特許 7474033 空気圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-16

(45)【発行日】2024-04-24

(54)【発明の名称】空気圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04B 41/02 20060101AFI20240417BHJP

【ＦＩ】

F04B41/02 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019134253

(22)【出願日】2019-07-22

(65)【公開番号】P2021017851

(43)【公開日】2021-02-15

【審査請求日】2022-07-11

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】内田 光

(72)【発明者】

【氏名】大畠 瑛人

【審査官】丹治 和幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１２７５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２３４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９４００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０５９９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１２７２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２３１３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７００５７６５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開平０７－０５４７７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ４１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機本体と、
前記圧縮機本体により圧縮された気体を貯蓄するタンクと、
前記圧縮機本体を制御する制御組と、
一端が前記タンクに接続され、もう一端が前記制御組を向いたエアブロー機構と、を備え、
前記エアブロー機構は、前記制御組により開閉を制御される電磁弁を有しており、
前記制御組が、前記圧縮機本体の再起動時に前記電磁弁を所定の間、開とする圧縮機。

【請求項2】

前記電磁弁と前記タンクとの間に減圧弁を有する請求項１に記載の圧縮機。

【請求項3】

前記電磁弁の下流にフィルタを有する請求項２に記載の圧縮機。

【請求項4】

前記制御組が、前記圧縮機本体の起動時に前記電磁弁を所定の間、開とする請求項１に記載の圧縮機。

【請求項5】

前記制御組の下方の保護部材が、水平面ではない請求項１に記載の圧縮機。

【請求項6】

前記保護部材の上面が撥水性である請求項５に記載の圧縮機。

【請求項7】

保護部材が樹脂である請求項５に記載の圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

ケーシング内に圧縮機構および電動機が収容されたスクリュー圧縮機において、ケーシング上面に設置されたターミナル組立品とそれを収容するターミナルケースを持ち、ターミナルケース内で発生した結露による凝縮水を貫通孔および排水チューブによって外部へ排出するが知られており、特許文献１などに記載されている。

【0003】

また、建築現場等で使用される可搬型空気圧縮機として、作業終了時、空気タンク内に残った圧縮空気を減圧弁の先に取り付けられたエアダスタ部によって取り出し、工具等を清掃するために有効活用することが可能となる構成が知られており、特許文献２などに記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－２７４９１０

【文献】特開２０１４－７０５８３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

可搬型空気圧縮機は、主に工事現場等で大工が釘打ちを行う際に用いられる。このような圧縮機は一般的な圧縮機と比べ、半屋外環境下で使用される可能性がある。そのため、降雨による雨水、木材・石膏等による粉塵、または高湿度環境化での使用による圧縮機内部の結露など、様々な外的要因により、制御基板が破損する可能性がある。外部からの水滴・粉塵の侵入を防ぐためには、制御基板のすべての面をケーシングにて覆ってしまえばよいが、実装されている素子が発熱した際の熱がケーシング内で籠ってしまうため、素子の仕様温度を超え、破損してしまう可能性がある。そのため、制御回路用のケーシングには解放部が存在する。圧縮機の空気取り込み口等から雨水・粉塵が圧縮機内に侵入した場合、制御基板ケーシングの解放部からケーシング内に侵入し、ケーシング下部の制御カバーに滞留する可能性がある。また結露によって水滴が発生した場合にも同様に制御カバー内に滞留する可能性がある。このような場合には、制御ケース内から水滴・粉塵を除去し、基板を保護する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

滞留した水滴及び粉塵を外部に排出ために、タンク内の圧縮空気を取り出し、制御カバー内に滞留した水滴及び粉塵を外部に排出させることで、基板の破損を未然に防ぐ構造とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明により、可搬型圧縮機の水滴及び粉塵等の外的要因に起因する制御基板の破損を防止でき、製品の信頼性向上につながる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施例１に係る可搬型空気圧縮機の断面図の一例

【図2】本発明の実施例１に係る圧縮機外観の上面図の一例

【図3】本発明の実施例１に係る圧縮機の断面図の一例

【図4】本発明の実施例１における、圧縮機の構成図の一例

【図5】本発明の実施例１における、圧縮機構成のブロック図の一例

【図6】本発明の実施例１における、運転開始時のエアブロー機構付き圧縮機の動作の一例を示すフローチャート

【図7】本発明の実施例３における、制御組３０及び形状変更後の制御ケース３２の構成図の一例

【図8】本発明の実施例１における、インラインフィルタの配置例を示す図の一例

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施例を図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0010】

まず、本発明の実施例１に係る可搬型空気圧縮機の構造を、図１、２、３を参照し、以下にて説明する。

【0011】

図１は可搬型空気圧縮機の断面図の一例である。図１は大きく空気を圧縮する圧縮機本体１と、圧縮機本体１を駆動するモータ６と、圧縮機本体１とモータ６を冷却する冷却ファン１０とから構成されている。

【0012】

圧縮機本体１は、圧縮機本体１及びモータ６を覆うクランクケース１Ａとクランクケース１Ａに取り付けられた高圧側シリンダ１８Ａ、低圧側シリンダ１８Ｂ、クランクケース１Ａのモータ６と反対側に軸受箱５が勘合されている。

【0013】

クランクケース１Ａにはモータ６のシャフト（回転軸）６Ａが貫通しており、クランクケース１Ａに配置されたベアリング３と、軸受箱５に配置されたベアリング４とにより支持されている。

【0014】

シャフト６Ａの中央部にはキー１２によってエキセントリック１６Ａ、１６Ｂとバランス１７が固定され、シャフト６Ａと共に回転する。また、エキセントリック１６Ａ、１６Ｂにはベアリング１５Ａ、１５Ｂを介して連接棒組１４Ａ、１４Ｂが回転自在に接続されている。連接棒組１４Ａのピストン外周には作動室の空気をシール、圧縮するためのピストンリング１３が備えられている。

【0015】

クランクケースに取り付けられた高圧側シリンダ１８Ａ、低圧側シリンダ１８Ｂはクランクケースを挟んで互いに対向するように取り付けられている。クランクケース１Ａにはシリンダ１８を取り付けるためのフランジ１９が設けられており、シリンダ１８には、空気弁２０、シリンダヘッド２１、シリンダヘッド２１をシリンダ１８に接続する通しボルト２２を備える。シリンダ１８、空気弁２０、シリンダヘッド２１が、通しボルト２２によって前記フランジ１９に固定され、圧縮室２３を形成している。

【0016】

モータ６はステータ２、シャフト６Ａ、キー７、ロータ８、ワッシャ９を有している。クランクケース１Ａの一端側にはステータ２が直接固定されており、また、シャフト６Ａの一端側にキー７を介してロータ８が装着されている。ロータ８はワッシャ９と冷却ファン１０を取り付けるためのファンシャフト１１によって、軸方向に固定されている。

【0017】

冷却ファン１０は冷却カバー２６の内部に冷却風を供給し、圧縮機本体１、貯留タンク２４、２５などのタンク一体式空気圧縮機の構成要素を冷却する。冷却ファン１０はファンシャフト１１によってシャフト６Ａの端部に設けられ、シャフト６Ａの回転に伴い回転する。

【0018】

図２は可搬型空気圧縮機の上面図を示す。圧縮機本体１は貯留タンク２４、２５の上部に配置され、冷却カバー２６によって覆われている。圧縮機本体１は電源投入後、操作部２９に配置されたスイッチにより、動作を行う。

【0019】

本実施例における圧縮機本体１の動作について説明する。本実施例における圧縮機本体１は前記ロータ８の駆動によりシャフト６Ａが回転すると、エキセントリック１６によって連接棒組１４およびピストンリング１３が圧縮室２３内を往復運動する。このピストンリング１３が上死点から下死点へ向かう吸い込み工程ではシリンダヘッド２１、空気弁２０を通じて圧縮室２３内へ空気を吸い込み、逆に上死点へ向かう吐き出し工程では吸い込んだ空気を圧縮しつつ、空気弁２０、シリンダヘッド２１を通じて吐き出す構造である。シリンダヘッド２１を通じて吐き出された空気は貯留タンク２４、２５に貯留される。

【0020】

次に本実施例における制御組３０による圧縮機本体１の制御について図３を参照し説明する。図３は可搬型空気圧縮機の断面図である。本実施形態では、２つの貯留タンク２４、２５の上部に圧縮機本体１が配置され、２つの貯留タンク２４、２５の間にはタンク一体式空気圧縮機の運転を制御する制御組３０が配置されている。

【0021】

制御組３０の下部には、制御組３０を保護するための制御ケース３２が取り付けられている。前記タンク一体式空気圧縮機は圧力運転制御方式を採用しており、貯留タンク２４に取り付けた圧力センサ３１にてセンシングした圧力に応じて、前記制御組３０で運転制御を行う。

【0022】

次に本発明における実施形態及び動作について、図２、４、５、６を用いて説明する。貯留タンク２４には、常圧用減圧弁３３及び高圧用減圧弁３４が取り付けられており、それぞれに常圧用圧力計３５、高圧用圧力計３６が取り付けられている。さらに、常圧用カプラ３７、高圧用カプラ３８が二口ずつ取り付けられており、ユーザーはカプラの先に対応したホース及び釘打ち機などを取り付けることで、貯留タンク２４、２５内の圧縮空気を取り出す。本発明においては、図４に示す通り、常圧用減圧弁３３下部にT字継手３９、減圧弁４０、電磁弁４１、、インラインフィルタ４３、にて構成される制御カバー内用のエアブロー機構４５が設けられている。

【0023】

エアブロー機構４５の制御フローを図６に示す。本実施形態では、ユーザーが作業を開始する際、プラグをコンセントに差し込み、電源を圧縮機へ投入（「電源投入」）し、操作部２９により圧縮機本体１の運転を開始（「運転SwON」）することにより、圧縮機の動作が開始（「圧縮機動作開始」）する。

【0024】

圧縮機動作開始後、運転直後の一定時間（例えば３秒程）の間は減圧弁４０の先に取り付けられた電磁弁４１が解放された状態（「電磁弁解放」）となり、インラインフィルタ４３を通してエアブローを行う。

【0025】

一定時間が経過した後、電磁弁を閉じ（「電磁弁 閉」）、通常運転を開始する。通常運転では、貯留タンク２４、２５内の圧力が目標圧力を超えたか否かを判定（「タンク内圧＞目標圧力」）し、超えていなければ（「Ｎｏ」）判定を継続、超えていれば（「Ｙｅｓ」）圧縮機を停止（「圧縮機停止」）する。

【0026】

圧縮機停止後は、貯留タンク２４、２５内の圧力が再起動圧力Ｐ０を下回ったか否かを判定（「タンク内圧力＜再起動圧力」）し、下回っていなければ（「Ｎｏ」）判定を継続、下回っていれば（「Ｙｅｓ」）圧縮機を再起動（「再起動」）する。

【0027】

制御組３０は図示しない記憶部に再起動回数を記憶する領域を有しており、再起動の際に制御組３０はこの再起動回数をインクリメントする。

【0028】

その後、再起動回数が所定値であるかどうかを判定し（「再起動回数＝Ｎ×１０」）、所定値でなければ（「Ｎｏ」）「タンク内圧＞目標圧力」の判定に戻り、所定値であれば（「Ｙｅｓ」）、一定時間（例えば１秒程）電磁弁を開放し（「電磁弁解放」）、一定時間後に電磁弁を閉じ（「電磁弁 閉」）、「タンク内圧＞目標圧力」の判定に戻る。

【0029】

以上の動作により、作業開始時に制御ケース内に滞留されていた水滴及び粉塵を外部へ排出させる構成である。

【0030】

ここで、排出する空気に水分が多い場合、インラインフィルタ４３が吸湿してフィルタの効果がなくなり制御組３０にブローされる空気の水分量が増加してしまう。これを避けるため、インラインフィルタ４３に隣接する貯留タンク２４の熱量を利用してインラインフィルタ４３を乾燥させる必要がある。

【0031】

貯留タンク２４は圧縮後の高温の圧縮空気が蓄えられるために高温となりやすく、また、制御組３０は圧縮機駆動による電流増加によって発熱するため、インラインフィルタ４３を制御組３０と貯留タンク２４の間に配置することで、図８に示すようにインラインフィルタ４３を高温にさすことができ、インラインフィルタ４３の乾燥剤に熱を伝え、乾燥させることができる。

【0032】

一方、当該圧縮機については、建築現場にて使用されることが主であり、作業中に木材・石膏等による粉塵や急な降雨による水滴の侵入が考えられる。そこで、通算の再起動回数（例えば通算１０回目、２０回目、・・・）によって、所定の再起動時には電磁弁を解放する制御にすることで作業中に侵入した水滴・粉塵を適宜排出させる動作を行う。これによって作業中に混入した水滴・粉塵による制御基板の破損を防止する。

【0033】

なお、目標圧力や再起動圧力は圧縮機の動作モードに応じて変更可能であり、標準動作と比較して再起動圧力を高く設定することで使用量が多い場合に圧縮空気の枯渇を防ぐことができ、標準動作と比較して目標圧力を低く設定することで圧縮空気の使用量が少ない場合に静音性を高めることができる。

【実施例2】

【0034】

本発明における実施例２について、図３、７を用いて説明する。常圧用減圧弁３３の下部に取り付けられたエアブロー機構４５によって、特定の状況で制御ケース３２内の水滴・粉塵を外部に排出できる可搬型圧縮機において、制御ケース３２の形状を変更することにより、内部の水滴を任意の方向に誘導させやすくする。実施例１では、制御ケース３２を制御組３０とともに貯留タンク２４、２５の間へ取り付けた際、地面に対して制御ケース３２の底面部が平行になる構成である。

【0035】

この場合、エアブロー機構４５からのエアブローがなければ制御ケース３２内滞留した水滴・粉塵は圧縮機の動作による振動で若干排出がされる他、ユーザーが持ち上げて圧縮機が傾くなどの場合にのみ制御ケース３２外に排出され、エアブローをされていない期間にケース内に水滴や粉塵が滞留しやすくなる。そこで、制御ケース３２の底面を水平面に対して傾斜させた構造とすることにより、制御ケース３２内に滞留した水滴を特定の方向に移動させ易くすることができる。

【0036】

図７に示す通り、例えば制御ケース３２の底面部を地面に対して５°程度、エアブロー機構の風上から風下の方向に傾けることによって、一方向に水滴が流れやすくさせることができる。そのうえでエアブロー機構を用いることによって、傾斜させた方向により水滴・粉塵を移動させやすくなり、水滴や粉塵から製品を保護することができる。

【0037】

制御ケース３２内のレイアウトに関しては、図７のように防水皮膜されているもののできるだけ濡らさないようが良い電源コードなどは傾斜面の上部に配置することで電源コードが浸水して漏電する危険性を下げることができる。実施例１に関しても同様であるが、図７左上のエアブローによる異物排出の効果が高い部分には制御基板の主要部品を配置することで、より安全性を高めることができる。

【0038】

制御ケース３２の底面部を傾斜させたことによる水滴の排出効果をさらに高めるために、制御ケース３２の材質を変更させてもよい。例えば底面部に樹脂板を取り付ける、または制御ケース３２そのものを樹脂とすることにより、撥水性が高くなり、水滴を移動させやすくさせる。もしくは親水性の高い樹脂などの素材を底面部に採用することで、エアブローがない期間に水滴がより排出されやすくすることもできる。

【0039】

なお、制御ケースの材料を樹脂にすることで、軽量化や形状を変更し、制御基板を止める部分に爪のような形状ではめ込んでもよい。または、アルミ板金のケース内部に撥水コーティングを施すことによって、樹脂とした場合と同程度の効果を得られるため、安価に制御基板の保護を行うことができる。

【符号の説明】

【0040】

１ 圧縮機本体
２ ステータ
３、４ ベアリング
５ 軸受箱
６ モータ
６Ａ シャフト
１０ 冷却ファン
１３ ピストンリング
１４ 連接棒組
１６ エキセントリック
１８ シリンダ
２０ 空気弁
２１ シリンダヘッド
２４、２５ 貯留タンク
２６ 冷却カバー
２９ 操作部
３０ 制御組
３１ 圧力センサ
３２ 制御ケース
３３ 常圧用減圧弁
３４ 高圧用減圧弁
３５ 常圧用圧力計
３６ 高圧用圧力計
３７ 常圧用カプラ
３８ 高圧用カプラ
３９ T字継手
４０ 減圧弁
４１ 電磁弁
４２ エルボ
４３ インラインフィルタ
４４ 吐出管
４５ エアブロー機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】