JP2000045957A - 圧縮機のアンロード制御装置 - Google Patents

圧縮機のアンロード制御装置

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JP2000045957A
JP2000045957A JP10208791A JP20879198A JP2000045957A JP 2000045957 A JP2000045957 A JP 2000045957A JP 10208791 A JP10208791 A JP 10208791A JP 20879198 A JP20879198 A JP 20879198A JP 2000045957 A JP2000045957 A JP 2000045957A
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JP
Japan
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compressor
motor
power supply
output shaft
supply voltage
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Withdrawn
Application number
JP10208791A
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English (en)
Inventor
Tsukasa Suzuura
司 鈴裏
Mitsusachi Ishikawa
光幸 石川
Mitsuo Ogura
光雄 小倉
Toshifumi Kubota
俊書 久保田
Mitsuhiro Sunaoshi
光広 砂押
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Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型整流子モータ20によりギヤ(22、2
3)減速されて駆動され、駆動軸24と出力軸29が弾
性体26を介して連結されている圧縮機の共振現象によ
る機械部品の破損を防止する。 【解決手段】 整流子モータ20、圧縮部7、空気タン
ク9等からなる圧縮機において、モータ20に供給され
る交流電源1の電源電圧、メインスイッチ2、サーマル
プロテクタ3、圧力スイッチ5のオン、オフ信号を制御
部15にて検出し、起動時、停止時、電源電圧低下時に
アンロード装置16により圧縮部7のアンロード制御を
行い、共振現象を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は小型整流子モータを
駆動源とし、減速ギヤを介して運転される圧縮機のアン
ロード制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】圧縮機のアンロード制御は、起動時また
は電源電圧低下時にモータが過負荷となるのを防止する
ために、吸気弁を強制的に開放し吸い込んだ空気を殆ど
圧縮せずに吸気弁から吐出するようにして負荷軽減運転
をさせるもので周知の技術であると共にこれはモータが
例えばインダクションモータ等の起動トルクが小さいモ
ータを採用したために必要となる技術である。
【0003】図2は上記した小型整流子モータを駆動源
とし減速ギヤを介して運転される圧縮機を示すもので、
本出願人が先に出願した特願平9−357249号で提
案したものである。今これを説明する。
【0004】小型整流子モータ20の回転は、モータ軸
の先端に設けられたピニオン22と噛合うギヤ23を介
してギヤ23が装着された駆動軸24、コイルスプリン
グ26を介して出力軸29に伝達され、出力軸29が回
転することによりコンロッド30を介してピストン32
がシリンダ31内を往復動してシリンダ31内の空気を
圧縮し、圧縮空気はシリンダヘッド33内の図示しない
排気弁等を介して空気タンク等に送られる。コイルスプ
リング26の両端は、夫々駆動軸24及び出力軸29が
固着されたスプリングホルダ25、27に固着されてい
る。出力軸29にはフライホイール28が装着されてい
る。
【0005】圧縮機においては、周知の如く、前記排気
弁が開くまですなわちピストン32が上死点近傍に上昇
するまでシリンダ31内で圧縮される圧縮空気のためピ
ストン32すなわち出力軸29に大きな負荷が加わり、
ピストン32及び出力軸29の速度は小さくなる。また
排気弁が開いた後ピストン32が下降する際には、負荷
が小さくなると共にシリンダ31内の圧縮空気の作用に
よってピストン32が加速され、ピストン32及び出力
軸29の速度は大きくなる。この高トルクでの負荷変動
は、出力軸29の1回転当たり1回発生するため、負荷
変動周波数は出力軸29の回転数と等しくなる。
【0006】前記出願に記載されている如く、コイルス
プリング26を介在させ駆動軸24と出力軸29の回転
角度差を許容できるようにしたことにより、前記負荷変
動が駆動軸24に伝達されるのが阻止され、ピニオン2
2とギヤ23が衝突して騒音を発生するのを防止できる
ようになる。
【0007】前記コイルバネ26の捻りバネ定数は、駆
動モータ20、ギヤ23、駆動軸24、コイルバネ2
6、出力軸29、フライホイール28、コンロッド3
0、ピストン32等から構成される圧縮機軸系の捻りの
固有振動数(以下単に固有振動数という)が前記負荷変
動周波数より小さくなるように設定されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の圧縮機の場
合、上記した如く、固有振動数が負荷変動周波数より小
さくなるように設定されているため、圧縮機の起動、停
止のたびに固有振動数と負荷変動周波数が一致して共振
現象が発生し、ピニオン22、ギヤ23の摩耗、破損等
機械部品の損傷及び大きな騒音が発生するという問題が
ある。更に整流子モータ20は電源電圧の変動等によっ
て回転数が変動しやすいため、電源電圧が低下すると、
負荷変動周波数が低下して固有振動数付近を通過するよ
うになって共振現象を発生してしまい上記と同じ問題を
発生する。
【0009】本発明の目的は、起動時、停止時、電源電
圧低下時等の低回転数領域においても、共振現象を発生
させず、機械部品の損傷及び騒音の発生を防止すること
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、起動時、停
止時、電源電圧低下時に吸気弁を強制開放し、アンロー
ド運転を行うことにより達成される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下一実施形態を示した図面を参
照して本発明を説明する。図1において、交流電源1
は、圧縮機の起動、停止操作を行うメインスイッチ2、
整流子モータ20(以下単にモータという)の焼損を防
止するサーマルプロテクタ3、空気タンク9内の圧力を
検出する圧力検出器4により開閉される圧力スイッチ5
を介してモータ)20に接続される。モータ20の回転
は、上記した如く、シリンダ31、ピストン32等から
構成される圧縮部7にて往復動に変換され、圧縮部7は
エアフィルタ8から吸気された空気を圧縮して圧縮空気
を空気タンク9に送る。空気タンク9内の圧縮空気は、
減圧弁12、カプラソケット14を介して例えば空気釘
打機等のエア工具に供給される。10は空気タンク9の
圧力過多による破損を防止するために設けられた安全
弁、11は空気タンク9に蓄積されたドレンを排出する
ドレンコック、13は減圧弁12により減圧された圧縮
空気の圧力を検出する圧力計である。後述する制御部1
5は交流電源1の電源電圧値、メインスイッチ2、サー
マルプロテクタ3、圧力スイッチ5の開閉を検出して、
圧縮機の起動時、停止時、電源電圧低下時に後述するア
ンロード装置16により圧縮部7のアンロード運転を行
う。アンロード装置16は、本発明の一実施形態として
は後述する如くプッシュプルタイプのソレノイド53を
用いてシリンダヘッド33内の図示しない吸気弁を強制
開放するものであり、その他いかなる手法を用いても同
等の効果を有する方法であればよい。
【0012】図3は本発明アンロード制御装置の制御回
路の一実施形態を示すものである。なお図1と同じ要素
には同じ符号を付し説明を省略する。交流電源1は上記
した如くメインスイッチ2、サーマルプロテクタ3、圧
力スイッチ5を介してモータ20に接続され、モータ2
0の回転は回転検出手段45により検出される。回転検
出手段45はモータ20の端子電圧を検出してモータ2
0が回転しているかすなわちモータ20がオンまたはオ
フしているかを検出する。整流器46は電源回路48を
介してマイコン52に5Vの電源電圧を供給すると共に
FET51を介してソレノイド53を駆動する。整流器
46の出力電圧を検出して交流電源1の電源電圧を検出
する電圧検出手段47は前記回転検出手段45と共に検
出出力をマイコン52に送る。マイコン52はFET5
1をオンオフすると共に後述する如くFET51のオン
オフデューテイを制御してソレノイド53の駆動電圧を
変化させる。ソレノイド53はFET51のオン時に付
勢されて前記吸気弁を閉じた状態として圧縮部7をロー
ド運転状態とし、FET51のオフ時に消勢されて吸気
弁を開放状態として圧縮部7をアンロード運転状態とす
る。回転検出手段45、電圧検出手段47、電源回路4
8、マイコン52等は前記制御部15を構成する。
【0013】本発明アンロード制御装置の動作を図4の
フローチャートを参照して説明する。図示しない電源プ
ラグを接続するとスタートとなり、マイコン52の初期
設定(ステップS1)後ステップS2においてソレノイ
ド53を消勢し(スタート時はFET51がオフであ
り、ソレノイド53は消勢状態を継続する)、圧縮部7
はオフロード運転状態となる。ステップS3でメインス
イッチ2が投入されてモータ20がオンしたか否かを前
記回転検出手段45の検出出力により判別し、オンして
いればステップS4においてモータオンから0.6秒経
過したか否かを判断し、経過したらステップS5に進
む。ステップS2〜S4において、オフロード運転時状
態が起動時から0.6秒間行われ、この間に負荷変動周
波数が固有振動数付近を通過しても共振現象が起こらな
いようにしている。
【0014】ステップS5において電源電圧を検出して
65V以上か否かを判断し、65V以上ならステップS
6に進み、65V未満ならステップS12に進む。ステ
ップS6においてFET51をオンしソレノイド53を
付勢して吸気弁を閉じオンロード運転状態とする。ステ
ップS7においてモータ20がオンしているか否かを再
度判断し、オフならステップS2に戻ってアンロード運
転状態とし、オンならステップS6から0.1秒経過し
たかを判断(S8)した後ステップS9に進み、FET
51のオンオフデューティを制御してソレノイド53の
駆動電圧を例えば8Vとする。このステップS9は、ソ
レノイド53が一旦駆動された後は小さい電圧で駆動で
きると共にソレノイド53の発熱を小さくするためのス
テップである。
【0015】ステップS10において電源電圧を検出し
て65V以上か否かを再度判断し、65V以上ならステ
ップS11に進み、65V未満ならステップS12に進
む。ステップS11においてモータ20がオンしている
か否かを再度判断し、オフならステップS2に戻ってア
ンロード運転状態とし、オンならステップS10に戻
り、ステップ10、ステップS11を繰り返す。
【0016】ステップS12において、電源電圧が65
V未満に低下し負荷変動周波数が固有振動数付近に低下
して共振現象を発生するのを防止するために、FET5
1をオフしソレノイド53を消勢してオフロード運転状
態とし、この運転状態を3秒間継続させる(ステップS
13)。ステップS14においてモータ20がオフか否
かを判断し、オフならステップS2に戻ってオフロード
運転状態を継続し、オンならステップS15に進んで電
源電圧を検出して電源電圧が70V以上に復帰したらス
テップS6に戻りソレノイド53を付勢してオンロード
運転状態とする。電源電圧が70V未満ならオフロード
運転状態を継続しつつステップS14に戻る。
【0017】上記実施形態によれば、起動時、モータ2
0のオフ時すなわち停止時及び電源電圧低下時にアンロ
ード運転状態としたので、共振状態の発生を防止でき、
機械部品の損傷及び騒音の発生を未然に防止できるよう
になる。また圧縮機は、周知の如く、タンク9内の圧縮
空気の圧力が所定値以上になると圧力スイッチ5が開い
てモータ20が停止し、圧縮空気が使用されて圧力が低
下するとモータ20が再起動するというように、起動、
停止が頻繁に行われ、その都度共振状態が発生するもの
であるが、本発明においては上記した如く共振状態とな
ることがないので、騒音が小さく寿命の長い圧縮機とす
ることが可能となる。更にソレノイド53はその消勢時
にアンロード運転状態となるようにしたので、運転中に
電源プラグが抜かれたとしてもアンロード運転状態とす
ることができ、共振状態となるのを確実に防止できるよ
うになる等の作用効果を奏し得ることができる。
【0018】上記ステップS4における時間0.6秒
は、起動時に負荷変動周波数が固有振動数を通過すると
共に負荷時の定常回転数に到達する前にロード運転状態
となるように設定した値であり、またステップS5、S
10の電源電圧65Vは、その時の負荷変動周波数が固
有振動数近傍となる値であるが、これら値は圧縮機の種
類、電源電圧値等によって変化するものであり、任意に
設定可能のものである。更にステップS17における電
源電圧70Vも、アンロード運転状態及びロード運転状
態とする電源電圧にヒステリシスを持たせるもので、任
意の値に設定できるものである。
【0019】上記実施形態においては、アンロード運転
状態を起動時、停止時及び電源電圧低下時に直ちに行う
と共にタイマにより一定時間行うとしたので構成が簡単
となるが、例えばモータ20の回転数を検出してアンロ
ード運転状態とする回転数及びロード運転状態とする回
転数を設定して制御することにより、正確なアンロード
制御が可能となる。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、駆動軸と
出力軸をコイルバネ等の弾性体で結合し、固有振動数が
負荷変動周波数よりも小さい圧縮機の起動時、停止時及
び電源電圧低下時の共振現象を防止できるようになり、
機械部品の破損を防ぐことができ、結果として長寿命で
騒音の小さい圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明アンロード制御装置の一実施形態を示
す空気及び電気回路図。
【図2】 本発明圧縮機の一実施形態を示す要部の縦断
面図。
【図3】 本発明アンロード制御装置の一実施形態を示
す電気回路図。
【図4】 本発明アンロード制御装置の動作を示すフロ
ーチャート。
【符号の説明】
1は交流電源、2はメインスイッチ、3はサーマルプロ
テクタ、4は圧力検出器、5は圧力スイッチ、7は圧縮
部、8はエアフィルタ、9は空気タンク、10は安全
弁、11はドレンコック、12は減圧弁、13は圧力
計、14はカプラソケット、15は制御部、16はアン
ロード装置、20は整流子モータである。
フロントページの続き (72)発明者 久保田 俊書 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 (72)発明者 砂押 光広 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Fターム(参考) 3H045 AA03 AA12 AA26 BA38 CA09 CA21 DA02 DA14 EA38

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 減速ギヤを介して駆動モータにより回転
    される駆動軸と、駆動軸に連結され、コンロッドを介し
    てピストンを往復駆動する出力軸とを有し、駆動軸と出
    力軸を弾性体を介して連結し、駆動軸と出力軸の回転角
    度差を許容できるようにした圧縮機において、 起動時、停止時、電源電圧低下時に圧縮機をアンロード
    運転することを特徴とした圧縮機のアンロード制御装
    置。
JP10208791A 1998-07-24 1998-07-24 圧縮機のアンロード制御装置 Withdrawn JP2000045957A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7431982B2 (en) 2005-02-22 2008-10-07 Inoac Corporation Cushion sheet and manufacturing method for a cushion sheet
CN101799007A (zh) * 2010-03-31 2010-08-11 中国第一汽车集团公司 空压机负荷率测量仪
EP3056734A1 (en) * 2015-02-16 2016-08-17 AC (Macao Commerical Offshore) Limited Air inlet control for air compressor

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Effective date: 20051004