(57)【要約】【課題】第１圧縮部で圧縮された気体に含まれる水分が、第２圧縮部に送られることを抑制可能な気体圧縮機を提供する。【解決手段】気体を圧縮する第１圧縮部１４と、第１圧縮部１４から送られる気体を更に圧縮する第２圧縮部と、第１圧縮部１４と第２圧縮部とを接続する送気部１０２と、を備えた気体圧縮機であって、第１圧縮部１４は、第１シリンダ３６と、第１シリンダ３６内に形成される第１圧縮室４１と、第１シリンダ３６内で往復動する第１ピストン４０と、第１ピストン４０の外周面に取り付けたシールリング８３と、第１ピストン４０に連結され、かつ、回転要素の回転力を第１ピストン４０の往復動力に変換する際に、第１ピストン４０と共に第１シリンダ３６に対して揺動する第１コネクティングロッド３９と、を有し、送気部１０２は、気体の水分を捕捉する水分除去装置６２、及び気体の圧力を低下させる圧力低下装置６２を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を圧縮する第１圧縮部と、前記第１圧縮部から送られる前記気体を更に圧縮する第２圧縮部と、前記第１圧縮部と前記第２圧縮部とを接続し、かつ、前記第１圧縮部で圧縮された前記気体を前記第２圧縮部に送る送気部と、を備えた気体圧縮機であって、
前記第１圧縮部は、
第１シリンダと、
前記第１シリンダ内に形成される第１圧縮室と、
前記第１シリンダ内で往復動することにより、前記第１圧縮室内の前記気体を圧縮する第１ピストンと、
前記第１ピストンの外周面に取り付けられた環状のシールリングと、
前記第１ピストン及び回転要素に連結され、かつ、前記回転要素の回転力を前記第１ピストンの往復動力に変換する際に、前記第１ピストンと共に前記第１シリンダに対して揺動する第１コネクティングロッドと、
を有し、
前記送気部は、
前記第１圧縮部から前記第２圧縮部に送られる前記気体の水分を捕捉する水分除去装置と、
前記第１圧縮部から前記第２圧縮部に亘って残留する前記気体の圧力を低下させる圧力低下装置と、
を有する、気体圧縮機。
【請求項２】
前記水分除去装置及び前記圧力低下装置は、中空糸膜製のフィルタを備えている、請求項１記載の気体圧縮機。
【請求項３】
前記第２圧縮部は、
第２シリンダと、
前記第２シリンダ内に形成される第２圧縮室と、
前記第２シリンダ内で往復動することにより、前記第２圧縮室内の前記気体を圧縮する第２ピストンと、
前記第２ピストンの外周面に取り付けられ、かつ、円周方向の一部に切り欠きが形成されたピストンリングと、
を有する、請求項２記載の気体圧縮機。
【請求項４】
前記送気部は、前記水分除去装置に対して並列に配置されたにバイパスを有する、請求項１乃至３の何れか１項記載の気体圧縮機。
【請求項５】
前記水分除去装置は、前記第１圧縮部及び前記第２圧縮部に対して取り付け及び取り外しが可能である、請求項１乃至４の何れか１項記載の気体圧縮機。
【請求項６】
前記第１圧縮部、前記第２圧縮部及び前記送気部を覆うカバーと、
前記水分除去装置が除去した水分を前記カバーの外部に排出する排水管と、
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。
【請求項７】
前記第１圧縮部及び前記第２圧縮部の作動及び停止を制御する制御部と、
前記水分除去装置及び前記制御部を覆うカバーと、
前記カバーの外部の空気を前記カバーの内部に導入し、かつ、前記カバーの内部の空気を前記カバーの外部に排出する冷却装置と、
を有する、請求項１乃至５の何れか１項記載の気体圧縮機。
【請求項８】
前記水分除去装置は、前記カバーの内部における空気の流れ方向で前記制御部よりも上流に配置されている、請求項７記載の気体圧縮機。
【請求項９】
前記水分除去装置は、前記カバーの内部における空気の流れ方向で前記制御部よりも下流に配置されている、請求項７記載の気体圧縮機。
【請求項１０】
前記カバーは、前記カバーの内部を流れる空気を前記水分除去装置に導くガイド部を有する、請求項７乃至９の何れか１項記載の気体圧縮機。
【請求項１１】
前記第１圧縮部及び前記第２圧縮部は、重力の作用方向で、前記水分除去装置と前記制御部との間に配置されている、請求項７乃至１０の何れか１項記載の気体圧縮機。
【請求項１２】
モータと、
前記第１圧縮部及び前記第２圧縮部が取り付けられたハウジングと、
前記ハウジングの内部に設けられ、かつ、前記モータの回転力を前記第１圧縮部及び前記第２圧縮部の作動力に変換する変換部と、
前記ハウジングに取り付けられ、かつ、前記水分除去装置を支持する支持部材と、
が設けられている、請求項１乃至１１の何れか１項記載の気体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を圧縮する第１圧縮部と、第１圧縮部から送られる気体を更に圧縮する第２圧縮部と、を備えた気体圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体を圧縮する第１圧縮部と、第１圧縮部から送られる気体を更に圧縮する第２圧縮部と、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圧縮機であり、その空気圧縮機は、モータ、クランクケース、第１圧縮部及び第２圧縮部を有する。第１圧縮部は、第１シリンダ、第１ピストン、第１コネクティングロッド及び第１圧縮室を有する。第２圧縮部は、第２シリンダ、第２ピストン、第２コネクティングロッド及び第２圧縮室を有する。第１シリンダ及び第２シリンダは、クランクケースに取り付けられている。
【０００３】
第１ピストンが第１シリンダ内に設けられ、第２ピストンが第２シリンダ内に設けられている。モータはモータ軸を有し、モータ軸はクランクケース内に配置されている。第１コネクティングロッド及び第２コネクティングロッドが、モータ軸に連結されている。第１コネクティングロッドは第１ピストンに対して回動可能に連結され、第２コネクティングロッドは第２ピストンに対して回動可能に連結されている。第１シリンダ内に第１圧縮室が形成され、第２シリンダ内に第２圧縮室が形成されている。第１圧縮室と第２圧縮室とを接続する送気管が設けられている。
【０００４】
特許文献１に記載された空気圧縮機は、モータ軸が回転すると第１ピストンが第１シリンダ内で往復し、第２ピストンが第２シリンダ内で往復する。このため、第１圧縮室に空気が吸入され、かつ、第１圧縮室で空気が圧縮される。第１圧縮室で圧縮された空気は、送気管を通って第２圧縮室に送られる。第２圧縮室に送られた空気は、更に圧縮される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−８７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者は、気体圧縮機が駆動し、その後に気体圧縮機が停止すると、第１圧縮部と第２圧縮部との間において、第１圧縮部で圧縮された空気が残留する可能性があることを認識した。第１圧縮部と第２圧縮部との間に残留した圧縮空気の一部は、ピストンとシリンダの隙間から排出される。しかし、第１圧縮部のピストン及びコネクティングロッドが、シリンダに対して揺動する構成である、いわゆる揺動型ピストンであると、ピストンとシリンダの隙間から圧縮空気が排出され難い。このため、本願発明者は、圧縮空気が第１圧縮部に残留する可能性があることを認識した。
【０００７】
また、本願発明者は、第１圧縮部で圧縮された空気は温度が上昇しており、第１圧縮部及び第２圧縮部に亘って圧縮空気が残留すると、圧縮空気が自然冷却され、空気に含まれている水分が水滴となる可能性があることを認識した。第２圧縮部のシリンダ内に残留する圧縮空気についても同様のことが言える。
【０００８】
さらに、本願発明者は、気体圧縮機が停止後、再度、気体圧縮機が起動する場合、第１圧縮部及び第２圧縮部に亘って残留した圧縮空気や、第２圧縮部のシリンダ内に残留した圧縮空気が、シリンダ動作時の抵抗となり、気体圧縮機の起動不良を起こす可能性があることを認識した。
【０００９】
本願発明者は、水分を含む空気が第２圧縮部に送られる可能性があること、及び第１圧縮部から第２圧縮部に亘って圧縮空気が残留する可能性を認識した。
【００１０】
本発明の目的は、第１圧縮部で圧縮された気体に含まれる水分が、第２圧縮部に送られることを抑制可能な気体圧縮機を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、第１圧縮部及び第２圧縮部に残留する気体の圧力を低下させることの可能な気体圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一実施形態の気体圧縮機は、気体を圧縮する第１圧縮部と、前記第１圧縮部から送られる前記気体を更に圧縮する第２圧縮部と、前記第１圧縮部と前記第２圧縮部とを接続し、かつ、前記第１圧縮部で圧縮された前記気体を前記第２圧縮部に送る送気部と、を備えた気体圧縮機であって、前記第１圧縮部は、第１シリンダと、前記第１シリンダ内に形成される第１圧縮室と、前記第１シリンダ内で往復動することにより、前記第１圧縮室内の前記気体を圧縮する第１ピストンと、前記第１ピストンの外周面に取り付けられた環状のシールリングと、前記第１ピストン及び回転要素に連結され、かつ、前記回転要素の回転力を前記第１ピストンの往復動力に変換する際に、前記第１ピストンと共に前記第１シリンダに対して揺動する第１コネクティングロッドと、を有し、前記送気部は、前記第１圧縮部から前記第２圧縮部に送られる前記気体の水分を捕捉する水分除去装置と、前記第１圧縮部から前記第２圧縮部に亘って残留する前記気体の圧力を低下させる圧力低下装置と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
一実施形態の気体圧縮機は、第１圧縮部で圧縮された気体に含まれる水分が、第２圧縮部に送られることを抑制可能であるとともに、第１圧縮部から第２圧縮部に亘って残留する気体の圧力を低下させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の気体圧縮機に含まれるいくつかの実施形態のうち、代表的な空気圧縮機を示す平面図である。
【図２】空気圧縮機の全体を示す側面図である。
【図３】空気圧縮機の第１圧縮部を示す平面断面図である。
【図４】空気圧縮機の第２圧縮部を示す平面断面図である。
【図５】第１圧縮部と第２圧縮部との接続構造の一例を示す部分的な平面図である。
【図６】制御部の配置例を示す部分的な平面断面図である。
【図７】第１圧縮部と第２圧縮部との接続構造の他の例を示す部分的な平面図である。
【図８】カバーの内部に排水管を設けた空気圧縮機の部分的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の気体圧縮機に含まれるいくつかの実施形態のうち、代表的な空気圧縮機の実施形態を、図面を参照して説明する。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ある。
【００１６】
図１及び図２に示す空気圧縮機１０は、金属製のフレーム１１、カバー１２、電動モータ１３、第１圧縮部１４及び第２圧縮部１５、制御部１６、及び空気タンク１７，１８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に複数の脚部１９がそれぞれ取り付けられている。図２の空気圧縮機１０は、複数の脚部１９が水平な床面に接触している状態を表す。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、空気タンク１７，１８及びフレーム１１に取り付けられている。
【００１７】
空気タンク１７，１８及びフレーム１１にブラケット２０が設けられ、ねじ部材２１を締め付けてカバー１２が固定されている。カバー１２は、合成樹脂製または金属製である。カバー１２により覆われた空間である内部Ｂ１に、電動モータ１３、第１圧縮部１４及び第２圧縮部１５が配置されている。
【００１８】
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２２，２３が取り付けられている。空気圧縮機１０は可搬式であり、作業者はグリップ２２，２３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。
【００１９】
クランクケース２４がフレーム１１に固定されている。クランクケース２４は金属製であり、回転軸２５がクランクケース２４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２４は、軸受を介して回転軸２５を回転可能に支持している。回転軸２５は軸線Ａ１を中心として回転可能である。回転軸２５のうち、クランクケース２４の内部に配置された箇所には、クランク部が設けられている。
【００２０】
電動モータ１３は、固定子２６及び回転子２７を有する。固定子２６はクランクケース２４に対して回転しないように設けられている。回転子２７は、回転軸２５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２７には、回転方向に沿って永久磁石が複数取り付けられている。また、固定子２６は、３相、具体的には、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相に対応するコイルをそれぞれ有する。
【００２１】
冷却ファン２８が回転軸２５に取り付けられている。冷却ファン２８はカバー１２の内部Ｂ１に設けられている。カバー１２は、第１壁部２９、第２壁部３０、上壁３３及び側壁３１，３２を有する。第１壁部２９、第２壁部３０、側壁３１，３２は、上壁３３の外周縁から、図２における下方に向けて延ばされている。第１壁部２９及び第２壁部３０は、軸線Ａ１方向に間隔をおいて配置されている。
【００２２】
側壁３１，３２は、第１壁部２９と第２壁部３０とを接続し、軸線Ａ１に対して交差する方向に間隔をおいて配置されている。吸気口３４が第１壁部２９を貫通して設けられ、排気口３５が第２壁部３０を貫通して設けられている。吸気口３４は、カバー１２の内部Ｂ１と外部Ｂ２とをつなぎ、排気口３５は、カバー１２の内部Ｂ１と外部Ｂ２とをつなぐ。吸気口３４は、カバー１２の外部Ｂ２の空気を、内部Ｂ１に導く通路である。排気口３５は、カバー１２の内部Ｂ１を流れる空気を、外部Ｂ２に導く通路である。
【００２３】
図１に示す空気圧縮機１０の平面視で、冷却ファン２８、電動モータ１３、クランクケース２４及び制御部１６は、第１壁部２９と第２壁部３０との間に軸線Ａ１方向で互いに異なる位置に配置されている。軸線Ａ１方向で第１壁部２９から第２壁部３０に近づくことに伴い、冷却ファン２８、電動モータ１３、クランクケース２４及び制御部１６の順序で配置されている。つまり、冷却ファン２８、電動モータ１３、クランクケース２４及び制御部１６のうち、冷却ファン２８が、軸線Ａ１方向で第１壁部２９に最も近い位置に配置されている。
【００２４】
冷却ファン２８、電動モータ１３、クランクケース２４及び制御部１６のうち、制御部１６が、軸線Ａ１方向で第２壁部３０に最も近い位置に配置されている。電動モータ１３及びクランクケース２４は、軸線Ａ１方向で冷却ファン２８と制御部１６との間に配置されている。電動モータ１３は、軸線Ａ１方向で冷却ファン２８とクランクケース２４との間に配置されている。クランクケース２４は、軸線Ａ１方向で電動モータ１３と制御部１６との間に配置されている。
【００２５】
空気圧縮機１０の平面視で、冷却ファン２８及び電動モータ１３の軸線Ａ１方向における配置領域の少なくとも一部は、空気タンク１７の軸線Ａ１方向における配置領域と重なる。空気圧縮機１０の平面視で、制御部１６の軸線Ａ１方向における配置領域の少なくとも一部は、空気タンク１８の軸線Ａ１方向における配置領域と重なる。
【００２６】
空気圧縮機１０を平面視すると、第１圧縮部１４は、軸線Ａ１に対して交差する方向で、クランクケース２４と側壁３１との間に配置されている。第１圧縮部１４は、図３のように、第１シリンダ３６、第１シリンダヘッド３７、第１隔壁３８、第１コネクティングロッド３９、第１ピストン４０、第１圧縮室４１、第１排気室４２、第１逆止弁４３及びポート４４を有する。
【００２７】
第１シリンダヘッド３７は、第１シリンダ３６に固定されている。第１隔壁３８は、第１シリンダヘッド３７と第１シリンダ３６との間に設けられている。ポート４４は、第１隔壁３８を貫通し、かつ、第１圧縮室４１と第１排気室４２とをつなぐ。
【００２８】
第１コネクティングロッド３９の第１端部は、クランクケース２４の内部において、回転軸２５のクランク部に対して回転可能に連結されている。第１コネクティングロッド３９の第２端部に円板形状のボス部１１０が設けられている。ボス部１１０には、円板形状のリテーナ１１１が取り付けられている。リテーナ１１１は、ねじ部材１１２を締め付けてボス部１１０に取り付けられている。ボス部１１０及びリテーナ１１１により、第１ピストン４０が形成されている。ボス部１１０とリテーナ１１１との間に、環状のシール部材８３が取り付けられている。シール部材８３は、一例として、合成ゴム製のリップパッキンを用いることが可能である。シール部材８３は、第１シリンダ３６の内周面に接触する。第１ピストン４０は、第１シリンダ３６内で往復可能である。
【００２９】
第１ピストン４０の外周面に、第１圧縮室４１は、第１シリンダ３６内で第１ピストン４０と第１隔壁３８との間に形成される。第１排気室４２は、第１隔壁３８と第１シリンダヘッド３７との間に形成されている。第１逆止弁４３は第１隔壁３８に設けられており、第１逆止弁４３は、ポート４４を開閉する。第１逆止弁４３は、第１圧縮室４１の空気が第１排気室４２に排出されることを許容し、かつ、第１排気室４２の空気が第１圧縮室４１に流れることを防止する。
【００３０】
第２圧縮部は、図４のように、第２シリンダ４５、第２シリンダヘッド４６、第２隔壁４７、第２コネクティングロッド４８、第２ピストン４９、第２圧縮室５０、第２排気室５１、ポート５２及び第２逆止弁５３を有する。
【００３１】
第２シリンダヘッド４６は、第２シリンダ４５に固定されている。第２隔壁４７は、第２シリンダヘッド４６と第２シリンダ４５との間に設けられている。第２ピストン４９は、第２シリンダ４５内に往復可能に設けられている。第２コネクティングロッド４８の第１端部は、クランクケース２４内で回転軸２５のクランク部に連結されている。第２コネクティングロッド４８の第２端部は、第２ピストン４９に連結されている。第２圧縮室５０は、第２シリンダ４５内で第２ピストン４９と第２隔壁４７との間に形成される。ポート５２は第２隔壁４７を貫通して形成され、かつ、第２圧縮室５０と第２排気室５１とをつなぐ。
【００３２】
ピストンリング５４が第２ピストン４９の外周面に取り付けられている。ピストンリング５４はフッ素樹脂製であり、かつ、円周方向の１箇所に切り欠き部５５を有する。第２排気室５１は、第２隔壁４７と第２シリンダヘッド４６との間に形成されている。第２逆止弁５３は第２隔壁４７に設けられており、第２逆止弁５３は、ポート５２を開閉する。第２逆止弁５３は、第２圧縮室５０の空気が第２排気室５１に排出されることを許容し、かつ、第２排気室５１の空気が第２圧縮室５０に流れることを防止する。
【００３３】
図１のように、フィルタ支持部５６がカバー１２に設けられている。フィルタ支持部５６は、カバー１２の一部を内部Ｂ１に向けて窪ませて設けられている。フィルタ５７がフィルタ支持部５６により支持されている。フィルタ５７は、フェルト、不織布、スポンジ等の材料により構成されている。フィルタ支持部５６は吸気口５８を有し、吸気口５８は吸気管５９を介して第１圧縮室４１に接続されている。
【００３４】
第１接続管６０が第１排気室４２に接続されている。第１接続管６０は、一例として金属製である。第２接続管６１が第２圧縮室５０に接続されている。第２接続管６１は、一例として金属製である。第１接続管６０と第２接続管６１とを接続する水分除去装置６２が設けられている。水分除去装置６２は、金属製のパイプ６３と、パイプ６３内に設けたフィルタ６４と、を有する。パイプ６３の第１端部は、継手６５を介して第１接続管６０に接続されている。パイプ６３の第２端部は、継手６６を介して第２接続管６１に接続されている。フィルタ６４は、空気の通過を許容し、かつ、水分及び塵埃を捕捉するものである。フィルタ６４は、一例として中空糸膜が用いられている。
【００３５】
さらに、パイプ６３を径方向に貫通する排水口６７が設けられている。パイプ６３の第１端部はクランプ６８により支持され、パイプ６３の第２端部はクランプ６９により支持されている。クランプ６８，６９は、共にねじ部材７０によりクランクケース２４に固定されている。
【００３６】
空気圧縮機１０を図１のように平面視すると、水分除去装置６２は、軸形状であり、かつ、軸線Ａ１に対して交差して配置されている。また、空気圧縮機１０を図１のように平面視すると、水分除去装置６２の配置領域の少なくとも一部は、クランクケース２４の配置領域内に含まれる。空気圧縮機１０を図１のように平面視すると、水分除去装置６２は、軸線Ａ１方向で冷却ファン２８と制御部１６との間に配置されている。空気圧縮機１０を図２のように側面視すると、水分除去装置６２は、上下方向で上壁３３とクランクケース２４との間に配置されている。制御部１６は、図２の上下方向で水分除去装置６２よりも低い位置であり、かつ、空気タンク１７，１８よりも高い位置に配置されている。図２における上下方向は、重力の作用方向である。第１接続管６０、第２接続管６１及び水分除去装置６２は、送気部１０２を構成する。
【００３７】
図２に示すように、リブ７１が上壁３３に設けられている。リブ７１は、上壁３３の内面からクランクケース２４に向けて突出している。リブ７１は、カバー１２と一体成形されているもの、または、カバー１２とは別部材で構成されているものの何れでもよい。図１のように空気圧縮機１０を平面視すると、リブ７１は、軸線Ａ１及び水分除去装置６２対して交差するように配置されている。図１のように空気圧縮機１０を平面視すると、リブ７１が配置されている範囲の少なくとも一部は、クランクケース２４が配置されている領域と重なる。空気圧縮機１０を平面視すると、リブ７１と第１圧縮部１４との間に、排水口６７が配置されている。
【００３８】
第２排気室５１と空気タンク１８とを接続する接続管７２が設けられている。空気タンク１７と空気タンク１８とを接続する接続管７３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。図１のように、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７４が設けられている。
【００３９】
空気タンク１７は、減圧バルブ７５を介して供給管７６に接続されている。減圧バルブ７５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７６に吐出する。また、供給管７６内の空気圧を表示する圧力計７７が設けられている。カプラ７８が供給管７６に取り付けられている。カプラ７８は、エアホースに取り付け及び取り外しが可能である。カプラ７８はエアホースを介して作業機に接続される。
【００４０】
空気タンク１８は、減圧バルブ７９を介して供給管８０に接続されている。減圧バルブ７９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８０に吐出する。また、供給管８０内の空気圧を表示する圧力計８１が設けられている。カプラ８２が供給管８０に取り付けられている。カプラ８２は、エアホースに取り付け及び取り外しが可能である。カプラ８２はエアホースを介して作業機に接続される。
【００４１】
カバー１２の表面に操作部が設けられており、操作部は、電源スイッチ、表示パネル等を有する。制御部１６は、第１圧縮部１４及び第２圧縮部１５の作動及び停止を制御する機構である。制御部１６は、入力インタフェース、出力インタフェース、中央演算処理部及び記憶部を有するマイクロコンピュータである。
【００４２】
インバータ回路がカバー１２の内部Ｂ１に設けられている。インバータ回路は、電源と電動モータ１３の固定子２６とを接続及び遮断する。インバータ回路は、複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子はそれぞれ単独でオン及びオフが可能である。制御部１６はインバータ回路を制御する。カバー１２の内部Ｂ１に、電動モータ１３の回転方向の位相を検出するセンサ、電動モータ１３の回転数を検出するセンサが設けられている。圧力センサ７４、電源スイッチ及び各種のセンサの信号は制御部１６に入力される。なお、制御部１６がインバータ回路を含む構成でもよい。
【００４３】
図２のように、ドレーン配管９９が設けられ、ドレーン配管９９はバルブ１００を介して空気タンク１７，１８内に接続されている。作業者がバルブ１００を開くと、空気タンク１７，１８内の圧縮空気は、ドレーン配管９９から空気タンク１７，１８の外部に排出される。
【００４４】
次に、作業者が空気圧縮機１０の使用する例を説明する。作業者が電源スイッチをオンすると、制御部１６はインバータ回路を制御し、電動モータ１３の回転子２７が回転する。回転子２７及び回転軸２５が一体回転すると、回転軸２５のトルクで第１ピストン４０及び第２ピストン４９が往復動する。
【００４５】
回転軸２５のトルクで第１コネクティングロッド３９が作動すると、第１コネクティングロッド３９及び第１ピストン４０は、第１シリンダ３６に対して揺動し、かつ、第１ピストン４０が第１シリンダ３６内で往復動する。ここで、揺動とは、第１コネクティングロッド３９及び第１ピストン４０が、第１シリンダ３６の内面とシール部材８３との接触箇所を支点として、振り子状に作動することである。このようにして、電動モータ１３の回転軸２５の回転力を第１ピストン４０の往復動力に変換する。つまり、電動モータ１３の回転軸２５の回転力が、第１圧縮部１４の作動力に変換される。第２コネクティングロッド４８は、電動モータ１３の回転軸２５の回転力を、第２ピストン４９の往復動力に変換する。つまり、電動モータ１３の回転軸２５の回転力が、第２圧縮部１５の作動力に変換される。
【００４６】
カバー１２の内部Ｂ１の空気は、吸気口５８、吸気管５９を介して第１圧縮部１４の第１圧縮室４１に吸入され、第１圧縮室４１で空気が圧縮される。第１圧縮室４１で圧縮された空気は、第１排気室４２を通り第１接続管６０に送られる。第１接続管６０に送られた空気は、水分除去装置６２及び第２接続管６１を通り、第２圧縮部１５の第２圧縮室５０に吸い込まれる。
【００４７】
第２圧縮室５０は、空気を更に圧縮し、第２圧縮室５０で圧縮された空気は、第２排気室５１及び接続管７２を介して空気タンク１７，１８に送られる。作業者は、空気タンク１７，１８内の空気を、減圧バルブ７５により減圧して供給管７６に送ること、減圧バルブ７９により減圧して供給管８０に送ること、のうち少なくとも一方を行うことが可能である。
【００４８】
制御部１６は、圧力センサ７４の信号を処理して空気タンク１７，１８内の空気圧を検出する。制御部１６は、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、電源スイッチがオンされていると、空気タンク１７，１８内の空気圧が、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内の空気圧が目標圧力になると、電動モータ１３を停止する。
【００４９】
さらに、冷却ファン２８は回転軸２５と共に回転し、カバー１２の外部Ｂ２の空気は、吸気口３４を通ってカバー１２の内部Ｂ１に導入される。空気圧縮機１０を図２のように側面視すると、カバー１２の内部Ｂ１に導入された空気は、第２壁部３０に近づくように方向Ｄ１で流れる。内部Ｂ１を流れる空気は、電動モータ１３、第１圧縮部１４、第２圧縮部１５及び制御部１６を冷却し、かつ、排気口３５を通って外部Ｂ２に排出される。
【００５０】
第１圧縮室４１で圧縮された空気が水分除去装置６２を通過することで、圧縮された空気中に含まれる水分が水分除去装置６２により捕捉、除去される。水分除去装置６２は、空気に含まれる水分及び塵埃を除去する。このため、水分及び塵埃が第２圧縮部に侵入することを抑制できる。
【００５１】
例えば、空気圧縮機１０が駆動し、その後に空気圧縮機１０が停止した際に、第１圧縮部１４及び第２圧縮部１５に亘って残留している圧縮空気が冷却され、水滴となることを抑制できる。また、空気に含まれる水分や塵埃が第２圧縮部１５に侵入し、図４に示す第２シリンダ４５と第２ピストン４９との間に付着して、第２ピストン４９または第２シリンダ４５のうち、少なくとも一方が摩耗することを抑制できる。また、第２圧縮室５０に圧縮空気が残留した状態で空気圧縮機１０が停止し、残留している圧縮空気が冷却され、水滴が発生することを抑制できる。加えて、第２逆止弁５３に水滴や塵埃が付着して、第２逆止弁５３がポート５２を閉じた際のシール性が低下することを抑制できる。したがって、第２圧縮部１５の空気圧縮性能の低下を抑制でき、かつ、空気圧縮機１０の耐久性低下を抑制できる。
【００５２】
一方、図３に示す第１ピストン４０に取り付けられているシール部材８３は環状である。このため、空気圧縮機１０の停止状態において、第１圧縮室４１の空気が第１ピストン４０と第１シリンダ３６との間から漏れることは無い。つまり、第１圧縮室４１の圧力は低下しにくく、第１圧縮室４１から第２圧縮室５０に亘って存在する空気の圧力も低下しにくい。
【００５３】
これに対して、本開示の水分除去装置６２は、パイプ６３に排水口６７が設けられている。このため、空気圧縮機１０が停止している状態において、第１圧縮室４１の空気圧で、フィルタ６４が捕捉している水分が、空気と共に排水口６７からパイプ６３の外に排出される。このため、空気圧縮機１０が停止している状態で、第１圧縮室４１の圧縮空気の圧力を低下させることができる。また、第１圧縮室４１、第１接続管６０、第２接続管６１及び第２圧縮室５０に亘って残留する圧縮空気の圧力を低下させることが可能である。したがって、空気圧縮機１０を次回に起動する際に、第１ピストン４０の作動負荷を軽減できる。さらに、空気タンク１７，１８内に水が溜まることを抑制可能である。
【００５４】
さらに、内部Ｂ１を流れる空気の一部は、リブ７１に沿って流れる。排水口６７から蒸発する水分は、リブ７１に沿って流れる空気中に放散される。したがって、フィルタ６４の水分捕捉機能が飽和状態になることを抑制できる。図１に示す空気圧縮機１０は、カバー１２の内部Ｂ１における空気の流れ方向で、水分除去装置６２は制御部１６よりも上流に配置されている。なお、図１及び図２に示すカバー１２は、リブ７１を備えていなくてもよい。
【００５５】
水分除去装置６２は、クランプ６８，６９を介してクランクケース２４により支持されている。したがって、水分除去装置６２がクランクケース２４に対して振動することを抑制可能である。
【００５６】
水分除去装置６２をクランクケース２４に取り付ける他の例が、図５に示されている。水分除去装置６２の他に中間接続管８４が設けられている。中間接続管８４は、一例として金属製であり、水分除去機能を備えていない。継手６５，６６は、それぞれユニオンナットを緩め、及び締め付けることにより、第１接続管６０及び第２接続管６１に対して、水分除去装置６２または中間接続管８４の何れかを選択して取り付けることが可能である。中間接続管８４を第１接続管６０及び第２接続管６１に対して接続すると、第１接続管６０内の空気は、中間接続管８４内を通って第２接続管６１に送られる。
【００５７】
制御部１６をカバー１２の内部Ｂ１に配置する他の例が、図6に示されている。制御部１６は、軸線Ａ１方向における配置領域の一部が、電動モータ１３の配置領域の一部と重なっている。制御部１６は、軸線Ａ１に対して交差する方向で、電動モータ１３と側壁３２との間に配置されている。図６に示す空気圧縮機１０は、カバー１２の内部Ｂ１における空気の流れ方向Ｄ１で、水分除去装置６２は制御部１６よりも下流に配置されている。したがって、排水口６７から放散された水分を含む空気が、カバー１２の内部Ｂ１で制御部１６に触れることを抑制できる。
【００５８】
図６に示すカバー１２は、図２に示すリブ７１を備えていてもよいし、リブ７１を備えていなくてもよい。また、図６に示す空気圧縮機１０は、図５と同様に水分除去装置６２または中間接続管８４の何れかを選択して、第１接続管６０及び第２接続管６１に取り付けることも可能である。
【００５９】
水分除去装置６２を、第１接続管６０及び第２接続管６１に接続する他の例が、図７に示されている。第１バルブボディ８５及び第２バルブボディ８６が設けられている。第１バルブボディ８５は、一例として金属製であり、第１バルブボディ８５は、通路８７，８８，８９と、ソレノイドバルブ９０と、を有する。第１接続管６０は、継手９１を介して第１バルブボディ８５に取り付けられている。第１接続管６０内と通路８７とが接続されている。
【００６０】
また、中間接続管８４が設けられ、中間接続管８４は、継手９２を介して第１バルブボディ８５に取り付けられている。中間接続管８４は一例として金属製であり、かつ、水分除去機能を備えていない。通路８９と中間接続管８４内とが接続されている。水分除去装置６２は、継手６５を介して第１バルブボディ８５に取り付けられている。水分除去装置６２内と通路８８とが接続されている。制御部１６は、ソレノイドバルブ９０を制御する。ソレノイドバルブ９０は、通路８７と通路８８とを接続及び遮断し、通路８７と通路８９とを接続及び遮断する。
【００６１】
第２バルブボディ８６は、一例として金属製であり、第２バルブボディ８６は、通路９３，９４，９５と、ソレノイドバルブ９６と、を有する。第２接続管６１は、継手９７を介して第２バルブボディ８６に取り付けられている。第２接続管６１内と通路９３とが接続されている。
【００６２】
また、中間接続管８４は、継手９８を介して第２バルブボディ８６に取り付けられている。通路９５と中間接続管８４内とが接続されている。水分除去装置６２は、継手６６を介して第２バルブボディ８６に取り付けられている。水分除去装置６２内と通路９４とが接続されている。制御部１６は、ソレノイドバルブ９６を制御する。ソレノイドバルブ９６は、通路９３と通路９４とを接続及び遮断し、通路９３と通路９５とを接続及び遮断する。
【００６３】
図７に示す水分除去装置６２及び中間接続管８４は、互いに並列に配置されている。中間接続管８４は、水分除去装置６２をバイパスする通路を形成している。
【００６４】
ソレノイドバルブ９０が、通路８７と通路８８とを接続し、通路８７と通路８９とを遮断し、ソレノイドバルブ９６が、通路９３と通路９４とを接続し、通路９３と通路９５とを遮断すると、第１接続管６０内の空気は、水分除去装置６２内を通り、第２接続管６１に送られる。つまり、第１接続管６０内の空気は、中間接続管８４内を通らない。
【００６５】
ソレノイドバルブ９０が、通路８７と通路８９とを接続し、通路８７と通路８８とを遮断し、ソレノイドバルブ９６が、通路９３と通路９５とを接続し、通路９３と通路９４とを遮断すると、第１接続管６０内の空気は、中間接続管８４内を通り、第２接続管６１に送られる。つまり、第１接続管６０内の空気は、水分除去装置６２内を通らない。
【００６６】
図７に示す水分除去装置６２、中間接続管８４、第１バルブボディ８５及び第２バルブボディ８６は、図６示す空気圧縮機１０に設けることも可能である。
【００６７】
水分除去装置６２が捕捉した水分をカバー１２の外部Ｂ２に排出する例が、図８に示されている。排水管１０１が、カバー１２の内部Ｂ１に設けられている。排水管１０１は、一例として、金属製、合成樹脂製、合成ゴム製の何れでもよい。排水管１０１の第１端部は排水口６７に接続され、排水管１０１の第２端部は排気口３５に配置されている。
【００６８】
水分除去装置６２が捕捉した水分を含む空気は、排水口６７から排水管１０１の内部を通り、カバー１２の外部Ｂ２に排出される。したがって、水分を含む空気が、カバー１２の内部Ｂ１を流れることを抑制できる。図８のように、カバー１２の内部Ｂ１を空気が流れる方向Ｄ１において、制御部１６が排水口６７よりも下流に配置されていても、水分を含む空気が制御部１６に触れることを抑制可能である。
【００６９】
なお、図８に示すカバー１２の上壁３３は、図２に示すリブ７１を備えていてもよいし、リブ７１を備えていなくてもよい。さらに、図８に示す排水管１０１は、図６に示すカバー１２の内部Ｂ１に設けることも可能である。
【００７０】
空気圧縮機のいくつかの実施形態において開示した事項と、請求項に記載された事項との関係の一例を説明する。空気圧縮機１０は、気体圧縮機の一例であり、空気は、気体の一例である。第１圧縮部１４は、第１圧縮部の一例であり、第２圧縮部１５は、第２圧縮部の一例である。第１シリンダ３６は、第１シリンダの一例であり、第２シリンダ４５は、第２シリンダの一例である。第１圧縮室４１は、第１圧縮室の一例である。第２圧縮室５０は、第２圧縮室の一例である。第１ピストン４０は、第１ピストンの一例である。第２ピストン４９は、第２ピストンの一例である。シール部材８３は、シールリングの一例である。ピストンリング５４は、ピストンリングの一例である。第１コネクティングロッド３９及び第２コネクティングロッド４８は、変換部の一例である。
【００７１】
送気部１０２は、送気部の一例であり、水分除去装置６２は、水分除去装置及び圧力低下装置の一例である。中間接続管８４は、バイパスの一例であり、カバー１２はカバーの一例である。排水管１０１は、排水管の一例であり、制御部１６は制御部の一例である。冷却ファン２８は冷却装置の一例であり、リブ７１はガイド部の一例である。電動モータ１３は、モータの一例であり、クランクケース２４は、ハウジングの一例である。回転軸２５は、回転要素の一例である。クランプ６８，６９は、支持部材の一例である。
【００７２】
気体圧縮機は、図面を参照して開示した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、モータは、電動モータ、油圧モータ、空気圧モータ、エンジンの何れでもよい。水分除去装置を支持する支持部材は、クランプ、ブラケット、フレームなどを含む。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。
【００７３】
第２圧縮部は、第１圧縮部で圧縮された空気を更に圧縮できる構造であればよい。例えば、第２ピストンと第２コネクティングロッドとが一体に設けられ、第２ピストン及び第２コネクティングロッドが、第２シリンダに対して揺動可能であってもよい。第１圧縮部または第２圧縮部において、ピストンとコネクティングとが一体である例は、第１構造及び第２構造を含む。第１構造は、ピストンとコネクティングロッドとが一体成形されているものである。第２構造は、ピストンとコネクティングロッドとが固定要素を介して接続されているものである。固定要素は、ねじ部材、接着剤を含む。
【００７４】
圧縮部は、３箇所以上あってもよい。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でもよい。
【００７５】
制御部は、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。
【符号の説明】
【００７６】
１０…空気圧縮機、１２…カバー、１３…電動モータ、１４…第１圧縮部、１５…第２圧縮部、１６…制御部、２４…クランクケース、２８…冷却ファン、３６…第１シリンダ、３９…第１コネクティングロッド、４０…第１ピストン、４１…第１圧縮室、４５…第２シリンダ、４８…第２コネクティングロッド、４９…第２ピストン、５０…第２圧縮室、５４…ピストンリング、６２…水分除去装置、６８，６９…クランプ、７１…リブ、８３…シール部材、８４…中間接続管、１０１…排水管、１０２…送気部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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