JPH02199278A - 携帯用電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、作業者への装着具を備えたハウジングを有し
、空気圧により駆動される被駆動機器に圧縮空気を供給
する携帯用電動コンプレッサに関するものである。

【従来の技術】

空気圧により駆動される被駆動機器に圧縮空気を供給す
る電動式のコンプレッサとしては、従来より床や台の上
において使用する据え置き式のものが用いられている。 工場の生産ラインなどで場所をほとんど移動せずに使用
する場合には、据え置き式でも問題はないが、屋外など
で場所を移動する場合には、据え置き式にすると、被駆
動機器とコンプレッサとを接続するエアホースを引き回
さなくてはならないから、エアホースが長くかつ重くな
って、作業場所に制限を受けるという問題が生じるとと
もに、作業効率も低下する。 このような問題を解決するものとして、電池を電源とし
、作業者が携帯できるようにしたコンプレッサが提案さ
れている。 このようなコンプレッサ１は、たとえば第５図に示すよ
うに、作業者の腰に装着し、被駆動機、器２との間を短
いエアホース３で接続して使用するものであり、作業者
が携帯しやすいように構成されているから、作業場所の
制限がなく、作業効率が高くなるという利点がある。 一方、常時運転していると電池の寿命が短くなるという
不都合が生じるから、圧縮空気の圧力を圧力センサによ
って監視して所定圧に保たれるようにフィードバック制
御することにより、圧力が所定範囲内であるときには圧
縮ポンプへの給電を停止するようにしている。 すなわち、第６図に示すように、圧縮ポンプを駆動する
モータＭとスイッチング素子Ｓとの直列回路を充電式の
電池Ｅに接続し、スイッチング素子Ｓを圧力制御回路４
０の出力によって制御している。圧力制御回路４０は、
スイッチＳＷを介して電池Ｅに接続されている。圧力制
御回路４０では、スイッチＳＷを投入すると、圧力セン
サＰＳにより検出された圧縮空気の圧力を比較回路４３
によって基準圧力と比較し、比較回路４３で設定された
基準圧力よりも圧縮空気の圧力が下がるとスイッチング
素子ＳをオンにしてモータＭを駆動するようにしている
。ここに、比較回路４３はヒステリシスを有するように
構成され、スイッチング素子Ｓが一旦オンになった後に
は、オフになる圧力よりもオンになる圧力のほうが低く
設定される。したがって、圧縮空気の圧力が所定圧に達
してスイッチング素子Ｓがオフになると、その後、圧力
が所定範囲内である間は、モータＭに給電しないのであ
る。

【発明が解決しようとする課題】

ところで、上記従来構成によれば、スイッチＳＷが投入
されているときには、圧縮空気の圧力を所定範囲内に保
つようにモータＭを動作させるのであって、エアホース
３を外して保管中に誤ってスイッチＳＷが投入されると
、圧力センサＰＳで検出される圧力が上昇しないから、
モータＭが停止せず電池が短時間で消耗することになる
。また、エアホース３がつながっているときにも保管中
に誤ってスイッチＳＷが投入されたり、作業中にスイッ
チＳＷを投入したままで放置したりすると、圧縮空気が
むだに放出され、電池Ｅの消耗が速くなるのである。 すなわち、電池Ｅを電源としていることによって１回の
充電に対する作業量に制限があるにもかかわらず、電池
Ｅが短時間でむだに消耗されるから、１回の充電に対す
る作業量が減り、作業効率を低減させてしまうという問
題が生じていた。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、作
業中であるがどぅがを圧縮空気の圧力変化の有無によっ
て判定し、作業をしていないときには圧縮ポンプへの給
電を停止するようにして、電池電力のむだな消耗を防止
した携帯用電動コンプレッサを提供しようとするもので
ある。

【課題を解決するための手段】

本発明で・は、上記目的を達成するために、圧力センサ
により検出される圧縮空気の圧力の変動が所定時間、所
定範囲内に維持されていると給電を停止するオートパワ
ーオフ回路を設けているのである。

【作用】

上記構成によれば、圧縮空気の圧力が所定時間、所定範
囲内に維持されていると作業を行っていないものと判定
して給電を停止するから、保管中にスイッチが投入され
たり、作業中にスイッチを投入したままで放置したとし
ても、作業が行われていなければ、給電が停止されて電
池電力のむだな消耗が防止できるのである。

【実施例】

第５図に示すように、コンプレッサ１は、着脱自在なエ
アホース３を介して釘打機のような被駆動機器２に接続
され、被駆動機器２に圧縮空気を供給する。コンプレッ
サ１のハウジング１０の内部には、第４図に示すように
、空気を圧縮する圧縮ポンプ２０と、圧縮ポンプ２０の
駆動源となるモータＭとが配設され、ハウジング１０の
外面の一端上部に設けられた切欠部１１内には電源とし
ての電池Ｅを内蔵した電池ケース１２が着脱自在に装着
される。また、ハウジング１０の外面には、作業者の腰
ベルトＣ引掛けられる装着具（図示せず）が取り付けら
れている。 圧縮ポンプ２０は、ハウジング１０内の上部に横向きに
配設されたシリンダ２１と、シリンダ２１内を往復する
ピストン２２とからなるピストンポンプであり、シリン
ダ２１の一端部には吸気弁２３と排気弁２４とを介して
シリンダヘッド２５が連結されている。 シリンダヘッド２５は、吸気弁２３に対応する流路と排
気弁２４に対応する流路とを形成するように、内部が２
分されている。吸気弁２３につながる流路は、ハウジン
グ１０内の空間に開放され、圧縮ポンプ２０に空気を収
り入れるようになっている。また、排気弁２４につなが
る流路には、エアホース３を接続するプラグ受け２７が
取り付けられ、圧縮ポンプ２０で圧縮された空気をプラ
グ受け２７を介してエアホース３に送り込むようになっ
ている。ハウジング１０の前面（第１図中右端面）には
、凹所１３が形成されており、プラグ受け２７は凹所１
３内に露出する。ハウジング１０の前面においてプラグ
受け２７の周囲には、通気口１５が形成され、ハウジン
グ１０の内外に空気が流通するようになっている。 圧縮ポンプ２０を駆動するモータＭは、出力軸３１を上
下に突出させている。出力軸３１の上端部には、減速用
のギア３２．３３を介して円板状のクランク３４が連結
され、クランク３４にはコネクティングロッドを３５介
して圧縮ポンプ２０のピストン２２が連結される。した
がって、モータＭの回転に伴ってピストン２２が左右に
往復移動し、圧縮ポンプ２０で空気の吸入と圧縮とが繰
り返されるのである。 上記モータＭの出力軸３１の下端部には、冷却用のファ
ン５が取り付けられる。ハウジング１０の底面において
ファン５の下方には、エアフィルタ１６が装着された通
気口１４が開口している。 モータＭが回転するとエアフィルタ１６を通った空気が
通気口１４からハウジング１０内に導入される。ハウジ
ング１０内に導入された空気の一部は圧縮ポンプ２０に
吸入され、残りはプラグ受け２７の周囲や圧縮ポンプ２
０の周囲に流れて、断熱圧縮により発熱する圧縮ポンプ
２０を強制空冷し、通気口１５から排出される。 上記シリンダヘッド２５における上記排気弁２４につな
がる流路には、通気管２７ａを介して圧力センサＰＳが
配設されている。圧力センサＰＳは、ハウジング１０内
に配設された配線基板６上に回路部とともに実装されて
いる。電源は、ハウジング１０の前面の凹所１３内に露
出する電源スィッチＳＷにより入切され、また、被駆動
機器２への圧縮空気の吐出圧は、凹所１３内に露出する
圧力調整つまみ７により調節される。 配線基板６に実装された回路部は、第１図に示すように
構成される。すなわち、基本的には、圧力制御回路４０
とオートパワーオフ回路５０とにより構成されている。 圧力制御回路４０は、従来構成と同様であって、ストレ
ンゲージよりなる圧力センサｐｓを駆動する定電流回路
４１と、圧力センサＰＳの出力を増幅する差動増幅回路
４２と、差動増幅回路４２の出力を所定の基準電圧と比
較する比較回路４３とにより構成されており、比較回路
４３の出力によりスイッチング素子Ｓが制御される。定
電流回路４１は、演算増幅器ＯＰＩ、トランジスタＱ、
、ツェナーダイオードＤｚ、、抵抗Ｒ５〜Ｒ，よりなり
、圧力センサＰＳに一定電流を供給する。差動増幅回路
４２は、演算増幅器ＯＰ３、抵抗Ｒ４〜Ｒ１よりなり、
また、比較回路４３は、演算増幅器ＯＰ５、ツェナーダ
イオードＤ２７、可変抵抗器ＶＲ５抵抗Ｒ１，Ｒ，によ
り構成される。比較回路４３では、抵抗Ｒｓ、ツェナー
ダイオードＤｚ、、可変抵抗器ＶＲにより設定される基
準電圧と、差動増幅回路４２の出力電圧とを比較し、圧
力センサＰＳにより検出された圧力が、上記基準電圧と
して設定されている基準圧力よりも低いと演算増幅器Ｏ
Ｐ３の出力レベルを“１１″として抵抗Ｒ１，を介して
ＭＯＳＦＥＴよりなるスイッチング素子Ｓをオンにする
。また、圧力センサＰＳの検出圧力が基準圧力よりも高
くなると演算増幅器ＯＰ、の出力レベルを“Ｌ“として
スイッチング素子Ｓをオフにする。ここに、抵抗Ｒ９は
比較回路４３にヒステリシスを付与する目的で用いられ
ており、スイッチング素子Ｓがオフになると基準圧力を
下げ、スイッチング素子Ｓがチヤタリングを起こさない
ようにしている。すなわち、圧縮空気が所定圧になると
、その後、所定の圧力範囲内に保たれている間はスイッ
チング素子Ｓをオフにしておくのである。可変抵抗器Ｖ
Ｒは、上記圧力調整つまみ７により操作され、基準圧力
を調節できるようになっている。 一方、オートパワーオフ回路５０は、遅延回路ＤＬと、
圧力上昇検知回路５１と、圧力下降検知回路５２と、ス
イッチ回路５３とにより構成される。圧力上昇検知回路
５１は、比較回路４３の出力の立ち上がりでトリガがか
かるワンショットマルチバイブレータＭＵＬ、と、上記
ワンショットマルチバイブレータＭ　Ｕ　Ｌ　＋の出力
の立ち下がりでトリガがかかるワンショットマルチバイ
ブレータＭ　Ｕ　Ｌ　２と、遅延回路ＤＬの出力とワン
ショットマルチバイブレータＭＵＬ２との論理積を出力
するアンド回路Ａ　Ｎ　Ｄ　＋とにより構成されている
。 したがって、遅延回路ＤＬの出力が立ち上がってからワ
ンショットマルチバイブレータＭ　Ｕ　Ｌ　Ｉで設定さ
れた時間後にも遅延回路ＤＬの出力レベルが“Ｈ”であ
ると、アンド回路Ａ　Ｎ　Ｄ　＋の出力レベルが“Ｈ″
になるのである。すなわち、スイッチング素子Ｓがオン
になって圧力を上昇させ始めてから所定時間が経過して
も上記基準圧力に達していないときには、アンド回路Ａ
ＮＤＩの出力レベルが“Ｈ”になるのである、一方、圧
力下降検知回路５２は、遅延回路ＤＬの出力レベルを反
転するインバータ回路ＩＮと、インバータ回路ＩＮの出
力の立ち上がりでトリガがかかるワンショットマルチバ
イブレータＭ　Ｕ　Ｌ　ｓと、上記ワンショットマルチ
バイブレータＭ　Ｕ　Ｌ　ｓの出力の立ち下がりでトリ
ガがかかるワンショットマルチバイブレータＭ　Ｕ　Ｌ
　４と、インバータ回路ＩＮの出力とワンショットマル
チバイブレータＭＵＬ４との論理積を出力するアンド回
路ＡＮＤ２とにより構成されている。したがって、遅延
回路ＤＬの出力が立ち下がってからワンショットマルチ
バイブレータＭ　Ｕ　Ｌ　ｘで設定された時間後にも遅
延回路ＤＬの出力レベルが“Ｌ”であると、アンド回路
ＡＮＤ２の出力レベルが“Ｈ”になるのである、すなわ
ち、スイッチング素子Ｓがオフになって圧力の上昇が停
止してから所定時間が経過しても圧力の上昇が開始され
ないときには、アンド回路ＡＮＤ２の出力レベルがＨ″
になるのである。スイッチ回路５３は、ノア回路ＮＯＲ
、トランジスタＱ、、Ｑ、、抵抗Ｒ１゜〜Ｒ１３、コン
デンサＣ、スイッチＳＷにより構成されている。トラン
ジスタＱ２は、電池Ｅと圧力制御回路４０の間に挿入さ
れ、トランジスタＱ２のベースには抵抗Ｒ１１とスイッ
チＳＷの接点ｒ１とトランジスタＱ、との直列回路が接
続されており、接点ｒ、がオンのときにトランジスタＱ
、がオンになるとトランジスタＱ２がオンになって、圧
力制御回路４０およびオートパワーオフ回路５０に給電
される。トランジスタＱ、と電池Ｅとの接続点とトラン
ジスタＱコのベースとの間には、スイッチＳＷの接点ｒ
２と抵抗Ｒ１２とコンデンサＣとの直列回路が挿入され
ている。したがって、接点ｒ２がオンになると、コンデ
ンサＣと抵抗ＲＩ２とを介してトランジスタＱ、にベー
ス電流が流れてトランジスタＱコがオンになり、抵抗Ｒ
１＋を介してトランジスタＱ２にベース電流が流れてト
ランジスタＱ２がオンになる。このようにして、スイッ
チＳＷがオンになると、圧力制御回路４０と、オートパ
ワーオフ回路５０とに給電されるのである。一方、抵抗
Ｒ１□とスイッチＳＷの接点ｒ２との接続点には抵抗Ｒ
１３を介してノア回路ＮＯＨの出力端が接続される。ノ
ア回路ＮＯＨの入力端には、上記両アンド回路Ａ　Ｎ　
Ｄ　＋　、　Ａ　Ｎ　Ｄ　２がそれぞれ接続される。 次に動作を説明する。まず、エアホース３を介して被駆
動機器２を接続している状態でスイッチＳＷをオンにし
たとすると、上述したように、コンデンサＣと抵抗Ｒ１
２とを通して流れるベース電流によりトランジスタＱ、
がオンになり、その結果、トランジスタＱ２もオンにな
る。こうして、圧力制御回路４０とオートパワーオフ回
路５０とに給電される。駆動初期においては、圧力セン
サｐｓが検出する圧力は大気圧とほぼ同じであり、比較
回路４３に設定された基準圧力よりも低いから、比較回
路４３の出力レベルが“Ｈ”になり、モ−タＭによって
圧縮ポンプ２０が駆動され、圧力が上昇する。圧力セン
サＰＳで検出される圧力が基準圧力に達すると、比較回
路４３の出力レベルが“Ｌ”になりスイッチング素子Ｓ
がオフになってモータＭへの給電が停止する。 一方、被駆動機器２を作動させることにより圧縮空気が
使用され、圧力センサＰＳで検出される圧力が基準圧力
よりも下がると、比較回路４３の出力レベルが再び“Ｈ
”になり、スイッチング素子Ｓが再びオンになってモー
タＭが再起動し、圧縮ポンプ２０を作動させる。したが
って、圧縮ポンプ２０は、駆動機器２による圧縮空気の
消費に伴なって間欠的に動作する。 ところで、第２図（ａ）の左半部に示すように。 スイッチＳＷの投入とともに圧力の上昇が開始され、比
較回路４３の出力が立ち上がると、第２図（ｂ）に示す
ように、やや遅れて遅延回路ＤＬの出力も立ち上がる。 ここに、遅延回路ＤＬを設けているのは、電源投入時に
オートパワーオフ回路５０の動作が安定してから比較回
路４３の出力をオートパワーオフ回路５０に入力するこ
とによって、比較回路４３の出力の立ち上がりを確実に
検出できるようにする目的である。比較回路４３の出力
レベルの立ち上がりは、圧力上昇検知回路５１で検知さ
れ、第２図（ｃ）に示すように、遅延回路ＤＬの出力の
立ち上がりからワンショットマルチバイブレータＭＵＬ
、で設定されている時間Ｔ１が経過すると、第２図（ｄ
）に示すように、ワンショットマルチバイブレータＭＵ
Ｌ２の出力レベルが所定時間Ｔ２だけ“Ｈ”になる、ワ
ンショットマルチバイブレータＭＵＬ、、ＭＵＬ２の時
定数Ｔ　＋　、　Ｔ　２は、駆動機器２を接続して通常
の作業を行っているときに、圧力センサＰＳで検出され
る圧力が、大気圧から基準圧力に達するまでの時間より
もＴ、が長くなるように設定されている。これにより、
通常の作業では、ワンショットマルチバイブレータＭＵ
Ｌ２の出力レベルが“Ｈ”である期間には、遅延回路Ｄ
Ｌの出力レベルが“し”となり、第２図（ｅ）に示すよ
うに、アンド回路ＡＮＤ、の出力レベルは“し”となる
のである。 一方、圧力下降検知回路５２では、第３図（ａ）の左半
部のように、圧力センサＰＳで検出される圧力が基準圧
力に達して比較回路４３の出力が立ち下がり、第３図（
ｂ）のように、遅延回路ＤＬの出力も立ち下がると、第
３図（ａ）のように、インバータ回路ＩＮの出力が立ち
上がってワンショットマルチバイブレータＭＵＬ、にト
リガがかり、第３図（、（）のように時間Ｔ、が経過す
ると、第３図（ｅ）のように、ワンショットマルチバイ
ブレータＭＵＬ、の出力レベルが所定時間Ｔ、たけ“Ｈ
”になる。ワンショットマルチバイブレータＭＵＬ、、
ＭＵ　Ｌ　４の時定数Ｔ　ｙ　、　Ｔ　４は、駆動機器
２を接続して通常の作業を行っているときに、圧力セン
サＰＳで検出される圧力が基準圧力に達して遅延回路Ｄ
Ｌの出力が立ち下がった時点から再び遅延回路ＤＬの出
力が立ち上がるまでの時間よりもＴ、が長くなるように
設定されている。これにより、通常の作業を行っていれ
ば、ワンショットマルチバイブレータＭ　Ｕ　Ｌ　４の
出力レベルが“Ｈ”である期間には、インバータ回路Ｉ
Ｎの出力レベルが“し”となり、第３図（ｆ）に示すよ
うに、アンド回路ＡＮＤ２の出力レベルはＬ”となるの
である。 以上のように、駆動機器２を接続して通常の作業を行っ
ているときには、両アンド回路ＡＮＤＡ　Ｎ　Ｄ　２は
ともに出力レベルが“Ｌ”であるから、第２図（ｆ）や
第３図（ｇ）に示すように、ノア回路ＮＯＲの出力レベ
ルが“Ｈ”になり、第２図（ｇ）や第３図（ｈ）に示す
ように、トランジスタＱ、がオンになって給電を続ける
ことができるわけである。ここにおいて、スイッチＳＷ
をオンにしたときに、コンデンサＣおよび抵抗ＲＩ２を
通してトランジスタＱ３にベース電流が流れる時間は、
ノア回路ＮＯＲの出力レベルが立ち上がるまでの時間よ
りは長く設定しであるが、コンデンサＣの充電が完了す
ると、この電流は流れなくなるから、以後はノア回路Ｎ
ＯＨの出力レベルのみによってトランジスタＱ、、Ｑ３
のオン・オフが決定される。 さて、エアホース３が接続されていない状態で、保管中
に誤ってスイッチＳＷがオンになったとすると、第２図
（ａ）の右半分に示すように、圧力センサＰＳで検出さ
れる圧力は上昇しないから、第２図（ｂ）のように遅延
回路ＤＬの出力は常時“Ｈ”になる、したがって、第２
図（ｄ）のように、ワンショットマルチバイブレータＭ
ＵＬ２の出力が立ち上がった時点で、第２図（ｅ）のよ
うにアンド回路ＡＮＤ、の出力レベルは“Ｈ“になり、
第２図（ｇ）のようにノア回路ＮＯＨの出力レベルが“
Ｌ４”になる、その結果、第２図（ｈ）のようにトラン
ジスタＱ２がオフになり、給電が停止するのである。従
来構成では、第２図に破線で示しているように、給電が
停止することがなかったから、本構成では電池Ｅのむだ
な消耗を防止できるのである。 一方、エアホース３を接続したままで保管中にスイッチ
ＳＷがオンになった場合や、作業中にスイッチＳＷをオ
ンにしたままで放置した場合には、第３図（ａ）の右半
分に示すように、圧力センサＰＳで検出される圧力が基
準圧力に達した時点で、第３図（ｂ）のように遅延回路
ＤＬの出力が立ち下がる。すなわち、第３図（ｅ）のよ
うにインバータ回路ＩＮの出力レベルが“Ｈ”となった
ままで、第３図（ｄ）のようにワンショットマルチバイ
ブレータＭ　Ｕ　Ｌ　ｓで設定されている時間Ｔ、が経
過すると、第３図（ｅ）のようにワンショットマルチバ
イブレータＭＵＬ、の出力が立ち上がった時点で、第３
図（ｆ）のようにアンド回路ＡＮＤ、の出力レベルが“
Ｈ”になるから、第３図（ｇ）のようにノア回路ＮＯＲ
の出力レベルが“Ｌ”になり、第３図（ｈ）のように結
局は給電が停止する。第３図中の破線は従来構成の動作
を示している。 以上のようにして、エアホース３の接続のいかんにかか
わらず、作業を行っていなければ、所定時間後には給電
が停止し、電池の消耗が防止されるのである。ここにお
いて、上述の説明から明らかなように、圧力上昇検知回
路５１は、モータＭが回転し続ける時間を制限し、圧力
下降検知回路５２は、モータＭの停止状態が継続する時
間を制限しているのであるから、圧力上昇検知回路５１
は、なるべく短時間で動作するようにしたほうが電池Ｅ
の消耗が少なくなる。また、圧力下降検知回路５２は、
作業中に休止期間があって、次に使用するときに給電が
停止していると使い勝手が悪く、また、圧力下降検知回
路５２の動作中にはモータＭによる電力消費はないので
、長時間で動作するようにするのが望ましい、すなわち
、ワンショットマルチバイブレータＭ　Ｕ　Ｌ　＋　、
　Ｍ　Ｕ　Ｌ　３の設定時間Ｔ、、Ｔ、は、Ｔ　Ｉ＞　
７３となるように設定しておくのが望ましい。

【発明の効果】

本発明は上述のように、圧力センサにより検出される圧
縮空気の圧力の変動が所定時間、所定範囲内に維持され
ていると給電を停止するオートパワーオフ回路を設けて
いるものであり、圧縮空気の圧力が所定時間、所定範囲
内に維持されていると作業を行っていないものと判定し
て給電を停止するから、保管中にスイッチが投入された
り、作業中にスイッチを投入したままで放置しなとして
も、作業が行われていなければ、給電が停止されて電池
電力のむだな消耗が防止できるという利点を有するので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図および第
３図は同上の動作説明図、第４図は同上の断面図、第５
図は同上の作業状態の一例を示す斜視図、第６図は従来
例を示す回路図である。 １・・・コンプレッサ、２・・・被駆動機器、１ｏ・・
・ハウジング、２０・・・圧縮ボンア、４０・・・圧力
制御回路、５０・・・オートパワーオフ回路、Ｅ・・・
電池、ＰＳ・・・圧力センサ。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）作業者への装着具を備えたハウジングと、ハウジ
   ング内に導入された空気を圧縮し空気圧により駆動され
   る被駆動機器に圧縮空気を供給する圧縮ポンプと、圧力
   センサにより検出される圧縮空気の圧力に基づいて圧縮
   空気を所定圧に保つようにフィードバック制御する圧力
   制御回路とを具備し電池を電源として駆動される携帯用
   電動コンプレッサにおいて、圧力センサにより検出され
   る空気圧の変動が所定時間、所定範囲内に維持されてい
   ると給電を停止するオートパワーオフ回路が設けられて
   成ることを特徴とする携帯用電動コンプレッサ。