(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮ピストンを往復動可能に収容した複数の圧縮シリンダと、
前記各圧縮シリンダを個別に適時無負荷状態に切替えるアンロード機構と、
単一の又は相互に連動する複数のクランク軸より、クランクピンを介して前記各圧縮ピストンを往復運動可能に連結するクランク機構と、
前記クランク軸を回転駆動する駆動モータと、
前記各圧縮シリンダ内で圧縮した圧縮空気を排気する排気口を連通する圧縮空気用マニホールドと、
前記圧縮空気用マニホールド内に気圧測定センサと、
前記気圧測定センサにより測定される圧縮用マニホールド内の気圧測定値に基づいて、前記アンロード機構を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置が、段階的に設定した所定の圧力値に対応してアンロード機構を稼動させ、所定の圧縮シリンダを無負荷状態に切替えるものであり、気圧測定値の上昇に伴って、作動する圧縮シリンダの数を段階的に減らすようにしたことを特徴とするコンプレッサ。
【請求項２】
圧縮ピストンを往復動可能に収納した２つの圧縮シリンダを、各シリンダヘッドを外側に向けた状態で同一シリンダ軸線上に配設した圧縮シリンダユニットと、
前記各圧縮シリンダを個別に適時無負荷状態に切替えるアンロード機構と、
前記圧縮シリンダユニットにそれぞれ備えられ、各シリンダユニットの２つのピストンを連結すると共に、シリンダユニットの軸線に沿って直線往復動する複数のピストンロッドと、
前記各シリンダユニットのシリンダ間で、シリンダ軸線にそのピッチ円の中心軸を直交すると共に、シリンダ軸線と平行に固定的に配設した内周太陽歯車と、前記内周太陽歯車のピッチ円直径の二分の一のピッチ円直径を有し、噛合して自転及び公転可能に配設した遊星歯車と、前記内周太陽歯車のピッチ円の中心軸回りに回転自在に配設されるクランク軸と、前記クランク軸の半径方向に突設し前記遊星歯車の自転軸を回転自在に支持する腕部とを有し、前記遊星歯車のピッチ円の円周上において前記ピストンロッドの中間部をピン係合するクランク機構と、
前記クランク軸を回転駆動する駆動モータと、
前記各圧縮シリンダ内で圧縮した圧縮空気を排気する排気口を連通する圧縮空気用マニホールドと、
前記圧縮空気用マニホールド内に気圧測定センサと、
前記気圧測定センサにより測定される圧縮用マニホールド内の気圧測定値に基づいて、前記アンロード機構を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置が、段階的に設定した所定の圧力値に対応してアンロード機構を稼動させ、所定の圧縮シリンダを無負荷状態に切替えるものであり、気圧測定値の上昇に伴って、作動する圧縮シリンダの数を段階的に減らすようにしたことを特徴とするコンプレッサ。
【請求項３】
前記駆動モータの出力軸にフライホイールを設け、前記アンロード機構が、コンプレッサ始動時に所定時間、前記各圧縮シリンダを無負荷状態とするように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のコンプレッサ。
【請求項４】
前記アンロード機構が、前記圧縮シリンダの各吸気弁を電磁開閉弁で構成して、各吸気弁をそれぞれ個別に適時開放状態に切替えるものであることを特徴とする請求項１乃至３記載のコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に塗料吹付機用に適したコンプレッサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示すように、コンプレッサは、例えば、ヘッド部に吸気弁Ｃ２と排気弁Ｃ３を備える圧縮シリンダＣに往復動可能に収納された圧縮ピストンＣ１を、クランク装置Ｄを介して電磁モータＭで往復動させて圧縮空気を作成する。コンプレッサの圧縮シリンダＣの容量と、モータＭの定格は、用途に応じて定められる。例えば、圧縮シリンダＣの容量は、その用途において最大に必要な空気量を確保できるように設定する。モータＭの定格は、モータＭの許容範囲内で、必要な圧力の圧縮空気を作成できるように、前記の圧縮シリンダＣの容量に対して、使用中の最大の空気圧の圧縮空気が作成できるようにモータＭの定格を選定する。
【０００３】
例えば、コンプレッサは、外壁塗装作業において、塗料吹付機に塗料吹付け用の空気を供給する用途に用いられる。この場合、圧縮シリンダＣの容量は、塗料の吹付けに消費される空気量が確保できるように設定する。また、塗料の吹付けでは、特に、塗料の吹出し始めに高い圧力が必要となるので、モータＭの定格は、吹出し始めに必要な空気圧に応じて設定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、塗料は、種類によって粘性度が異なる。例えば、建築用の塗料の一種であるボンタイルは粘性度が比較的高い。ボンタイルは、吹出し始めにより高い空気圧が必要で、また、吹出し中により多くの空気量が必要である。
【０００５】
例えば、実機では、ボンタイルは、吹出し始めに約７ｋｇ／ｃｍ2 の空気圧が必要であり、また、吹出し中は、約２００ｌ／ｍｉｎの空気量が必要であることが確認されている。
【０００６】
このためボンタイル吹付用の塗料吹付機は、２００ｌ／ｍｉｎの空気量に対応する大きさのシリンダ容量を備え、かつ、このシリンダ容量の圧縮シリンダに対して、７ｋｇ／ｃｍ2の空気圧 の空気を作成できるモータを備えたコンプレッサを有する。従って、ボンタイル吹付用の塗料吹付機は、２００ｌ／ｍｉｎの空気量を確保し得る程度のシリンダ容量を備える圧縮シリンダに対して、７ｋｇ／ｃｍ2の空気圧の空気を作成できるように、２００Ｖで使用可能な定格モータを 備えたコンプレッサが用いられる。しかし、２００Ｖの定格モータは２００Ｖの電源が必要であり、かかる電源が無い場合は発電機やバッテリーがいる。
【０００７】
他方、家庭用の定格電源（１００Ｖ）で使用可能な定格モータ（１００Ｖ、１３Ａ）は、馬力が不足するため、２００ｌ／ｍｉｎの空気量を確保し得る程度のシリンダ容量を備える圧縮シリンダに対して、７ｋｇ／ｃｍ2 の空気圧の空気を作成することができず、また、７ｋｇ／ｃｍ2 の空気圧の空気を作成するためには、圧縮シリンダのシリンダ容量を小さくする必要があり、８０ｌ／ｍｉｎ程度の空気量しか確保できない。
【０００８】
また、２００Ｖの定格モータを備えるコンプレッサは、塗料の吹出し中に空気圧が下がるため、塗料吹出し中はモータに余裕があり、モータの能力を十分に活用できていない。
【０００９】
そこで、本発明は、より小型の定格モータで作動し、かつ、ボンタイル等の粘性度の高い塗料用の吹付機に適したコンプレッサを作成することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンプレッサは、圧縮ピストンを往復動可能に収容した複数の圧縮シリンダと、前記各圧縮シリンダを個別に適時無負荷状態に切替えるアンロード機構と、単一の又は相互に連動する複数のクランク軸より、クランクピンを介して前記各圧縮ピストンを往復運動可能に連結するクランク機構と、前記クランク軸を回転駆動する駆動モータと、前記各圧縮シリンダ内で圧縮した圧縮空気を排気する排気口を連通する圧縮空気用マニホールドと、前記圧縮空気用マニホールド内に気圧測定センサと、前記気圧測定センサにより測定される圧縮用マニホールド内の気圧測定値に基づいて、前記アンロード機構を制御する制御装置とを備え、前記制御装置が、段階的に設定した所定の圧力値に対応してアンロード機構を稼動させ、所定の圧縮シリンダを無負荷状態に切替えるものであり、気圧測定値の上昇に伴って、作動する圧縮シリンダの数を段階的に減らすようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のコンプレッサは、圧縮ピストンを往復動可能に収納した２つの圧縮シリンダを、各シリンダヘッドを外側に向けた状態で同一シリンダ軸線上に配設した圧縮シリンダユニットと、前記各圧縮シリンダを個別に適時無負荷状態に切替えるアンロード機構と、前記圧縮シリンダユニットにそれぞれ備えられ、各シリンダユニットの２つのピストンを連結すると共に、シリンダユニットの軸線に沿って直線往復動する複数のピストンロッドと、前記各シリンダユニットのシリンダ間で、シリンダ軸線にそのピッチ円の中心軸を直交すると共に、シリンダ軸線と平行に固定的に配設した内周太陽歯車と、前記内周太陽歯車のピッチ円直径の二分の一のピッチ円直径を有し、噛合して自転及び公転可能に配設した遊星歯車と、前記内周太陽歯車のピッチ円の中心軸回りに回転自在に配設されるクランク軸と、前記クランク軸の半径方向に突設し前記遊星歯車の自転軸を回転自在に支持する腕部とを有し、前記遊星歯車のピッチ円の円周上において前記ピストンロッドの中間部をピン係合するクランク機構と、前記クランク軸を回転駆動する駆動モータと、前記各圧縮シリンダ内で圧縮した圧縮空気を排気する排気口を連通する圧縮空気用マニホールドと、前記圧縮空気用マニホールド内に気圧測定センサと、前記気圧測定センサにより測定される圧縮用マニホールド内の気圧測定値に基づいて、前記アンロード機構を制御する制御装置とを備え、前記制御装置が、段階的に設定した所定の圧力値に対応してアンロード機構を稼動させ、所定の圧縮シリンダを無負荷状態に切替えるものであり、気圧測定値の上昇に伴って、作動する圧縮シリンダの数を段階的に減らすようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記駆動モータの出力軸にフライホイールを設け、アンロード機構が、コンプレッサ始動時に所定時間、前記各圧縮シリンダを無負荷状態とするように構成することが好ましい。
【００１３】
例えば、前記アンロード機構は、前記圧縮シリンダの各吸気弁を電磁開閉弁で構成して、各吸気弁をそれぞれ個別に適時開放状態に切替えるものとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るコンプレッサについて図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すように、本発明の第一実施形態に係るコンプレッサは、後述するアンロード機構Ａ（図５参照）を備える複数の圧縮シリンダＣを、クランク軸Ｅに設けられたクランク装置Ｄを介して一つのモータＭに連結したもので、各圧縮シリンダＣで作成される圧縮空気を圧縮空気用マニホールドＢでまとめた構成を有するもので、本発明の基本的な構成を備えるものである。
【００１６】
モータＭは、所定の定格モータである。圧縮シリンダＣは、内部に圧縮ピストンＣ１を往復動可能に収容したものである。圧縮ピストンＣ１は、ピストンロッドＣ２及びクランク装置Ｄを介してモータＭに連結駆動されて往復動する。アンロード機構Ａは、圧縮空気用マニホールドＢ内の気圧測定値に基づいて作動し、各圧縮シリンダＣを個別に適時無負荷状態にするものである。なお、この実施形態において、各圧縮シリンダＣは、モータＭの負担がクランク軸Ｅの各位相で均等に分散されるように、圧縮シリンダＣ１がそれぞれ所定の位相差で作動するように構成されている。
【００１７】
図２を参照し、本実施形態にかかるコンプレッサを、上述したボンタイル吹付用の塗料吹付機に適用する場合について説明する。なお、コンプレッサは、各圧縮シリンダＣの合計のシリンダ容量を２００ｌ／ｍｉｎとし、モータＭを１００Ｖ，１３Ａの定格モータとする。
【００１８】
１００Ｖ，１３ＡのモータＭは、４ｋｇ／ｃｍ2 より低い圧縮空気を作成するのであれば、合計のシリンダ容量を２００ｌ／ｍｉｎとしても、その許容範囲内でコンプレッサを駆動させるできるが、２００ｌ／ｍｉｎのシリンダ容量に対して、４ｋｇ／ｃｍ2 よりも高い圧縮空気を作成する場合は、オーバーロードとなる可能性がある。
【００１９】
以下、このコンプレッサの動作を経時的に説明する。
【００２０】
図２中のｘ１に示すように、コンプレッサは、始動時に所定時間だけ全てのアンロード機構Ａを作動させて、全ての圧縮シリンダＣを無負荷状態とする。これは、コンプレッサを空転させて、モータＭに掛かる負荷をできるだけ小さくし、始動時におけるモータＭのオーバーロードを抑止することを目的とする。
【００２１】
次に、塗料吹付機が吹出し始めに必要な約７ｋｇ／ｃｍ2 の空気圧を作成する場合について説 明する。
【００２２】
図２中のｘ２に示すように、このコンプレッサは、まず、全てのアンロード機構Ａを解除して、全ての圧縮シリンダＣを作動させて、より多くの圧縮空気を圧縮空気用マニホールドＢ内に送る。これは、コンプレッサのシリンダ容量を最大にして作動させ、早期に圧縮空気用マニホールドＢ内の空気圧を上昇させるためである。
【００２３】
そして、図２中のｘ３に示すように、圧縮空気用マニホールドＢ内の空気圧が、４ｋｇ／ｃｍ2 を超えた時に、このコンプレッサは、アンロード機構Ａを個別に作動させて、作動させる圧縮シリンダＣの数を減らし、全体のシリンダ容量を小さくして、７ｋｇ／ｃｍ2 の圧縮空気を作成する。これは、コンプレッサのシリンダ容量を縮小して作動させ、モータＭの許容範囲内で７ｋｇ／ｃｍ2 の圧縮空気を作成するためである。例えば、１００Ｖ，１３Ａの定格モータＭがオーバーロードしないように、作動している圧縮シリンダＣの合計のシリンダ容量を８０ｌ／ｍｉｎ以下にして７ｋｇ／ｃｍ2の圧縮空気を作成する。
【００２４】
次に、図２中のｘ４に示すように、圧縮空気用マニホールドＢ内の空気圧が、７ｋｇ／ｃｍ2 に達した場合は、再び全てのアンロード機構Ａを作動させて、コンプレッサを空転させる。これは、７ｋｇ／ｃｍ2 以上の圧縮空気を作ることで、モータＭがオーバーロードするのを防止する ためである。コンプレッサは、塗料の吹出しが始まるまで空転して待機する。
【００２５】
次に、ボンタイルの吹出しが始まると、圧縮空気用マニホールドＢ内の気圧が徐々に下がり始めるが、コンプレッサは圧縮空気用マニホールドＢ内の気圧を所定の気圧以上に維持するため、再び作動して圧縮空気用マニホールドＢ内に圧縮空気を供給する。
【００２６】
このとき、図２中のｘ５に示すように、圧縮空気用マニホールドＢ内の気圧が４ｋｇ／ｃｍ2 以下になるまでは、コンプレッサはアンロード機構Ａを個別に作動させて、シリンダ容量を縮小して作動し、モータＭがオーバーロードするのを抑止する。また、図２中のｘ６に示すように、圧縮空気用マニホールドＢ内の気圧が４ｋｇ／ｃｍ2 よりも低くなると、コンプレッサは全部のアンロード機構Ａを解除させて全圧縮シリンダＣを作動して、塗料吹付機が塗料吹出し中に必要な２００ｌ／ｍｉｎの空気量を確保する。
【００２７】
このように、このコンプレッサは、アンロード機構Ａを備える複数の圧縮シリンダＣを１つのモータで作動させることにより、圧縮シリンダＣを個別に適時無負荷状態にすることができ、コンプレッサ全体としてのシリンダ容量を、コンプレッサの使用状況に応じて適切に変化させて、モータＭがオーバーロードしないように作動させることができる。
【００２８】
以下、本発明に係るコンプレッサの具体的実施形態を説明する。
【００２９】
図３に示すように、このコンプレッサは、モータ１０と、圧縮シリンダユニット２０（図４参照）と、アンロード機構４０（図６参照）と、制御装置４５（図６参照）と、クランク装置５０（図７参照）とを主要な構成要素として備える。このコンプレッサは、ボンタイル吹付用の塗料吹付機に適用したものである。
【００３０】
モータ１０は、例えば、１００Ｖの家庭用定格電源で使用可能な１００Ｖ，１３Ａの定格モータである。モータ１０の出力軸１１は、フライホール１２を備え、クランク装置５０のクランク軸５１に動力伝達可能に連結したものである。
【００３１】
圧縮シリンダユニット２０は、図４に示すように、水平に設定した同一のシリンダ軸線Ｌ上に、それぞれシリンダヘッドを外側に向けて、２つの圧縮シリンダ２１を対向配置したものである。各圧縮シリンダ２に往復動可能に収容した圧縮ピストン２２は、同周期にて１８０°の位相差で往復動するように、それぞれピストンロッド２３に枢支連結したものである。２つの圧縮シリンダは、１００Ｖ，１３Ａの定格モータで作動したときに、合わせて約２００ｌ／ｍｉｎの空気量が確保できる大きさのシリンダ容量を備える。
【００３２】
図５に示すように、各圧縮シリンダ２１は、シリンダ軸線Ｌに対する中心部と周辺部にそれぞれ仕切って排気室２５と吸気室２４を設けるヘッドカバー２６を備える。吸気室２４は、吸気弁２７と、シリンダ内部に開口する内部吸気口３２と、外部に開口する外部吸気口２８を有する。排気室２５は、排気弁３４と、シリンダ内部に開口する内部排気口３６と、外部に開口する外部排気口３５を有する。
【００３３】
図５に示すように、吸気室２４には、２つの吸気弁２７がシリンダ軸線を挟んだ水平対向位置に設けられる。外部吸気口２８は、各吸気弁２７の近傍に開口するように、ヘッドカバー２６の側壁に形成される。吸気弁２７は、弁部２９と、ロッド部３０と、スプリング３１を主要構成部材として有する。
【００３４】
弁部２９は、内部吸気口３２のシリンダ内部側に配設する。ロッド部３０は、弁部２９から内部吸気口３２を通ってヘッドカバー２６を貫通して外側に突出した状態で、弁部２９に一体的に構成する。ロッド部３０は、シリンダヘッド外側の端部の所定位置に固定的に設けられたスプリング止部３３を有する。図５中２点鎖線で示すスプリング３１は、コイルばねであり、ロッド部３０のスプリング止部３３とヘッドカバー２６との間に嵌挿する。スプリング３１は、ロッド部３０及び弁部２９をシリンダの外側に引張り、弁部２９を所定の力でシリンダの内部吸気口３２に押付ける。また、シリンダ２１の内壁には、圧縮ピストン２２が上死点に移動したときに弁部２９と圧縮ピストン２２が干渉しないように、吸気弁２７が所定の位置よりも開かないようにするための段差２１ａが設けられている。
【００３５】
この吸気弁２７は、圧縮ピストン２２が上死点から下死点に移動する際に、外気圧によって押し開かれ、圧縮ピストン２２が下死点から上死点に移動する際は、シリンダ内部の空気圧により閉じられる自動弁である。
【００３６】
排気室２５は、ヘッドカバー２６のシリンダ軸線Ｌに沿った中心部に外部排気口３５を有する。各圧縮シリンダ２１の排気室２５の外部排気口３５は、排気管１３によりそれぞれ排気用マニホールド１４（図３参照）に連通する。従って、各圧縮シリンダ２１で作成された圧縮空気は、排気用マニホールド１４内で纏められて所定の用途に利用される。
【００３７】
また、排気室２５は、シリンダヘッドのシリンダ軸線Ｌに沿った中心部に形成した内部排気口３６に排気弁３４を備える。排気弁３４は、弁部３７と、ロッド部３８と、スプリング３９を主要構成部材として備える。
【００３８】
弁部３７は、シリンダの内部排気口３６の外側に配設する。ロッド部３８は、例えば、３本のロッドを弁部３７の周縁に均等に配し、弁部３４からヘッドカバー２６に気密性を確保しつつ貫通させて設ける。図５中２点鎖線で示すスプリング３９は、ロッド部３８の弁部３７とヘッドカバー２６の間に嵌挿する。スプリング３９は、弁部３７をシリンダの内部排気口３６に所定の力で押付ける。
【００３９】
排気弁３４は、圧縮ピストン２２が上死点から下死点に移動する際に、圧縮空気用マニホールド１４内の空気圧によって閉じられる。また排気弁３４は、圧縮ピストン２２が下死点から上死点に移動する際に、圧縮シリンダ２１内の空気圧が圧縮空気用マニホールド１４の空気圧よりも高くなった場合に押し開かれて、圧縮空気を圧縮空気用マニホールド１４へ排気する。
【００４０】
アンロード機構４０は、図５及び図６に示すように、各圧縮シリンダ２１の吸気弁２７に取付けられて、吸気弁２７を適時開放状態にする機構である。アンロード機構４０は、プッシュレバー４１と、レバー操作ロッド４２と、ソレノイド４３とを備える。
【００４１】
プッシュレバー４１は、ヘッドカバー２６のシリンダ軸線方向に突設したプッシュレバー取付部４４に、一端４１ａをピン係合により揺動自在に取付けた断面略コの字型の片材である。プッシュレバー４１は、揺動面４１ｂが吸気弁２７のスプリング止部３３に当接するように配設する。レバー操作ロッド４２は、鉄製の丸棒で、プッシュレバー４１の揺動する端部に、一端４２ａをピン係合で取付け、他端４２ｂをソレノイド４３内に挿入したものである。ソレノイド４３は、電磁石で構成され、電磁力の作用によってソレノイド４３内に挿入されたレバー操作ロッド４２を引張るように構成したものである。ソレノイド４３は、後述する制御装置４５の電気的信号に基づいて適時ＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００４２】
アンロード機構４０は、図６中の破線で示すようにソレノイド４３の電磁力でレバー操作ロッド４２を引張り、プッシュレバー４１をシリンダ側に回動させることによって、吸気弁２７を圧縮シリンダ２１内に押込み、吸気弁２７を開放した状態に維持する。圧縮シリンダ２１の吸気弁２７が開放維持されているときは、空気が圧縮シリンダ２１内に自由に出入りできるので、当該圧縮シリンダ２１では圧縮空気が作成されない。そして、当該圧縮シリンダ２１で圧縮空気が作成されない分だけ、モータ１０に掛かる負荷が小さくなる。すなわち、アンロード機構４０は、吸気弁２７を適時開放した状態として、コンプレッサの圧縮シリンダ２１を個別に無負荷状態とすることにより、モータ１０の負担を軽減するものである。
【００４３】
図６に示すように、制御装置４５は、圧縮空気用マニホールド１４内に設けた気圧測定センサ４６（図３参照）及びタイマー４７に基づいて、各圧縮シリンダ２１に設けたアンロード機構４０を電気的にＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００４４】
図２に示すように、本実施形態では、制御装置４５は、４ｋｇ／ｃｍ2 と７ｋｇ／ｃｍ2 に２段階に設定された圧力値に基づいて、２つの圧縮シリンダ２１を適時無負荷状態に切替える。
【００４５】
すなわち、制御装置４５は、圧縮空気用マニホールド１４内の気圧が４ｋｇ／ｃｍ2未満のと きに、両方のアンロード機構４０をＯＦＦにして、両方の圧縮シリンダを作動状態にし、コンプレッサのシリンダ容量を最大にして作動させる。また、制御装置４５は、圧縮空気用マニホールド１４内の気圧が４ｋｇ／ｃｍ2以上７Ｋｇ／ｃｍ2未満のときに、片側のアンロード機構４０  をＯＮにし、当該片側の圧縮シリンダを無負荷状態とし、コンプレッサのシリンダ容量を縮小して作動させる。また、制御装置４５は、圧縮空気用マニホールド１４内の気圧が７ｋｇ／ｃｍ2 以上のときに、両方のアンロード機構４０をＯＮにし、両方の圧縮シリンダを無負荷状態にし、コンプレッサを空転させる。
【００４６】
また、制御装置４５は、タイマー４７を備え、図２に示すように、コンプレッサ始動時において、両方のアンロード機構４０をＯＮにし、所定時間だけコンプレッサを空転させる。これは、コンプレッサを空転させて負荷を軽減した状態でモータ１０を始動させるためである。これにより、コンプレッサは、フライホール１２に十分に慣性力が貯えられてから圧縮空気を作成するので、始動時におけるモータ１０のオーバーロードを抑止することができる。
【００４７】
図６に示すように、クランク装置５０は、モータ１０の回転運動をピストンロッド２３の直線往復運動に変換するものである。クランク装置５０は、軸受５２を介してクランクケース５３内に回転可能に軸支し、前述のモータ１０の出力軸１１にフライホイール１２を介して連結したクランク軸５１と、ピストンロッド５４に連結した連結ピン５５と、これらクランク軸５１と連結ピン５５との間に介装される遊星歯車機構５６とを備える。
【００４８】
以下、図４，７に基づいてこの遊星歯車機構５６を説明する。
【００４９】
前記遊星歯車機構５６は、内周面に歯を形成した内周太陽歯車５７と外周面に歯を形成した遊星歯車５８を主要な構成部材とする。
【００５０】
内周太陽歯車５７は、その中心軸５７ａが前記シリンダ軸線Ｌに直交し、かつ、中心軸５７ａがクランク軸５１の回転中心と一致するように、クランクケース５３に固定的に配設する。
【００５１】
遊星歯車５８は、そのピッチ円直径が内周太陽歯車５７のピッチ円直径の１／２であり、この内周太陽歯車５７の内周に沿って転動するように配設する。遊星歯車５８は、その中心に自転軸６０が軸受６１を介して回転可能に枢支連結されるとともに、自転軸６０の軸端に回転慣性力を付与するカウンタバランサ６２が一体形成される。
【００５２】
遊星歯車５８の自転軸６０は、クランクピンとなり、クランク軸５１から半径方向に突設した腕部５１ａに軸支される。
【００５３】
連結ピン５５は、カウンターバランサ６２の側面において、遊星歯車５８のピッチ円５８ｃの直径がシリンダ軸線Ｌと一致するときに、内周太陽歯車５７のピッチ円と遊星歯車５８のピッチ円との接点に対応する位置に設けられる。連結ピン５５は、軸受を介してコンプレッサのピストンロッド２３の一端を回転可能に枢支連結する。
【００５４】
図６に示すように、このクランク装置５０は、前述の構成により、クランク軸５１の回転中心から遊星歯車５８の自転軸６０までの距離と、遊星歯車５８の自転軸６０からピストンロッド８を連結する連結ピン５５までの距離が等しく、また、遊星歯車５８が１回公転する毎に２回自転するので、この連結ピン５５は、遊星歯車５８が１回公転する毎にシリンダ軸線Ｌ上で直線往復運動することになる。このため、ピストンロッド２３が、シリンダ軸線Ｌに対してほとんど揺動することなく直線往復運動するので、圧縮ピストン２１に半径方向横向きの力がほとんど作用せず、いわゆるピストンスラップが生じ難くて振動・騒音・キャビテーション・摩耗損失などが大幅に低減される。
【００５５】
なお、ピストンロッド２３の往復動の範囲は、圧縮シリンダ２１の上死点と下死点の距離に等しく、そのため、内周太陽歯車５７のピッチ円直径は、圧縮シリンダ２１の上死点と下死点の距離に等しく設定される。
【００５６】
また、この場合、両方の圧縮ピストン２２のピストンロッド２３は原理的には一体の連続ロッドで構成することが可能であるが、本実施形態では、ピン６３による中折れ可能な連結構造とすることにより、各部の寸法誤差を吸収して圧縮ピストン３および膨張ピストン２４の往復運動をスムーズなものとしている。
【００５７】
以下、図２を参照しつつ本実施形態のコンプレッサの作用を説明する。
【００５８】
図２中のｘ１で示すように、本実施形態のコンプレッサは、タイマー４７に基づいて、制御装置４５が、始動時において所定時間だけ両方のアンロード機構４０を作動させる。これにより、コンプレッサは、始動後の所定時間だけ空転し、フライホイール１２に十分な慣性力が得られた後で、コンプレッサが作動するから、始動時におけるモータ１０のオーバーロードが抑止される。
【００５９】
次に、図２中のｘ２で示すように、本実施形態のコンプレッサは、ボンタイルの吹出しに必要な７ｋｇ／ｃｍ2の圧縮空気を作成する際は、まず、気圧センサ４６に基づいて圧縮空気用マニ ホールド１４内の気圧が４ｋｇ／ｃｍ2より低い場合に、制御装置４５が、両方のアンロード機 構４０を解除し、両方の圧縮シリンダ２１で圧縮空気を作成する。これにより、コンプレッサは最大のシリンダ容量で作動し、モータ１０の許容範囲内で、より多くの圧縮空気を作成するように作動する。
【００６０】
次に、図２中のｘ３で示すように、本実施形態のコンプレッサは、気圧センサ４６に基づいて圧縮空気用マニホールド１４内の気圧が４ｋｇ／ｃｍ2以上で７ｋｇ／ｃｍ2より低い場合に、  制御装置４５が片側のアンロード機構４０を作動させ、当該片側の圧縮シリンダ２１を無負荷状態とする。これにより、コンプレッサはシリンダ容量を縮小して作動し、作成する圧縮空気の量を少なくして、モータ１０の許容範囲内でより高い圧力の空気を作成するように作動する。
【００６１】
次に、図２中のｘ４で示すように、本実施形態のコンプレッサは、制御装置４５は、気圧センサ４６に基づいて圧縮空気用マニホールド内の気圧が７ｋｇ／ｃｍ2となり、ボンタイルを吹出 すことが可能となった場合に、制御装置４５が両方のアンロード機構４０を作動させて、両方の圧縮シリンダ２１を無負荷状態として、モータ１０のオーバーロードを防止する。
【００６２】
その後、ボンタイルの吹出しが始まると、圧縮空気用マニホールド１４内の気圧が７ｋｇ／ｃｍ2から徐々に低くなる。図２中のｘ５で示すように、制御装置４５は、圧縮空気用マニホール ド１４内の気圧が７ｋｇ／ｃｍ２未満４ｋｇ以上では、片方のアンロード機構４０を作動させコンプレッサのシリンダ容量を縮小させて作動し、モータ１０のオーバーロードを抑止する。また、図２中のｘ６で示すように、制御装置４５は、圧縮空気用マニホールド１４内の気圧が４ｋｇ未満ではアンロード機構４０を両方とも解除し、コンプレッサを最大のシリンダ容量で作動させて、吹出し中に必要な２００ｌ／ｍｉｎの空気量を確保する。
【００６３】
このように、本実施形態のコンプレッサは、２つの圧縮シリンダを備え、各圧縮シリンダを、例えば、圧縮空気用マニホールド内の空気圧に基づいて、適時無負荷状態に切替えるように構成したので、通常の同程度のシリンダ容量を備えるコンプレッサに比べてより小さい定格モータで作動させることができる。このため、吹出し始めに高い空気圧が必要で、かつ、吹出し中により多くの空気量が必要な塗料吹付機用のコンプレッサとして好適である。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明のコンプレッサは、上記の実施形態のものに限定されない。
【００６５】
例えば、アンロード機構は、吸気弁をロッド部に直接ソレノイドを設けた電磁開閉弁とするなど、吸気弁を種々の電磁開閉弁として構成することができる。また、アンロード機構は、吸気弁とは別個に独立したアンロード用の電磁開閉弁を圧縮シリンダに設けても良い。
【００６６】
また、上記実施形態では、水平に対向配置した圧縮シリンダユニットに遊星歯車機構を備えるクランク装置を有するコンプレッサを示したが、本発明のコンプレッサは、これに限定されない。
【００６７】
【発明の効果】
本発明に係るコンプレッサは、複数の圧縮シリンダを備え、各圧縮シリンダを個別に適時無負荷状態に切替えるアンロード機構を設けたので、シリンダ容量を適時変更することで、コンプレッサをより小型の定格モータで作動させることができる。
【００６８】
また、本発明のコンプレッサは、圧縮ピストンを往復動可能に収納した２つの圧縮シリンダを、各シリンダヘッドを外側に向けた状態で同一シリンダ軸線上に配設した圧縮シリンダユニットと、前記各圧縮シリンダを個別に適時無負荷状態に切替えるアンロード機構と、前記圧縮シリンダユニットにそれぞれ備えられ、各シリンダユニットの２つのピストンを連結すると共に、シリンダユニットの軸線に沿って直線往復動する複数のピストンロッドと、前記各シリンダユニットのシリンダ間で、シリンダ軸線にそのピッチ円の中心軸を直交すると共に、シリンダ軸線と平行に固定的に配設した内周太陽歯車と、前記内周太陽歯車のピッチ円直径の二分の一のピッチ円直径を有し、噛合して自転及び公転可能に配設した遊星歯車と、前記内周太陽歯車のピッチ円の中心軸回りに回転自在に配設されるクランク軸と、前記クランク軸の半径方向に突設し前記遊星歯車の自転軸を回転自在に支持する腕部とを有し、前記遊星歯車のピッチ円の円周上において前記ピストンロッドの中間部をピン係合するクランク機構と、前記クランク軸を回転駆動する駆動モータと、前記各圧縮シリンダ内で圧縮した圧縮空気を排気する排気口を連数する圧縮空気用マニホールドとを有するので、各圧縮シリンダにおいてピストンスラップ等の圧縮ピストンの抵抗が低減され、モータの負担を軽減することができるから、より小型のモータを適用できる。
【００６９】
また、本発明に係るコンプレッサは、アンロード機構が、コンプレッサ始動時に所定時間、前記各圧縮シリンダを無負荷状態とするように構成したので、始動時において、フライホイールが十分な慣性力を得てから各圧縮シリンダで圧縮空気を作成するように作動し、モータのオーバーロードを抑止することができる。
【００７０】
また、本発明に係るコンプレッサは、前記圧縮空気用マニホールド内に備えた気圧測定センサにより、圧縮用マニホールド内の気圧測定値に基づき、段階的に設定された所定圧力値に対応して、所定の圧縮シリンダを無負荷状態に切替えることにより、前記駆動モータの負担を段階的に軽減するように構成したので、駆動モータの許容範囲内でより多くの圧縮空気を作成するように作動させることができる。
【００７１】
また、本発明に係るコンプレッサは、前記アンロード機構が、前記圧縮シリンダの各吸気弁を電磁開閉弁で構成したので、例えば、上記気圧測定センサの気圧測定値に基づく電気的信号によって、各アンロード機構のＯＮ／ＯＦＦ制御を自動的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るコンプレッサの基本構成を示す図。
【図２】  本発明の実施形態に係るコンプレッサの経時的に使用状態を示す図。
【図３】  本発明の実施形態に係るコンプレッサの平面図。
【図４】  本発明の実施形態に係るコンプレッサの圧縮シリンダユニット部分の横断面図。
【図５】  本発明の実施形態に係るコンプレッサのシリンダヘッド部分の横断面図。
【図６】  本発明の実施形態に係るコンプレッサのアンロード機構を示す図。
【図７】  本発明の実施形態に係るコンプレッサのクランク装置の概略図。
【図８】  従来のコンプレッサを示す図。
【符号の説明】
１０  モータ
１４  圧縮空気用マニホールド
２０  圧縮シリンダユニット
２１  圧縮シリンダ
２７  吸気弁
４０  アンロード機構
４１  プッシュレバー
４２  レバー操作ロッド
４３  ソレノイド
４５  制御装置
５０  クランク装置
【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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