(57)【要約】【課題】電源の電圧降下等によりモータの出力が低下した場合でも、コンプレッサタンク内の圧力を所定圧力まで高めることができるようにする。【解決手段】本発明に係るエアコンプレッサは、コンプレッサタンクへ圧縮空気を送るポンプ１２と、そのポンプ１２を駆動させるモータとを備えるエアコンプレッサであって、前記モータは、メインモータＭ１と補助モータＭ２とからなり、補助モータＭ２は、メインモータＭ１の出力低下分を補えるように構成されている。【選択図】図２
2010265778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサタンクへ圧縮空気を送るポンプと、そのポンプを駆動させるモータとを備えるエアコンプレッサであって、
前記モータは、メインモータと補助モータとからなり、
前記補助モータは、前記メインモータの出力低下分を補えるように構成されていることを特徴とするエアコンプレッサ。
【請求項２】
請求項１に記載されたエアコンプレッサであって、
前記メインモータは、交流電力により駆動される構成であり、
前記補助モータは、直流電力により駆動される構成であることを特徴とするエアコンプレッサ。
【請求項３】
請求項２に記載されたエアコンプレッサであって、
前記補助モータは、発電機として使用可能に構成されていることを特徴とするエアコンプレッサ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載されたエアコンプレッサであって、
前記メインモータと補助モータとは、歯車機構を介して前記ポンプに接続されており、
前記歯車機構には、メインモータ側回転部材とポンプ側回転部材間、及び補助モータ側回転部材とポンプ側回転部材間にそれぞれワンウエイクラッチが設けられており、
前記ワンウエイクラッチは、前記ポンプ側回転部材の回転速度が前記メインモータ側回転部材、前記補助モータ側回転部材の回転速度よりも大きいときに連結を解除できるように構成されていることを特徴とするエアコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサタンクへ圧縮空気を送るポンプと、そのポンプを駆動させるモータとを備えるエアコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記エアコンプレッサに関する技術が特許文献１に記載されている。
特許文献１に係るエアコンプレッサは、コンプレッサタンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、モータの出力を調整する制御手段とを備えている。前記制御手段は、前記圧力検出手段により検出された検出圧力を設定圧力と比較し、その設定圧力と検出圧力との偏差に応じてモータの出力を調整して、前記コンプレッサタンク内の圧力が設定圧力に近づくように制御する。
ここで、モータの電源としては交流電源（商用電源）が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０５２４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、エア釘打機等の作業現場では延長コードやコードリールが使用される場合が多いため交流電源（商用電源）の電圧降下が大きくなることがある。上記したように、エアコンプレッサでは、モータの電源として交流電源（商用電源）が使用されるため、電源電圧の低下によりモータの出力が低下することがある。エアコンプレッサのモータ出力が低下している状態で、エア釘打機等が連続的に使用されると、コンプレッサタンク内の圧力が希望する圧力まで上昇しない場合がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、電源の電圧降下等によりモータの出力が低下した場合でも、コンプレッサタンク内の圧力を所定圧力まで高めることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、コンプレッサタンクへ圧縮空気を送るポンプと、そのポンプを駆動させるモータとを備えるエアコンプレッサであって、前記モータは、メインモータと補助モータとからなり、前記補助モータは、前記メインモータの出力低下分を補えるように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、例えば、電源の電圧降下等によりメインモータの出力が低下した場合でも、前記補助モータが動作することで、メインモータの出力低下分を補うことができる。このため、電源の電圧降下等によりモータの出力が低下した場合でも、コンプレッサタンク内の圧力を希望する圧力まで高めることができる。
【０００８】
請求項２の発明によると、メインモータは、交流電力により駆動される構成であり、補助モータは、直流電力により駆動される構成であることを特徴とする。
このように、補助モータは直流電源により駆動される構成（直流モータ）であるため、補助モータが商用電源の電圧降下の影響を受けることがない。
請求項３の発明によると、補助モータは、発電機として使用可能に構成されていることを特徴とする。
このため、補助モータによりバッテリを充電することが可能になる。
【０００９】
請求項４の発明によると、メインモータと補助モータとは、歯車機構を介して前記ポンプに接続されており、歯車機構には、メインモータ側回転部材とポンプ側回転部材間、及び補助モータ側回転部材とポンプ側回転部材間にそれぞれワンウエイクラッチが設けられており、前記ワンウエイクラッチは、前記ポンプ側回転部材の回転速度が前記メインモータ側回転部材、前記補助モータ側回転部材の回転速度よりも大きいときに連結を解除できるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、電源の電圧降下等によりモータの出力が低下しても、コンプレッサタンク内の圧力を希望する圧力まで高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係るエアコンプレッサの全体系統図である。
【図２】エアコンプレッサのモータと歯車機構等を表す側面図である。
【図３】エアコンプレッサの歯車機構等を表す正面図である。
【図４】前記歯車機構で使用されるワンウエイクラッチの働きを表す模式図（Ａ図）（Ｂ図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態１）
＜エアコンプレッサ１０の概要＞
以下、図１から図４に基づいて、本発明の実施形態１に係るエアコンプレッサの説明を行なう。
エアコンプレッサ１０は、図１に示すように、空気を圧縮するポンプ１２と、前記ポンプ１２から送られた圧縮空気を貯留するコンプレッサタンク１４と、前記ポンプ１２を駆動させる駆動部３０と、その駆動部３０に電力を供給する電源部４０とから構成されている。
電源部４０は、交流電源（商用電源）に接続されるスイッチ部４１を備えており、そのスイッチ部４１の二次側がメインモータ駆動回路３５（後記する）と充電器４３とに接続されている。充電器４３は、交流電力を直流電力に変換した後、その直流電力を補助モータ駆動回路３６（後記する）とバッテリ４５に供給できるように構成されている。
コンプレッサタンク１４には、そのコンプレッサタンク１４内の圧力を検出するための圧力センサ３４が取付けられており、その圧力センサ３４の信号が後記する駆動部３０の制御回路３２に入力されるようになっている。
また、コンプレッサタンク１４には、例えば、釘打ち機Ｋ等のエア駆動式工具のエアホースＫｈが接続される接続口１４ｐが設けられている。
【００１３】
＜駆動部３０について＞
駆動部３０は、前記ポンプ１２を駆動させるメインモータＭ１、補助モータＭ２と、そのメインモータＭ１、補助モータＭ２の回転力を前記ポンプ１２に伝達する歯車機構２０と、コンプレッサタンク１４内の圧力を制御する制御回路３２と、その制御回路３２からの信号に基づいてメインモータＭ１、補助モータＭ２を駆動させるメインモータ駆動回路３５、補助モータ駆動回路３６とを備えている。
メインモータＭ１は、交流モータであり、メインモータ駆動回路３５から供給される電力で駆動するように構成されている。
補助モータＭ２は、直流モータであり、補助モータ駆動回路３６から供給される電力で駆動するように構成されている。
制御回路３２は、設定圧力と、圧力センサ３４により検出されたコンプレッサタンク１４内の圧力とを比較し、その偏差に応じてメインモータ駆動回路３５、補助モータ駆動回路３６に対して駆動信号を出力する。これにより、コンプレッサタンク１４内の圧力が設定圧力に近づくように制御される。
【００１４】
＜歯車機構２０について＞
歯車機構２０は、図２、図３に示すように、メインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１にワンウエイクラッチ２５を介して同軸に連結された第１歯車２２と、補助モータＭ２の回転軸Ｍｊ２にワンウエイクラッチ２６を介して同軸に連結された第２歯車２４と、ポンプ１２の回転軸１２ｊに同軸に連結された中央歯車２１とから構成されている。第１歯車２２、第２歯車２４は等しい外径の平歯車であり、中央歯車２１は第１歯車２２、第２歯車２４よりも大径の平歯車である。そして、メインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１とポンプ１２の回転軸１２ｊとが平行に保持された状態で、第１歯車２２と中央歯車２１とが噛合している。また、補助モータＭ２の回転軸Ｍｊ２とポンプ１２の回転軸１２ｊとが平行に保持された状態で、第２歯車２４と中央歯車２１とが噛合している。
ここで、メインモータＭ１、補助モータＭ２の回転方向は、常に一定で、図３、図４において左回転方向に定められている。
【００１５】
ワンウエイクラッチ２５は、図４（Ａ）に示すように、メインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１の回転速度Ｖ２が第１歯車２２の回転速度Ｖ１以上のときに、両者Ｍｊ１，２２を連結（オン（ＯＮ））し、図４（Ｂ）に示すように、メインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１の回転速度Ｖ２が第１歯車２２の回転速度Ｖ１よりも小さいときに、両者Ｍｊ１，２２の連結を解除（オフ（ＯＦＦ））するクラッチである。ワンウエイクラッチ２５は、第１歯車２２の中央開口２２ｈに相対移動不能な状態で嵌め込まれるリング部２５０を備えている。リング部２５０の内周面には、円周方向に複数個の溝部２５２が形成されている。前記溝部２５２の底面には、左回転方向（図４参照）におけるの先端側に傾斜面２５２ｋが形成されており、その傾斜面２５２ｋ以外の部分がメインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１の外周面と平行な円弧面となっている。即ち、前記溝部２５２は、左回転方向におけるの先端側（傾斜面２５２ｋの位置）で徐々に浅くなり、それ以外の位置（円弧面の位置）が一定深さに保持されている。
前記リング部２５０の各々の溝部２５２には、円柱形のローラ２５４と、そのローラ２５４を傾斜面２５２ｋの方向に押圧するバネ材２５６とが収納されている。そして、ワンウエイクラッチ２５のリング部２５０にメインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１が挿通されている。ここで、ローラ２５４が溝部２５２の傾斜面２５２ｋから離れた状態（図４（Ｂ）参照）では、ローラ２５４とメインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１との間には所定のクリアランスが形成されている。
【００１６】
例えば、図４（Ａ）に示すように、メインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１の回転速度Ｖ２が第１歯車２２の回転速度Ｖ１以上の場合には、メインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１がワンウエイクラッチ２５のリング部２５０に対して左回転する。このため、ローラ２５４はメインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１の回転力、及びバネ材２５６のバネ力で左回転方向に移動し、傾斜面２５２ｋの位置まで到達する。前述のように、傾斜面２５２ｋの位置では、溝部２５２は徐々に浅くなるため、ローラ２５４はメインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１を半径方向外側から押圧するようになる。これにより、メインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１と第１歯車２２とが回転方向において連結される。即ち、ワンウエイクラッチ２５がオン状態となる。
また、第１歯車２２の回転速度Ｖ１がメインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１の回転速度Ｖ２よりも大きくなると、図４（Ｂ）に示すように、ワンウエイクラッチ２５のリング部２５０がメインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１に対して左回転する。これにより、ローラ２５４がメインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１と共にバネ材２５６のバネ力に抗して傾斜面２５２ｋから離れる方向（右回転方向）に移動する。傾斜面２５２ｋ以外の位置では、溝部２５２は比較的深いため、ローラ２５４とメインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１との間にクリアランスが生じ、メインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１と第１歯車２２との連結が解除される。即ち、ワンウエイクラッチ２５がオフ状態となる。
【００１７】
このように、メインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１が本発明のメインモータ側回転部材に相当し、第１歯車２２が本発明のポンプ側回転部材に相当する。
ここで、補助モータＭ２の回転軸Ｍｊ２と第２歯車２４との間に設けられたワンウエイクラッチ２６も上記したワンウエイクラッチ２５と全く同じ構造である。このため、補助モータＭ２の回転軸Ｍｊ２が本発明の補助モータ側回転部材に相当し、第２歯車２４が本発明のポンプ側回転部材に相当する。
【００１８】
＜エアコンプレッサ１０の動作について＞
先ず、起動時について説明する。
起動時は、コンプレッサタンク１４内の圧力が大気圧にほぼ等しいため、設定圧力と検出圧力との偏差が大きくなる。このため、制御回路３２は、コンプレッサタンク１４内の圧力を速やかに上昇させるため、メインモータ駆動回路２５と補助モータ駆動回路３６に対して駆動信号を出力する。これにより、制御回路３２からの駆動信号に基づいてメインモータＭ１と補助モータＭ２とが起動する。このとき、メインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１の回転速度Ｖ２が第１歯車２２の回転速度Ｖ１以上であり、補助モータＭ２の回転軸Ｍｊ２の回転速度が第２歯車２４の回転速度以上であるため（図４（Ａ）参照）、ワンウエイクラッチ２５，２６は共にオン状態である。このため、メインモータＭ１の回転力、補助モータＭ２の回転力が歯車機構２０を介してポンプ１２の回転軸１２ｊに伝えられる。これにより、ポンプ１２が高速で回転して、圧縮空気がコンプレッサタンク１４に供給され、コンプレッサタンク１４内の圧力が上昇する。
そして、コンプレッサタンク１４内の圧力が設定圧力まで到達した状態で、メインモータＭ１、補助モータＭ２が停止する。このとき、メインモータＭ１の回転軸Ｍｊ１の回転速度が第１歯車２２の回転速度よりも小さくなり、補助モータＭ２の回転軸Ｍｊ２の回転速度が第２歯車２４の回転速度よりも小さくなるため（図４（Ｂ）参照）、ワンウエイクラッチ２５，２６は共にオフ状態でとなる。
【００１９】
次に、釘打ち機Ｋ等のエア駆動式工具が使用されてコンプレッサタンク１４内の圧力が低下すると、制御回路３２はメインモータ駆動回路３５に対して駆動信号を出力し、メインモータＭ１を駆動させる。即ち、メインモータＭ１の回転力が歯車機構２０を介してポンプ１２の回転軸１２ｊに伝えられ、コンプレッサタンク１４内に圧縮空気が供給される。これにより、コンプレッサタンク１４内の圧力が上昇して設定圧力に近づくようになる。
このとき、例えば、電源の電圧降下等によりメインモータＭ１の出力が低下して、コンプレッサタンク１４内の圧力が設定圧力まで上昇しない場合、あるいは前記圧力の上昇が遅い場合には、制御回路３２は補助モータ駆動回路３６に対して駆動信号を出力し、補助モータＭ２を駆動させる。これにより、メインモータＭ１の出力低下分が補助モータＭ２によって補われ、コンプレッサタンク１４内の圧力を希望する圧力まで高めることができる。
【００２０】
＜本実施形態に係るエアコンプレッサ１０の長所について＞
本実施形態に係るエアコンプレッサ１０によると、例えば、電源の電圧降下等によりメインモータＭ１の出力が低下した場合でも、補助モータＭ２が動作することで、メインモータＭ１の出力低下分を補うことができる。このため、電源の電圧降下等によりメインモータＭ１の出力が低下した場合でも、コンプレッサタンク１４内の圧力を希望する圧力まで高めることができる。さらに、電源事情に係わらずコンプレッサタンク１４への充填速度を一定にできる。
また、メインモータＭ１は、交流電力により駆動される構成であり、補助モータＭ２は、直流電力により駆動される構成である。このため、電源（商用電源）の電圧降下等が発生しても、補助モータＭ２が前記電圧降下の影響を受けることがない。
【００２１】
＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、補助モータＭ２の回転軸Ｍｊ２と第２歯車２４とをワンウエイクラッチ２６により連結する例を示したが、例えば、電磁クラッチ等を使用して連結することも可能である。これにより、希望するタイミングで補助モータＭ２の回転軸Ｍｊ２と第２歯車２４とを連結、あるいは連結解除することが可能になる。この結果、例えば、直流モータである補助モータＭ２を発電機として使用し、ポンプ１２により補助モータＭ２を回転させて発電させ、発電により得られた電力をバッテリ４５に蓄えるようにすることも可能になる。
また、補助モータＭ２に直流モータを使用する例を示したが、補助モータＭ２に交流モータを使用することも可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１２   ポンプ
１４   コンプレッサタンク
２０   歯車機構
２２   第１歯車（ポンプ側回転部材）
２４   第２歯車（ポンプ側回転部材）
２５   ワンウエイクラッチ
２６   ワンウエイクラッチ
Ｍ１   メインモータ
Ｍ２   補助モータ
Ｍｊ１ 回転軸（メインモータ側回転部材）
Ｍｊ２ 回転軸（補助モータ側回転部材）
【図１】
2010265778.tif 000003
【図２】
2010265778.tif 000004
【図３】
2010265778.tif 000005
【図４】
2010265778.tif 000006