向を第１方向と、第１方向とは逆の第２方向と、に切り替え可能である。回転子５５にギヤ５７が連結され、ギヤ５７は第２ギヤ５２に噛み合っている。第２駆動モータ５３の回転子５５が回転すると、一般圧調整バルブ４８の第２ポートの開度が調整される。

また、供給管４９内の空気圧を表示する圧力計５８が設けられている。圧力計５８は、圧力計４６と同様に構成されている。２個のカプラ５９が供給管４９に取り付けられている。作業機のエアホースは、２個のカプラ５９に対して、それぞれ別々に接続及び取り外し可能である。

空気圧縮機１０の制御回路を、図４を参照して説明する。電動モータ１３、第１駆動モータ４１及び第２駆動モータ５３は、交流電源６０の電気エネルギで駆動する。空気圧縮機１０は電源スイッチ６１を有する。電源スイッチ６１は、例えばカバー１２から露出して設けられている。作業者が電源スイッチ６１を操作してオン及びオフする。電源スイッチ６１がオンされると、交流電源６０は、第１駆動モータ４１及び第２駆動モータ５３に接続可能である。電源スイッチ６１がオフされると、交流電源６０は、第１駆動モータ４１及び第２駆動モータ５３から遮断される。

位相検出センサ６２が設けられている。位相検出センサ６２はホールＩＣ等で構成され、位相検出センサ６２は、回転子２４に取り付けられた永久磁石２５の磁界の強度に応じた信号を出力する。制御部１６は、位相検出センサ６２の信号を処理する回転子位置検出回路６３、モータ回転数検出回路６４を有する。回転子位置検出回路６３は、回転子２４の回転方向における位置を検出する。モータ回転数検出回路６４は、回転子２４の単位時間当たりにおける回転数を検出する。

制御部１６は、更にコントローラ６５を有する。コントローラ６５は、入力インタフェース、出力インタフェース、中央演算処理部、記憶部、無線通信部６６等を有するマイクロコンピュータである。コントローラ６５は、回転子位置検出回路６３から出力される信号、モータ回転数検出回路６４から出力された信号を処理する。

制御部１６は、インバータ回路６７を有する。インバータ回路６７は、電動モータ１３に供給する駆動電流を制御する。インバータ回路６７は、複数のスイッチング素子６７Ａを有し、複数のスイッチング素子６７Ａはそれぞれ単独でオンオフが可能である。コントローラ６５は制御信号出力回路７１を制御し、制御信号出力回路７１はインバータ回路６７を制御する。

インバータ回路６７には、商用交流電源の交流電流を直流電流に整流するための整流回路６８と、整流された直流電流の電圧を昇圧してインバータ回路６７に供給するための力率改善回路６９と、を介して電力が供給される。なお、商用交流電源と整流回路６８との間には、インバータ回路６７で生じたノイズを商用交流電源に伝えないようにするために、雑音対策回路７０が設けられている。

制御部１６は、更にモータ電流検出回路７２及び電源スイッチ検出回路７３を有する。モータ電流検出回路７２は、電動モータ１３に供給される電流を検出し、モータ電流検出回路７２から出力された信号は、コントローラ６５に入力される。電源スイッチ検出回路７３は、電源スイッチ６１のオン及びオフ検出して信号を出力し、電源スイッチ検出回路７３から出力された信号は、コントローラ６５に入力される。さらに、商用交流電源と制御部１６とを接続する電力ケーブル９７が設けられている。

制御部１６は、インバータ回路８４，８５、インバータ駆動ＩＣ８６，８７を有する。インバータ回路８４は第１駆動モータ４１に供給する駆動電流を制御する。インバータ回路８４は、複数のスイッチング素子８４Ａを有し、複数のスイッチング素子８４Ａはそれぞれ単独でオンオフが可能である。

インバータ回路８５は第２駆動モータ５３に供給する駆動電流を制御する。インバータ回路８５は、複数のスイッチング素子８５Ａを有し、複数のスイッチング素子８５Ａはそれぞれ単独でオンオフが可能である。制御部１６は制御基板１００を有し、コントローラ６５、制御信号出力回路７１、インバータ駆動ＩＣ８６，８７は、制御基板１００に設けられている。インバータ駆動ＩＣ８６，８７は、入出力インタフェース、演算処理部、記憶部を有するマイクロコンピュータである。

さらに、回転子位置検出センサ８８，８９が設けられている。回転子位置検出センサ８８は永久磁石４４の磁界の強度に応じた信号を出力する。インバータ駆動ＩＣ８６は、回転子位置検出センサ８８の信号を処理して、回転子４２の回転方向の位置及び回転数を検出する。回転子位置検出センサ８９は永久磁石５６の磁界の強度に応じた信号を出力する。インバータ駆動ＩＣ８７は、回転子位置検出センサ８９の信号を処理して、回転子５５の回転方向の位置及び回転数を検出する。

コントローラ６５はインバータ駆動ＩＣ８６を制御し、インバータ駆動ＩＣ８６はインバータ回路８４を制御する。コントローラ６５はインバータ駆動ＩＣ８７を制御し、インバータ駆動ＩＣ８７はインバータ回路８５を制御する。電力ケーブル９７を商用交流電源に接続すると、インバータ回路８４，８５は、ＡＣアダプタ９６を介して商用交流電源に接続される。

空気圧縮機１０のカバー１２に図示しない圧力調整スイッチを設け、作業者が圧力調整スイッチを操作することで、制御部１６を介し、第１駆動モータ４１、第２駆動モータ５３の回転量を間接的に操作可能としてもよい。

また、図６に示す携帯端末７４が設けられている。携帯端末７４は、無線通信部６６との間で、互いに信号の受信及び送信が可能である。携帯端末７４は、インターネット、イントラネット等のネットワークに接続可能である。携帯端末７４は、被接続機器とピア・ツー・ピア接続が可能である。被接続機器は、空気圧縮機１０等を含む。携帯端末７４は、電話やデータ通信機能を備えた、いわゆる“スマートフォン”や“タブレット”を含む。作業者は、携帯端末７４を操作して、高圧調整バルブ３６及び一般圧調整バルブ４８を遠隔操作できる。

携帯端末７４がスマートフォンである場合を例として説明する。以下、携帯端末７４をスマートフォン７４と記載する。スマートフォン７４は、マイクロコンピュータ１０５、通信部１０６、画面７５を有する。マイクロコンピュータ１０５は、中央演算処理部、記憶部等を有する。スマートフォン７４は、高圧調整バルブ３６及び一般圧調整バルブ４８を制御するために、専用のアプリケーションがダウンロードされている。スマートフォン７４は、カメラ機能、各種のコードを光電的に読み取る機能を備えている。各種のコードは、バーコード、マトリックス型二次元コードを含む。また、スマートフォン７４は、ＩＣタグ、例えば、ＲＦＩＤ（Radio frequency identification）タグから発信される電波を受信する機能を有する。

作業者がスマートフォン７４を操作してアプリケーションを起動すると、スマートフォン７４の画面７５には、選択ボタン７７、撮影ボタン７８、コード読み取りボタン７９、タンク圧表示部８０、高圧表示部８１、一般圧表示部８２、送信ボタン８３、着脱ボタン１０３が表示される。スマートフォン７４における画面７５の反対側に撮像部１０４が設けられている。

作業者は、選択ボタン７７を操作して、複数種類の作業機７６の何れかを選択することができる。作業者は、撮影ボタン７８を操作し、撮像部１０４で作業機７６の形状を撮影することができる。作業者は、コード読み取りボタン７９を操作して、各種のコードを撮像部１０４で読み取ることができる。タンク圧表示部８０は、空気タンク１７，１８内の空気圧を表示する。高圧表示部８１は、高圧調整バルブ３６の吐出圧力の設定範囲を表示する。一般圧表示部８２は、一般圧調整バルブ４８の吐出圧力の設定範囲を表示する。一般圧調整バルブ４８の吐出圧力の表示範囲と、高圧調整バルブ３６の吐出圧力の表示範囲とは相違する。着脱ボタン１０３は、高圧調整バルブ３６及び一般圧調整バルブ４８の吐出圧力を０Ｍｐａにする場合に、作業者が操作する。撮像部１０４で認識した作業機７６の形状、各種のコード、選択ボタン７７の操作により選択された作業機７６の種類等の信号は、マイクロコンピュータ１０５に送られる。

そして、マイクロコンピュータ１０５は、入力される信号及び記憶部に記憶されている情報に基づいて、作業機７６の種類毎に異なる吐出圧力を設定する。作業機７６の種類が異なると、作業機７６における空気の使用圧力が異なる。マイクロコンピュータ１０５は、選択された作業機７６における空気の使用圧力に応じて、高圧調整バルブ３６の第１吐出圧力及び一般圧調整バルブ４８の第２吐出圧力を設定する。例えば、第１吐出圧力は１．０Ｍｐａ〜２．５Ｍｐａの範囲で設定され、第２吐出圧力は０．５Ｍｐａ〜１．５Ｍｐａの範囲で設定される。第１吐出圧力の設定範囲は、第２吐出圧力の設定範囲よりも高圧である。また、第１吐出圧力の設定範囲は、第２目標圧力よりも低圧である。

さらに、制御部１６は、選択された作業機７６における空気の使用圧力に応じて、第１目標圧力及び第２目標圧力を変更することで、空気タンク１７，１８に貯留される圧縮空気の圧力を変更できる。

高圧表示部８１は、設定された第１吐出圧力を表示し、一般圧表示部８２は、設定された第２吐出圧力を表示する。なお、マイクロコンピュータ１０５は、着脱ボタン１０３が操作されると、第１吐出圧力及び第２吐出圧力を、共に０Ｍｐａに設定する。作業者が送信ボタン８３を操作すると、スマートフォン７４は、設定した吐出圧力を制御部１６に送信する。

作業機７６は、作業場所において、作業者が手で持ち上げて使用する可搬式のものである。作業機７６は、ハウジング９０と、ハウジング９０に形成した空気圧室９１と、ハウジング９０に連続するグリップ９２と、空気圧室９１の空気圧で移動する打撃子９３と、ハウジング９０に取り付けたノーズ部９９と、を有する。マガジン９４がノーズ部９９に取り付けられ、マガジン９４は複数の止具９８を収容する。止具９８はマガジン９４からノーズ部９９に供給される。

エアホース９５は、グリップ９２に対して接続及び取り外し可能である。エアホース９５はカプラ４７またはカプラ５９に対して接続及び取り外し可能である。カプラ４７は第１バルブを有し、エアホース９５がカプラ４７に接続されると第１バルブを開き、エアホース９５がカプラ４７から取り外されると、第１バルブを閉じる。

カプラ５９は第２バルブを有し、エアホース９５がカプラ５９に接続されると第２バルブが開き、エアホース９５がカプラ５９から取り外されると、第２バルブが閉じられる。マガジン９４からハウジング９０に止具９８が供給され、かつ、打撃子９３が移動して止具９８を対象物に打ち込む。

作業機７６の種類は、止具９８の打ち込み条件、例えば、止具９８の長さ、止具９８の太さ等を含む。止具９８の打ち込み条件が異なると、作業機７６で止具９８を打ち込む際に、作業機７６における空気の使用圧力が異なる。作業機７６のグリップ９２には、作業機７６の種類を示すＩＣタグ１０８が取り付けられている。ＩＣタグには、各種のコード、例えば、バーコード、マトリックス型二次元コードが付与されている。

次に、空気圧縮機１０の使用例を説明する。作業者が電源スイッチ６１をオンすると、制御部１６に電圧が印加されて空気圧縮機１０の制御システムが起動する。制御部１６はインバータ回路６７を制御し、交流電源６０の電圧が電動モータ１３の固定子２３に印加される。固定子２３で磁気的吸引力、つまり、回転磁界が形成され、回転子２４が回転する。

電動モータ１３の回転子２４及び回転軸２１が一体回転すると、回転軸２１のトルクで、第１ピストン及び第２ピストンが往復動する。このため、第１圧縮部１４において空気の吸入及び圧縮が行われ、第１圧縮部１４から吐出された空気は、接続管３２を通り第２圧縮部１５に送られる。第２圧縮部１５では更に空気が圧縮され、第２圧縮部１５から吐出された空気は、接続管３３を介して空気タンク１７，１８に送られる。

空気タンク１７，１８内の空気は、高圧調整バルブ３６により減圧されて供給管３７に送られるか、または一般圧調整バルブ４８により減圧されて供給管４９に送られる。カプラ４７にエアホース９５が接続されていると、空気タンク１７，１８内の空気は、高圧調整バルブ３６で減圧された後、供給管３７、エアホース９５を介して作業機７６に送られる。カプラ５９にエアホース９５が接続されていると、空気タンク１７，１８内の空気は、一般圧調整バルブ４８で減圧された後、供給管４９、エアホース９５を介して作業機７６に送られる。

制御部１６は、圧力センサ３５の信号を処理して空気タンク１７，１８内の空気圧を検出し、記憶部に記憶されているデータに基づいて、電動モータ１３の回転、停止、回転数及びトルクを制御する。制御部１６は、電源スイッチ６１がオンされていると、空気タンク１７，１８内の空気圧が、第１目標圧力まで上昇するように電動モータ１３の回転数、トルクを制御する。制御部１６は、空気タンク１７，１８内の空気圧が第１目標圧力になると、電動モータ１３を停止する。

また、制御部１６は圧力センサ３５の信号の変動を監視し、空気タンク１７，１８内の空気圧変動が大きい場合は、作業機７６がエアダスタ等の多量の圧縮空気を使用するモードであると判断する。エアダスタとは、作業機７６の空気排出孔から空気を排出し、作業個所の塵埃を吹き飛ばすことである。制御部１６は、作業機７６の各モードに合わせた排出圧力となるよう、第１駆動モータ４１や第２駆動モータ５３を制御可能である。

作業機７６が止具９８を打ち込む動作を繰り返し、空気タンク１７，１８の空気圧が第１目標圧力から第２目標圧力まで低下すると、制御部１６は、停止している電動モータ１３を回転させる。第２目標圧力は、第１目標圧力よりも低い。

また、第１ファン２６及び第２ファン２７が回転軸２１と共に回転すると、カバー１２の外部の空気が、通気口１０７を介してカバー１２の内部に吸入される。そして、カバー１２内で空気の流れが形成され、電動モータ１３、第１圧縮部１４及び第２圧縮部１５の温度上昇を抑制できる。カバー１２の内部に進入した空気は、カバー１２の通気口１０７からカバー１２の外部に排出される。なお、電源スイッチ６１がオフされると、制御部１６に電圧が印加されなくなり、空気圧縮機１０の制御システムの機能が停止する。

作業者が、電源スイッチ６１がオフされている状態で第１ノブ３９に操作力を加え、高圧調整バルブ３６の第１吐出圧力を調整可能である。つまり、空気タンク１７，１８から高圧調整バルブ３６を介して供給管３７に送る空気の圧力を調整できる。また、電源スイッチ６１がオフされている状態で第２ノブ５１に操作力を加え、一般圧調整バルブ４８の第２吐出圧力を調整可能である。つまり、空気タンク１７，１８から一般圧調整バルブ４８を介して供給管４９に送る空気の圧力を調整できる。

このように、電源スイッチ６１がオフされている状態においても、空気タンク１７，１８内の空気圧が、作業機７６における空気の使用圧力以上であれば、空気タンク１７，１８の圧縮空気を、高圧調整バルブ３６または一般圧調整バルブ４８で減圧して作業機７６に送り、作業機７６を使用することが可能である。

次に、制御部１６が高圧調整バルブ３６または一般圧調整バルブ４８を制御する例を、図７のフローチャートを参照して説明する。ここでは、制御部１６が高圧調整バルブ３６を制御する例を説明する。電源スイッチ６１がオフされている状態で、作業者が作業機７６を使用した後、ステップＳ１で電源スイッチ６１がオフからオンに切り替えられると、空気圧縮機１０の制御システムが起動する。制御部１６は、ステップＳ２で高圧調整バルブ３６の第１吐出圧力が低くなるように、第１駆動モータ４１の回転方向を第１方向に設定する。また、制御部１６は、ステップＳ３でインバータ駆動ＩＣ８６に対する通電を開始する。

制御部１６は、ステップＳ３に次ぐステップＳ４において、第１駆動モータ４１が第１方向に回転を開始しているか否かを判断する。制御部１６は、ステップＳ４でＹｅｓと判断するとステップＳ５に進み、第１駆動モータ４１が第１方向に回転を開始した時点からの第１駆動モータ４１の回転回数をカウントする。

制御部１６は、ステップＳ５に次ぐステップＳ６において、第１駆動モータ４１がロックしたか否か、つまり、高圧調整バルブ３６が全閉になったか否かを検出する。制御部１６は、ステップＳ６でＹｅｓと判断するとステップＳ７に進み、第１駆動モータ４１を停止し、かつ、カウントした第１駆動モータ４１の回転回数を記憶部に保存する。

制御部１６は、ステップＳ８において、高圧調整バルブ３６の吐出圧力を上昇させるように、第１駆動モータ４１の回転方向を第２方向に設定する。制御部１６は、ステップＳ９において、インバータ駆動ＩＣ８６に通電を開始する。制御部１６は、ステップＳ１０において、第１駆動モータ４１が第２方向に回転しているか否かを検出する。制御部１６は、ステップＳ１０でＹｅｓと判断するとステップＳ１１に進み、第１駆動モータ４１が第２方向に回転を開始した時点からの第１駆動モータ４１の回転回数をカウントする。

制御部１６は、ステップＳ１１に次ぐステップＳ１２において、ステップＳ１１でカウントした第１駆動モータ４１の回転回数が、ステップＳ７で保存した第１駆動モータ４１の回転回数と一致するか否かを判断する。ステップＳ１２の趣旨は、高圧調整バルブ３６の開度が、全閉にする前の開度に戻ったか否かを判断している。言い換えれば、高圧調整バルブ３６の第１吐出圧力が、低下前の値に戻ったか否かを判断している。

制御部１６は、ステップＳ１２でＹｅｓと判断するとステップＳ１３に進み、第１駆動モータ４１を停止する。また、制御部１６は、ステップＳ１３において、ステップＳ１２でＹｅｓと判断された時点でカウントした第１駆動モータ４１の回転回数に応じた高圧調整バルブ３６の開度を、現在における高圧調整バルブ３６の開度として記憶部に保存する。

制御部１６は、ステップＳ１３に次いでステップＳ１４に進むと、通常待機状態を保持し、図７の制御ルーチンを終了する。ここで、通常待機状態とは、スマートフォン７４から制御部１６に信号が入力されれば、その信号に基づいて高圧調整バルブ３６を制御可能な状態を意味する。

制御部１６は、ステップＳ６でＮｏと判断するとステップＳ１５に進み、第１駆動モータ４１が回転を開始した時点から、１分以内に第１駆動モータ４１が停止したか否かを判断する。制御部１６はステップＳ１５でＹｅｓと判断すると、ステップＳ７に進む。

制御部１６は、ステップＳ４、ステップＳ１０、ステップＳ１２、ステップＳ１５の何れかでＮｏと判断すると、ステップＳ１６に進んでエラー停止処理、つまり、スマートフォン７４から送られる信号に基づいて、第１駆動モータ４１を制御することを停止し、図７の制御ルーチンを終了する。

制御部１６は、高圧調整バルブ３６の第１吐出圧力が高くなるように、第１駆動モータ４１の回転方向を第１方向に設定し、高圧調整バルブ３６の吐出圧力を低下させるように、第１駆動モータ４１の回転方向を第２方向に設定してもよい。この場合、高圧調整バルブ３６のロック位置は、高圧調整バルブ３６が全開の位置、もしくは、高圧調整バルブ３６の排出圧力が予め規定された位置とする。

制御部１６が一般圧調整バルブ４８を制御する場合、図７のフローチャートの説明のうち、第１駆動モータ４１を第２駆動モータ５３と読み替え、高圧調整バルブ３６を一般圧調整バルブ４８と読み替え、インバータ駆動ＩＣ８６をインバータ駆動ＩＣ８７と読み替え、第１吐出圧力を第２吐出圧力と読み替え、第１ノブ３９を第２ノブ５１と読み替える。

このように、空気圧縮機１０は第１調整作業及び第２調整作業を共に達成できる。第１調整作業は、電源スイッチ６１のオフ状態で、作業者が第１ノブ３９または第２ノブ５１を手動で操作して高圧調整バルブ３６または一般圧調整バルブ４８の吐出圧力を調整することである。第２作業は、電源スイッチ６１のオン状態で、作業者がスマートフォン７４を操作して、高圧調整バルブ３６または一般圧調整バルブ４８の吐出圧力を遠隔操作することである。

可搬式の空気圧縮機１０は、建築現場に持ち込んで使用されることが比較的多い。空気圧縮機１０を建築物の下層階、または、地上に仮設した電源の近傍に置き、建築物の上層階で作業機７６を使用することができる。この場合、作業者が実際に作業機７６を使用する場所から、数メートル〜数十メートル離れた場所に空気圧縮機１０を設置することとなる。空気圧縮機１０から作業機７６に送られる空気の吐出圧力は、作業機７６で止具９８を打ち込む条件によって、変更する必要がある。空気圧縮機１０を用いると、作業者は現場での作業を中断せず、スマートフォン７４を使用して、高圧調整バルブ３６及び一般圧調整バルブ４８の吐出圧力を遠隔操作で制御することができ、作業性が向上する。

また、選択された作業機７６の使用圧力に応じて、第１目標圧力及び第２目標圧量を変更することで、適切な圧力の圧縮空気が空気タンク１７，１８に貯留される。このため、空気タンク１７，１８は、必要以上の圧力を常に貯留する必要がなく、空気圧縮機１０の圧力補充回数が抑えられ、空気圧縮機１０の消費電力が抑えられる。空気圧縮機１０の圧力補充回数が抑えられるため、空気圧縮機１０の稼働回数が削減でき、空気圧縮機１０を長寿命化や低消費電力化を実現できる。

さらに、制御部１６は、着脱ボタン１０３が操作された信号を受信すると、高圧調整バルブ３６及び一般圧調整バルブ４８の吐出圧力が、共に０Ｍｐａとなるように、インバータ駆動ＩＣ８６及びインバータ駆動ＩＣ８７を制御する。つまり、高圧調整バルブ３６が全閉になり、かつ、一般圧調整バルブ４８が全閉になる。

その後、エアホース９５が作業機７６から取り外されるか、または、エアホース９５がカプラ４７またはカプラ５９から取り外されたとしても、エアホース９５内、または供給管３７，４９内から大気中に排出される空気圧を低減できる。したがって、空気の排出音が大きくなることを抑制できる。さらに、エアホース９５をカプラ４７またはカプラ５９に接続する場合、または、エアホース９５を作業機７６に接続する際に、接続に必要な操作力を低減できる。したがって、作業性が向上する。

実施形態に記載した事項の意味を説明すると、第１圧縮部１４及び第２圧縮部１５は、圧縮部に相当し、高圧調整バルブ３６及び一般圧調整バルブ４８は、調圧器及び調圧弁に相当し、空気圧縮機１０は気体圧縮機に相当する。また、第１ノブ３９及び第２ノブ５１は操作部に相当し、第１駆動モータ４１及び第２駆動モータ５３は、アクチュエータ及び電動モータに相当し、制御部１６は検出部に相当し、スマートフォン７４は、携帯端末に相当する。

気体圧縮機は、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、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。希ガスは、アルゴンガス、ヘリウムガスを含む。圧縮部は、単数または複数の何れでもよい。また、圧縮部で圧縮された気体を蓄えるタンクは、単数または複数の何れでもよい。また、圧縮部で圧縮された気体を、空気のタンクを介することなく、エアホースまたは配管を介して作業機に送る構成としてもよい。さらに、気体圧縮機は、作動部材が往復動して空気を圧縮するレシプロ形の気体圧縮機の他、作動部材が回転し、かつ、往復動作せずに空気を圧縮する回転子形の気体圧縮機を含む。

また、作業機は、空気圧により打撃子を動作させて、止具を対象物に打ち込む打込機、空気圧モータにより工具を往復動作させて対象物を切断する切断機、空気圧モータにより工具を回転させる切削機を含む。

さらに、作業機の使用圧力に応じた吐出圧力の設定は、携帯端末で設定する第１の構成、または、制御部で設定する第２の構成の何れか一方の構成でもよいし、第１の構成及び第２の構成の両方であってもよい。圧縮部は、複数でもよいし単数でもよい。操作部は、作業者の操作力が入力される要素であり、操作部は、回転するノブ、所定の範囲内で作動するレバーを含む。操作部は複数でもよいし単数でもよい。また、アクチュエータは、調圧器を作動させる動力源であり、電動モータの他、油圧モータ、空気圧モータ、ソレノイド等、任意の構成が採用可能であり、また、これらを組み合わせた構造とすることを含む。

制御部及び検出部は、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、プロセッサ、制御回路及びモジュールを含む。携帯端末は、カバー等の空気圧縮機本体部に対して着脱可能な構成でもよく、無線接続に代えて、あるいは併用して有線接続の構成としてもよい。この場合は、携帯端末をカバー等に対して装着した場合に有線接続とし、携帯端末をカバー等から外した場合に無線接続となるように、切り替える構成としてもよい。

携帯端末を有線接続とした際に、携帯端末への給電や携帯端末の蓄電池への充電を併せて行う構成としてもよい。携帯端末は、電話機能を有するスマートフォンの他、通信機能を有する端末、例えば、タブレット型端末やノート型ＰＣ等であってもよい。また、携帯端末は、汎用型の端末だけでなく気体圧縮機専用の遠隔操作機器とすることもできる。

さらに調圧器は、気体の吐出圧力を変更する要素であり、減圧弁の他に増圧弁を含む。増圧弁はピストンを作動させて気体の吐出圧力を上昇させる公知の構造である。つまり、本開示における“調圧器の吐出圧力を変更“は、“調圧器の吐出圧力を低下“と、“調圧器の吐出圧力を上昇“と、を含む。

１０…空気圧縮機、１４…第１圧縮部、１５…第２圧縮部、１６…制御部、３６…高圧調整バルブ、３９…第１ノブ、４１…第１駆動モータ、４８…一般圧調整バルブ、５１…第２ノブ、５３…第２駆動モータ、６１…電源スイッチ。

Claims (7)

1. 気体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部から吐出された気体の圧力を調圧する調圧器と、を備えた気体圧縮機であって、
   前記調圧器に設けられ、かつ、作業者が加える操作力で作動して前記調圧器の吐出圧力を設定する操作部と、
   電源から電力が供給されると第１方向及び前記第１方向とは逆の第２方向に回転可能な電動モータを含み、前記調圧器の吐出圧力を制御するアクチュエータと、
   前記電動モータの回転を制御可能な制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、記憶部を有し、
   前記制御部は、前記アクチュエータにより前記調圧器の吐出圧力を制御する場合に、自動的に前記電動モータを所定のロック状態となるまで前記第１方向に回転させる制御を行い、
   前記記憶部は、前記電動モータを前記第１方向に回転して前記所定のロック状態とする際に、前記電動モータの前記第１方向への回転量を記憶し、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記回転量に基づいて前記電動モータを前記第２方向に回転させる、気体圧縮機。
2. 前記電動モータと前記電源とを接続及び遮断する電源スイッチと、
   前記電動モータと前記電源とが遮断されている状態で前記操作部が操作された後、前記電動モータと前記電源とが接続されたことを検出する検出部と、
   が設けられ、
   前記制御部は、前記電動モータと前記電源とが遮断されている状態で前記操作部が操作された後、前記電動モータと前記電源とが接続されると、前記第１方向への回転及び前記第２方向への回転を行う、請求項１に記載の気体圧縮機。
3. 前記調圧器は、前記気体の吐出圧力の設定範囲が互いに異なる複数の調圧弁を含む、請求項１または２に記載の気体圧縮機。
4. 前記制御部との間で無線通信により互いに信号の送信及び受信を行う携帯端末が設けられ、
   前記制御部は、前記携帯端末から出力された信号を受信して、前記調圧器の吐出圧力を制御する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の気体圧縮機。
5. 前記携帯端末は、前記気体の使用圧力が異なる複数種類の作業機の何れかを選択し、かつ、選択した前記作業機を前記制御部に送信し、
   前記制御部は、前記携帯端末で選択された前記作業機の種類に応じて、前記調圧器の吐出圧力を制御する、請求項４に記載の気体圧縮機。
6. 前記アクチュエータは、前記電動モータが前記第１方向に回転することで前記調圧器の吐出圧力が低くなり、前記電動モータが前記第２方向に回転することで前記調圧器の吐出圧力が高くなるように設定される、請求項１乃至５の何れか１項に記載の気体圧縮機。
7. 前記アクチュエータは、前記電動モータが前記第２方向に回転することで前記調圧器の吐出圧力が低くなり、前記電動モータが前記第１方向に回転することで前記調圧器の吐出圧力が高くなるように設定される、請求項１乃至５の何れか１項に記載の気体圧縮機。

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