JP2004060554A

JP2004060554A - スクロール空気圧縮機

Info

Publication number: JP2004060554A
Application number: JP2002220910A
Authority: JP
Inventors: Natsuki Kawabata; 川端　夏樹; Kazuaki Shiiki; 椎木　和明; Yoshio Sakurai; 桜井　嘉雄
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】冷却ファンの信頼性向上と省エネルギ化とを両立できるスクロール空気圧縮機を提供する。
【解決手段】旋回スクロール部材１５を揺動させ被圧縮空気を圧縮する圧縮機本体４Ａ，４Ｂと、旋回スクロール部材１５を揺動させる駆動力を発生する主モータ３と、圧縮機本体４Ａ，４Ｂ及び主モータ３等を冷却する冷却風を生起する冷却ファン５と、冷却ファン５を駆動するファンモータ６と、圧縮機本体４Ａ，４Ｂによる圧縮空気の圧力を検出する検出部及び接点２９を備えた圧力スイッチと、圧力スイッチの検出結果に応じ圧縮空気の圧力が所定値未満となった場合に主モータ３を駆動し所定値以上となった場合に主モータ３を停止するとともに、主モータ３停止後所定時間ｔ_０内に再起動した場合はファンモータ６を停止させずに駆動を継続し、主モータ３が停止後所定時間ｔ_０内に再起動しなかった場合はファンモータ６を停止する機能を備えた制御装置８とを有する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、略渦巻き状のスクロール部材を備えたスクロール空気圧縮機に係わり、特に、オイルフリータイプの空気圧縮機に好適なスクロール空気圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スクロール空気圧縮機は、略渦巻き状のラップを備えた旋回スクロール部材を、この旋回スクロール部材の前記ラップに対応した略渦巻き状のラップを備えた固定スクロール部材に対し揺動させ、被圧縮空気を圧縮する圧縮機本体と、前記旋回スクロール部材を揺動させるための駆動力を発生する主モータとを備えている。
【０００３】
ここで、運転中、圧縮機本体においては圧縮熱が発生し、また主モータは駆動時間の経過とともに発熱するため、通常、これらを冷却するための冷却風を生起する冷却ファンが設けられる。特に、例えば食品工場、半導体製造工場等への適用のため圧縮空気内に潤滑油の混入防止が求められるオイルフリー型空気圧縮機では、圧縮室内に冷却媒体を持たず、圧縮熱により吐出空気温度が例えば約１５０℃〜２００℃と高温となる場合があるため、上記冷却は特に重要である。
【０００４】
この冷却ファンの駆動方式としては、従来、出力１５ｋＷクラス以下の比較的小容量の空気圧縮機においては、主モータを両軸モータとし、一方の軸で圧縮機を駆動し、もう一方の軸で冷却ファンを駆動する（すなわち主モータ直結駆動方式）ようになっていた。
【０００５】
これに対し、近年の大容量化の要請に応えた比較的大容量（例えば２２ｋＷクラス以上）の空気圧縮機では、例えば特開平７−１５８５８２号公報に記載のように、主モータの動力有効活用等の観点から、主モータとは別に、冷却ファンを駆動するための駆動力を発生するファンモータを別置き設置としている。このとき、上記従来技術には特に明確には示されていないが、通常は、前述の主モータ直結駆動方式と同等の機能を確保する意味で、主モータの起動−停止とともにファンモータを起動−停止させるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には以下の課題が存在する。
【０００７】
すなわち、例えばスクリュー圧縮機やレシプロ型圧縮機は、起動時のトルクが比較的大きいため主モータの発熱も大きくなる結果、元来、熱による耐久性低下を回避するために、これらの圧縮機では、圧縮機駆動用の主モータを例えば１０分に３回までしか起動できない（逆に言うと停止もできない）といった制限があった。このため、仮に負荷がなくなったとしてもこの制限を超えるような場合には主モータを停止できず、無負荷運転を継続せざるをえなくなってエネルギの浪費及び運転コスト（電気代等）の増大等を招いていた。
【０００８】
これに対し、空気圧縮用のスクロール圧縮機は、起動トルクが上記スクリュー圧縮機やレシプロ型圧縮機に比べて小さく、例えば１０秒に１回程度の起動を行っても主モータの発熱は少ない。そこで、通常、運転後圧力が顧客の要求圧力まで上昇すれば圧縮機を停止し、圧力が不足すれば圧縮機を再起動する制御（いわゆるＰ式制御）を行い、上記スクリュー圧縮機やレシプロ型圧縮機のような無負荷運転をなくして省エネルギ化を図っている。
【０００９】
しかしながら、このようなＰ式制御によって頻繁に停止→再起動を行う主モータに対して、上記従来技術のように冷却ファンをこれと同等に動作させると、冷却ファンの停止→再起動の回数が極端に多くなり、冷却ファンの羽根車を構成する羽根、ハブ等に対する繰り返し荷重の印加等によって、ファンの機械的な信頼性（耐久性）の向上が困難となる可能性がある。特に冷却ファンがいわゆるシロッコファンである場合はその構造上、この懸念が大きい。
【００１０】
なお、これを回避するために、主モータの停止又は起動に関係なく冷却ファンを常時駆動することも考えられるが、この場合、主モータ停止中にもファンモータが駆動していることとなり、上記したスクロール圧縮機本来のメリットである省エネルギ化を図れなくなるとともに、ファンモータの騒音増大を招く可能性がある。
【００１１】
本発明の目的は、冷却ファンの信頼性向上と省エネルギ化とを両立できるスクロール空気圧縮機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、略渦巻き状のラップを備えた旋回スクロール部材を、この旋回スクロール部材の前記ラップに対応した略渦巻き状のラップを備えた固定スクロール部材に対し揺動させ、被圧縮空気を圧縮する圧縮機本体と、前記旋回スクロール部材を揺動させるための駆動力を発生する主モータと、前記圧縮機本体及び前記主モータを含む各部を冷却する冷却風を生起する冷却ファンと、この冷却ファンを駆動するための駆動力を発生するファンモータと、前記圧縮機本体による圧縮空気の圧力を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じ、前記圧縮空気の圧力が所定値未満となった場合に前記主モータを駆動するとともに所定値以上となった場合に前記主モータを停止する主モータ制御手段と、この主モータ制御手段と連携し、前記主モータが停止後所定時間内に再起動した場合は前記ファンモータを停止させずに駆動を継続し、前記主モータが停止後前記所定時間内に再起動しなかった場合は前記ファンモータを停止させるファンモータ制御手段とを有する。
【００１３】
本発明においては、主モータ制御手段で、圧縮空気の圧力が所定値未満となった場合に主モータを駆動し所定値以上となった場合に主モータを停止するいわゆるＰ式制御を行うことにより、上記スクリュー圧縮機やレシプロ型圧縮機のような無負荷運転をなくし、省エネルギ化を図る。
【００１４】
このとき、ファンモータ制御手段は、主モータ制御手段と連携してファンモータを制御し駆動させるが、主モータが停止してもその後所定時間が経過するまではそのままファンモータを駆動継続させ、所定時間内に主モータが再起動しなかった場合にのみファンモータを停止させる。すなわち、所定時間内に主モータが再起動した場合はファンモータを停止させず駆動を継続させたままとすることにより、冷却ファンの停止→再起動の頻度を、圧縮機本体側の停止→再起動の頻度より小さく制限することができる。これにより、主モータの起動−停止とともにファンモータを起動−停止させる場合、すなわち冷却ファンの停止→再起動の頻度を圧縮機本体側と同一頻度とする場合に比べ、冷却ファンの羽根車を構成する羽根、ハブ等に対する繰り返し荷重の発生を抑制し、ファンの機械的な信頼性（耐久性）を向上することができる。
【００１５】
また、少なくとも主モータが停止後所定時間が経過した場合にはファンモータを停止させることにより、主モータ停止中も含み常時ファンモータが駆動される場合に比べ、エネルギロスを低減でき、上記したスクロール圧縮機本来のメリットである省エネルギ化を阻害するのを防止できる。
【００１６】
以上のようにして、本発明においては、冷却ファンの信頼性向上と省エネルギ化とを両立することができる。
【００１７】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記ファンモータ制御手段は、オフディレータイマーコイルと、このオフディレータイマーコイルが通電され励磁されるとＯＮになるとともに、前記オフディレータイマーコイルの前記通電が停止され消磁されて前記所定時間経過するとＯＦＦとなり前記所定時間が経過する前に再度前記オフディレータイマーコイルが通電され励磁されるとＯＮのまま維持されるオフディレータイマー接点とを備える。
【００１８】
（３）上記（２）において、さらに好ましくは、前記ファンモータ制御手段は、前記オフディレータイマーコイルの前記通電が停止され消磁されて前記所定時間経過する前に再度前記オフディレータイマーコイルが通電され励磁されると、前記所定時間経過したかどうかの時間のカウントをリセットして再びカウント開始するように構成されている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１は、本発明のスクロール空気圧縮機の一実施形態の概略構造を表す縦断面図であり、図２は、本発明のスクロール空気圧縮機の一実施形態を構成する圧縮機本体の詳細構造を表す水平断面図である。
【００２１】
これら図１及び図２において、スクロール空気圧縮機１は、その外郭及び骨格を形成する筐体２と、筐体２内のベース２ａ上に固定されこの種のものとして公知の主モータ３と、筐体２内の支持部材２ｂに固定され被圧縮空気を圧縮する例えば２台の外周駆動形の圧縮機本体４Ａ，４Ｂと、筐体２内の主モータ３及び圧縮機本体４Ａ，４Ｂを含む各部を冷却する冷却風を生起する冷却ファン（この例では、円周上に多数の羽根を備えた多翼羽根車を有する片吸い込み型のシロッコファン）５と、この冷却ファンを駆動するための駆動力を発生するファンモータ６と、圧縮機本体４Ａ，４Ｂからの圧縮空気を冷却する熱交換器７と、圧縮機本体４Ａ，４Ｂによる圧縮空気の圧力を検出する検出部及び後述の接点２９を備えた圧力スイッチ（図示せず）と、圧力スイッチ検出部の検出結果に応じ主モータ３及びファンモータ６を駆動制御する等の機能（詳細は後述）を有する制御装置８（後述の図３参照）とを備えている。
【００２２】
筐体２内には鉛直方向（図１中上下方向）にダクト９が設けられており、このダクト９の一方側（図１中上側）開口部９ａには冷却ファン５の吸込側が設けられ、他方側（図１中下側）開口部９ｂは筐体２内各部に連通するようになっている。これにより、ファンモータ６の駆動に伴って冷却ファン５が回転駆動されると、図１中矢印Ａで示すように、吸気口１０Ａから筐体２内に外気を流入させ、筐体２内の主モータ３及び圧縮機本体４Ａ，４Ｂ等が外気冷却されるようになっている。また、これと同時に、図１中矢印Ｂで示すように、吸気口１０Ｂから熱交換器７に外気を流入させ、この熱交換器７で圧縮機本体４Ａ，４Ｂからの圧縮空気を冷却するようになっている。そして、筐体２内の主モータ３、圧縮機本体４Ａ，４Ｂ、及び熱交換器７を含む各部を通過した空気は、図１中矢印Ｃで示すように、ダクト９及び冷却ファン５を介して排出口１１から排出するようになっている。
【００２３】
外周駆動形の圧縮機本体４Ａ，４Ｂはプーリ１２Ａ，１２Ｂをそれぞれ備え、これらプーリ１２Ａ，１２Ｂと主モータ３の回転軸に設けたプーリ１３との間にＶベルト１４Ａ，１４Ｂがそれぞれ掛け渡されている。これにより、圧縮機本体４Ａ，４Ｂのプーリ１２Ａ，１２Ｂには、主モータ３の回転動力がプーリ１３及びＶベルト１４Ａ，１４Ｂを介して伝達されるようになっている。
【００２４】
圧縮機本体４Ａ（又は４Ｂ）は、例えば圧縮作動室内をオイルフリー状態（潤滑油のない状態）で運転する両歯式スクロール圧縮機であり、図２に示すように、略渦巻き状のラップ１５ａ，１５ｂを鏡板部１５ｃの両側（図２中左・右側）側面に備えた旋回スクロール部材１５と、この旋回スクロール１５のラップ１５ａ，１５ｂに対応した（略噛合うような形状の）略渦巻き状のラップ１６ａ，１７ａを鏡板部１６ｂ，１７ｂの内部側（図２中１６ｂの右側、１７ｂの左側）側面にそれぞれ備えた固定スクロール部材１６，１７と、旋回スクロール部材１５の径方向外周部の一方側（図２中上側）及びその反対側（図２中下側）に接続されるクランク部１８ａ，１９ａをそれぞれ備え、旋回スクロール部材１５を揺動させる主クランク軸１８及び補助クランク軸１９と、主クランク軸１８及び補助クランク軸１９の一方側（図１中紙面に向かって奥側、図２中左側）にそれぞれ設けた歯付きプーリ２０Ａ，２０Ｂと、これら歯付きプーリ２０Ａ，２０Ｂに掛け渡され主クランク軸１８及び補助クランク軸１９を同期回転させるためのタイミングベルト２１と、主クランク軸１８の一方側に設けた上記プーリ１２Ａ（又は１２Ｂ）とを有する。
【００２５】
旋回スクロール部材１５は、その揺動（旋回）運動に伴って、その略渦巻き状のラップ１５ａ，１５ｂと固定スクロール部材１６，１７の略渦巻き状のラップ１６ａ，１７ａとがそれぞれ噛合って圧縮作動室２２Ａ，２２Ｂを形成し、これら圧縮作動室２２Ａ，２２Ｂは径方向外周部から内周部に連続的に移動してその体積を減じるようになっている。また、旋回スクロール部材１５は、上記ラップ１５ａ，１５ｂと、上記鏡板部１５ｃと、鏡板部１５ｃの径方向中央に設けられ両側の圧縮作動室２２Ａ、２２Ｂを連通させる連通孔１５ｄと、鏡板部１５ｃ内を上下方向（図２中紙面に垂直方向）に連通して設けられ鏡板部１５ｃを冷却させるための複数の冷却空気用通路１５ｅとを備えている。
【００２６】
固定スクロール部材１６は、上記ラップ１６ａと、上記鏡板部１６ｂと、鏡板部１６ｂのラップ１６ａの径方向外周側に設けられ外部からのダスト侵入を防止する略円形状のダストラップ１６ｃと、このダストラップ１６ｃの径方向内側に設けられ連通する例えば２つの吸入口１６ｄ（図示せず）と、鏡板部１６ｂの径方向中央に設けられ圧縮作動室２２Ａ内の圧縮空気を吐出する吐出口１６ｅと、鏡板部１６ｂの外部側（図２中左側）側面に設けた放熱フィン１６ｆとを備えている。また、固定スクロール部材１７は、固定スクロール部材１６と同様、上記ラップ１７ａと、上記鏡板部１７ｂと、鏡板部１７ｂのラップ１７ａの径方向外周側に設けられ外部からのダスト侵入を防止する略円形状のダストラップ１７ｃと、このダストラップ１７ｃの径方向内側に設けられ連通する例えば２つの吸入口１７ｄ（図１参照）と、鏡板部１７ｂの径方向中央に設けられ圧縮作動室２２Ｂ内の圧縮空気を吐出する吐出口１７ｅと、鏡板部１７ｂの外部側（図２中右側）側面に設けた放熱フィン１７ｆとを備えている。
【００２７】
そして、これら固定スクロール部材１６，１７が面対称で平行に組み合わされて、旋回スクロール部材１５を内包するハウジングを構成している。なお、固定スクロール部材１６，１７の上下面（図１中上下側面）には冷却空気用通気口（図示せず）がそれぞれ設けられており、この通気口から図１中矢印Ａで示すように冷却空気がハウジング内（詳細には、固定スクロール部材１６，１７内のダストラップ１６ｃ，１７ｃの外周側及び旋回スクロール部材１５の冷却空気用通路１５ｅ等）に流入・流出して、ハウジング内を冷却するようになっている。
【００２８】
主クランク軸１８は、固定スクロール部材１６，１７にそれぞれ設けた転がり軸受２３Ａ，２４Ａにより回動可能に支持されている。また、主クランク軸１８には、旋回スクロール部材１５の旋回運動に伴う不釣り合いを相殺するためにバランスウエイト２５Ａ，２５Ｂが固定配置されている。補助クランク軸１９は、固定スクロール部材１６，１７にそれぞれ設けた転がり軸受２３Ｂ，２４Ｂにより回動可能に支持されている。また、補助クランク軸１９には、旋回スクロール部材１５の旋回運動に伴う不釣り合いを相殺するためにバランスウエイト２６Ａ，２６Ｂが固定配置されている。
【００２９】
主クランク軸１８のクランク部１８ａ及び補助クランク軸１９のクランク部１９ａは、その軸線が主クランク軸１８及び補助クランク軸１９の本体の軸線より同じ偏心量で偏心しており、旋回スクロール部材１５は、これらクランク部１８ａ，１９ａにおいて転がり軸受２７Ａ，２７Ｂを介して旋回運動可能に軸支されている。
【００３０】
次に、上記圧縮機本体４Ａ，４Ｂ及び上記冷却ファン５の駆動制御の詳細について説明する。図３は、本発明のスクロール空気圧縮機の一実施形態を構成する制御装置８のうち上記主モータ３及び上記ファンモータ６の駆動制御に係わる構成を表す電気回路図である。
【００３１】
この図３において、制御装置８には、運転スイッチ（図示せず）に連動する常開接点２８と、上記圧力スイッチに内蔵され前記検出部の検出結果に応じて連動する常閉接点２９と、リレー（継電器）のコイルＲ１，Ｒ２，Ｒ３と、これらリレーコイルＲ１，Ｒ２が励磁されると導通位置となるリレー接点Ｒ１’，Ｒ２’と、オフディレータイマーのコイルＴと、このオフディレータイマーコイルＴが励磁されると導通位置となるタイマー接点Ｔ’とが、図示のように接続されている。すなわち、両端を電源のＲ相側とＳ相側とに接続される主回路３０のうち、Ｒ相側は回路３０ａと回路３０ｂに分岐され、それぞれにリレー接点Ｒ１’、接点２８が設けられている。そして、回路３０ａのリレー接点Ｒ１’よりＳ相側は、さらに回路３０ａａと回路３０ａｂとに分岐されている。回路３０ａａにはリレー接点Ｒ２’とリレーコイルＲ３が直列接続で設けられるとともに、回路３０ａｂにはオフディレータイマーコイルＴが設けられている。また、回路３０ｂの接点２８よりＳ相側は、さらに回路３０ｂａと回路３０ｂｂとに分岐されている。回路３０ｂａには、オフディレータイマー接点Ｔ’とリレーコイルＲ２が直列接続で設けられるとともに、回路３０ｂｂには圧力スイッチの接点２９とリレーコイルＲ１が直列接続で設けられている。そして、これら回路５０ａａ，５０ａｂ，５０ｂａ，５０ｂｂのＳ相側は互いに回路５０へと合流接続されている。
【００３２】
上記運転スイッチは、操作者の操作によりＯＮ状態にすると接点２８を閉じ、ＯＦＦ状態にすると接点２８を開くようになっている。上記圧力スイッチは、圧縮機本体４Ａ，４Ｂからの圧縮空気の圧力を検出し、この検出圧力が所定値未満となった場合に接点２９を閉じ、圧縮機本体４Ａ，４Ｂが運転されて検出圧力が所定値以上となった場合に接点２９を開くようになっている。
【００３３】
また、リレーコイルＲ２，Ｒ３はファンモータ６及び主モータ３の駆動回路に、これらリレーコイルＲ２，Ｒ３が別途駆動する駆動回路用リレー接点Ｒ２”，Ｒ３”（図示せず）をそれぞれ設けており、リレーコイルＲ２，Ｒ３が通電され励磁されると、それら駆動回路用リレー接点Ｒ２”，Ｒ３”が導通しファンモータ６及び主モータ３が駆動するようになっている。
【００３４】
オフディレータイマーコイルＴは、タイマー（時間カウント）機能を備えており（或いは別途設けたカウント制御手段により駆動制御されてもよい）、通電され励磁されるとオフディレータイマー接点Ｔ’が閉じるとともに、通電が停止され消磁されて所定時間ｔ_０（例えば１０分程度）経過するとオフディレータイマー接点Ｔ’が開き、所定時間ｔ_０が経過する前に再度オフディレータイマーコイルＴが通電され励磁されるとオフディレータイマー接点Ｔ’の閉じ状態が維持されるようになっている。
【００３５】
次に、上記制御装置８の制御手順について説明する。図４は前述した構成の制御装置８の制御処理内容を表すフローチャートである。
【００３６】
この図４において、まずステップ１００で、オフディレータイマーコイルＴの時間計算子ｔを０（ゼロ）に初期設定する。その後、ステップ１１０に進み、運転スイッチがＯＮ状態であるかを判定する。運転スイッチがＯＦＦ状態である場合は、ステップ１１０の判定が満たされず、ステップ１２０で運転スイッチの接点２８を開き状態として、ステップ１３０に移る。ステップ１３０では、接点２８が開くことでリレーコイルＲ１，Ｒ２の通電が停止されて消磁されファンモータ６が停止状態となり、またリレーコイルＲ１，Ｒ２が消磁されることでリレー接点Ｒ１，Ｒ２が開き状態となり、リレーコイルＲ３の通電が停止されて消磁され主モータ３が停止状態となる。その後、ステップ１１０に戻って同様の手順を繰り返す。
【００３７】
運転スイッチがＯＮ状態である場合は、ステップ１１０の判定が満たされ、ステップ１４０で運転スイッチの接点２８を閉じ状態にした後、ステップ１５０に移る。ステップ１５０では、圧縮機本体４Ａ，４Ｂによる圧縮空気の圧力が予め定められた所定値（例えば固定値として設定記憶されているか、あるいは適宜の外部設定手段によりその都度固定値として設定記憶させてもよい）未満であるかどうかを判定する。
【００３８】
圧縮機本体４Ａ，４Ｂによる圧縮空気の圧力が所定値未満である場合は、ステップ１５０の判定が満たされ、ステップ１６０で圧力スイッチの接点２９が閉じ状態となり、ステップ１７０に移る。ステップ１７０では、上記したように接点２８，２９が閉じ状態であることから、リレーコイルＲ１が通電され励磁されてリレー接点Ｒ１’が閉じ状態となる。これにより、ステップ１８０に進んで、ステップオフディレータイマーコイルＴが通電され励磁されてオフディレータイマー接点Ｔ’が閉じ状態となり、さらにリレーコイルＲ２が通電され励磁されて、ファンモータの駆動回路用リレー接点Ｒ２”が導通し、ファンモータ６が駆動される。このとき、オフディレータイマーコイルＴの時間計算子ｔを０に初期化する。また、上記したようにリレーコイルＲ２が励磁されているから、ステップ１９０に進んで、リレー接点Ｒ２’が閉じ状態となり、リレーコイルＲ３が通電され励磁されて、主モータの駆動回路用リレー接点Ｒ３”が導通し、主モータ３が駆動される。その後、ステップ１１０に戻って同様の手順を繰り返す。
【００３９】
また、ステップ１５０で圧縮機本体４Ａ，４Ｂによる圧縮空気の圧力が所定値以上である場合、判定が満たされず、ステップ２００で圧力スイッチの接点２９が開き状態となり、ステップ２１０に移る。ステップ２１０では、接点２９が開いたことでリレーコイルＲ１の通電が停止され消磁されてリレー接点Ｒ１’が開き状態となり、これによってリレーコイルＲ３の通電が停止され消磁されて、主モータ３は駆動停止する。その後、ステップ２２０に進んで、上記したようにリレー接点Ｒ１’が開き状態でオフディレータイマーコイルＴの通電が停止され消磁されることから、オフディレータイマーコイルＴの時間計算子ｔに１を加えた後、ステップ２３０に移る。ステップ２３０では、時間計算子ｔが予め定められた上記所定時間ｔ_０（例えば１０分程度の固定値として設定記憶されているか、あるいは適宜の外部設定手段によりその都度固定値として設定記憶させてもよい）未満であるかどうかを判定する。
【００４０】
時間計算子ｔ＜ｔ_０である場合は、ステップ２３０の判定が満たされて、ステップ２４０に移る。ステップ２４０では、オフディレータイマー接点Ｔ’が閉じ状態のままとされ、接点２８も閉じ状態であることから、リレーコイルＲ２が通電され励磁された状態となり、ファンモータ６が駆動される。時間計算子ｔ≧ｔ_０となる場合は、ステップ２３０の判定が満たされず、ステップ２５０に移る。ステップ２５０では、所定時間ｔ_０経過によりオフディレータイマー接点Ｔ’が開き状態となり、リレーコイルＲ２の通電が停止され消磁されて、ファンモータ６は駆動停止する。ステップ１９０又はステップ２００が終了すると、ステップ１１０に戻って同様の手順を繰り返す。
【００４１】
なお、以上において、圧力スイッチの検出部が請求項１記載の圧縮機本体による圧縮空気の圧力を検出する検出手段を構成する。また、制御装置８を構成する部品のうち、圧力スイッチの接点２９、リレーコイルＲ１、及びリレー接点Ｒ１’が、検出手段の検出結果に応じ、圧縮空気の圧力が所定値未満となった場合に主モータを駆動するとともに所定値以上となった場合に主モータを停止する主モータ制御手段を構成する。また、制御装置８を構成する部品のうち、オフディレータイマーコイルＴ及びオフディレータイマー接点Ｔ’が、主モータ制御手段と連携し、主モータが停止後所定時間内に再起動した場合はファンモータを停止させずに駆動を継続し、主モータが停止後所定時間内に再起動しなかった場合はファンモータを停止させるファンモータ制御手段を構成する。
【００４２】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
【００４３】
上記本発明のスクロール空気圧縮機１において、工場空気源等に使用する場合に、操作者が運転スイッチをＯＮ状態に操作すると、ステップ１００を経てステップ１１０の判定が満たされ、ステップ１４０を経て、最初は圧縮機本体４Ａ，４Ｂによる圧縮空気の圧力が所定値未満であるからステップ１５０の判定が満たされて、ステップ１６０を経てステップ１７０及び１８０でリレー接点Ｒ１’及びオフディレータイマー接点Ｔ’を閉じて、ファンモータ６を駆動開始し、さらにステップ１９０でリレー接点Ｒ２’を閉じて主モータ３を駆動する。
【００４４】
主モータ３の駆動により、プーリ１３、Ｖベルト１４Ａ又は１４Ｂ、プーリ１２Ａ又は１２Ｂを介して、スクロール圧縮機４Ａ，４Ｂの主クランク軸１８，１８はそれぞれ回転駆動する。この主クランク軸１８の回転開始と同時に、歯付きプーリ２０Ａ，２０Ｂ及びタイミングベルト２１を介して回転動力を伝達して、補助クランク軸１９が回転する。そして、これら主クランク軸１８及び補助クランク軸１９を同期回転させることにより、旋回スクロール部材１５は、自転運動を阻止された状態で、主クランク軸１８のクランク部１８ａの偏心量（＝補助クランク軸１９のクランク部１９ａの偏心量）に等しい半径の旋回運動をする。この旋回スクロール部材１５の旋回運動に伴って、吸入口１６ｄ，１７ｄから空気を流入し、流入した空気を圧縮作動室２２Ａ，２２Ｂ内でその容積を減じながら所定の圧力まで圧縮して吐出口１６ｅ，１７ｅから吐出する。そして、スクロール圧縮機４Ａ，４Ｂからの圧縮空気は、熱交換器７で冷却して圧送する。
【００４５】
また、ファンモータ６の駆動に伴って、冷却ファン５が回転駆動する。これにより、吸気口１０Ａから筐体２内に外気を流入させ、筐体２内の主モータ３及び圧縮機本体４Ａ，４Ｂ等を冷却する。また、これと同時に、吸気口１０Ｂから熱交換器７に外気を流入し、この熱交換器７で圧縮機本体４Ａ，４Ｂからの圧縮空気を冷却する。
【００４６】
そして、上記した圧縮機本体４Ａ，４Ｂの駆動を継続し、圧力スイッチで検出する圧縮機本体４Ａ，４Ｂによる圧縮空気の圧力が所定値以上に達すると、ステップ１５０の判定が満たされなくなり、ステップ２００を経てステップ２１０でリレー接点Ｒ１’を開いてリレーコイルＲ３への通電を停止して、主モータ３を停止し圧縮機本体４Ａ，４Ｂは停止する。その後、主モータ３の停止直後においては、ステップ２２０を経てステップ２３０の判定が満たされて、ステップ２４０でオフディレータイマー接点Ｔ’が閉じ状態のままとされ、さらにステップ１１０，１４０，１５０，２００〜２４０の手順を繰り返し、所定時間ｔ_０（＝１０分）を超えるまでファンモータ６を停止させずに駆動を継続する（この間リレー接点Ｒ２’も閉じ状態である）。そして、所定時間ｔ_０が経過したら、ステップ２３０の判定が満たされなくなり、ステップ２５０でオフディレータイマー接点Ｔ’が開いてリレーコイルＲ２への通電を停止して、ファンモータ６を停止し冷却ファン５は停止する。
【００４７】
また、主モータ３の停止後所定時間ｔ_０が経過する前に、圧縮機本体４Ａ，４Ｂによる圧縮空気の圧力が所定値未満となった場合には、上述のようにステップ１１０，１４０，１５０，２００〜２４０の手順を繰り返している間に、ステップ１５０の判定が満たされ、ステップ１６０を経てステップ１７０でリレー接点Ｒ１’が閉じ状態に復帰し、上述のようにこのときリレー接点Ｒ２’も閉じ状態であることから、主モータ６の駆動が再開され圧縮機本体４Ａ，４Ｂが再起動される。このとき、オフディレータイマー接点Ｔ’は閉じ状態を維持してファンモータ６は駆動状態にあるが、ステップ１８０及び１９０で時間計算子ｔを改めて０に初期化し、さらに駆動状態を継続する。
【００４８】
そして、スクロール空気圧縮機１の使用を終了する場合には、操作者が運転スイッチをＯＦＦ状態に操作すると、ステップ１１０の判定が満たされず、ステップ１２０で運転スイッチの接点２８を開くことでリレーコイルＲ２が非励磁となりファンモータ６が停止され、ステップ１３０でリレー接点Ｒ１’、Ｒ２’が開くことでリレーコイルＲ３が非励磁となって主モータ３が停止され、圧縮機本体４Ａ，４Ｂは停止する。
【００４９】
以上のような動作の本実施形態においては、制御装置８で、圧縮空気の圧力が所定値未満となった場合に主モータ３を駆動し所定値以上となった場合に主モータ３を停止するＰ式制御を行う。これにより、スクリュー圧縮機やレシプロ型圧縮機のような無負荷運転をなくし、省エネルギ化を図ることができる。
【００５０】
また、このとき、制御装置８は主モータ３のＰ式制御と連携してファンモータ６を制御し駆動させる。つまり、主モータ３が停止してもその後所定時間ｔ_０が経過するまではそのままファンモータ６を駆動継続させ、所定時間ｔ_０内に主モータ３が再起動しなかった場合にのみファンモータ６を停止させる。すなわち、所定時間ｔ_０内に主モータ３が再起動した場合は、ファンモータ６を停止させず駆動を継続させたままとする。これにより、冷却ファン５の停止→再起動の頻度を、圧縮機本体４Ａ，４Ｂ側の停止→再起動の頻度より小さく制限することができる。この結果、主モータ３の起動−停止とともにファンモータ６を起動−停止させる場合、すなわち冷却ファン５の停止→再起動の頻度を圧縮機本体４Ａ，４Ｂ側と同一頻度とする場合に比べ、冷却ファン５の羽根車を構成する羽根、ハブ等に対する繰り返し荷重の発生を抑制し、冷却ファン５の機械的な信頼性（耐久性）を向上することができる。特に本実施形態のように、シロッコファンを用いる場合、構造上耐久性向上が難しい場合もあるため、その効果が大きい。
【００５１】
また、少なくとも主モータ３が停止後所定時間ｔ_０が経過した場合にはファンモータ６を停止させる。これにより、主モータ３停止中も含み常時ファンモータ６が駆動される場合に比べ、エネルギロスを低減でき、スクロール圧縮機本来のメリットである省エネルギ化を阻害するのを防止できる。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、スクロール空気圧縮機を構成する圧縮本体４Ａ、４Ｂは、圧縮作動室内をオイルフリー状態（潤滑油のない状態）で運転する両歯式スクロール圧縮機を例に取り説明したが、これに限らない。すなわち、スクロール空気圧縮機に主モータ及びファンモータ等を駆動するための駆動力を発生する複数のモータが搭載されていればよく、例えば給油式スクロール圧縮機及び片歯式スクロール圧縮機等を適用してもよい。この場合にも同様の効果を得ることができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却ファンの停止→再起動の頻度を、圧縮機本体側の停止→再起動の頻度より小さく制限するので、冷却ファンの信頼性向上と省エネルギ化とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクロール空気圧縮機の一実施形態の概略構造を表す縦断面図である。
【図２】本発明のスクロール空気圧縮機の一実施形態を構成する圧縮機本体の詳細構造を表す水平断面図である。
【図３】本発明のスクロール空気圧縮機の一実施形態を構成する制御装置のうち主モータ及びファンモータの駆動制御に係わる構成を表す電気回路図である。
【図４】本発明のスクロール圧縮機の一実施形態を構成する制御装置の制御処理内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１　　　スクロール空気圧縮機
３　　　主モータ
４Ａ　　圧縮機本体
４Ｂ　　圧縮機本体
５　　　冷却ファン
６　　　ファンモータ
１５　　旋回スクロール部材
１５ａ　ラップ
１５ｂ　ラップ
１６　　固定スクロール部材
１６ａ　ラップ
１７　　固定スクロール部材
１７ａ　ラップ
Ｔ　　　オフディレータイマーコイル
Ｔ’　　オフディレータイマー接点
ｔ　　　時間計算子
ｔ_０　　所定時間

Claims

略渦巻き状のラップを備えた旋回スクロール部材を、この旋回スクロール部材の前記ラップに対応した略渦巻き状のラップを備えた固定スクロール部材に対し揺動させ、被圧縮空気を圧縮する圧縮機本体と、
前記旋回スクロール部材を揺動させるための駆動力を発生する主モータと、
前記圧縮機本体及び前記主モータを含む各部を冷却する冷却風を生起する冷却ファンと、
この冷却ファンを駆動するための駆動力を発生するファンモータと、
前記圧縮機本体による圧縮空気の圧力を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じ、前記圧縮空気の圧力が所定値未満となった場合に前記主モータを駆動するとともに所定値以上となった場合に前記主モータを停止する主モータ制御手段と、
この主モータ制御手段と連携し、前記主モータが停止後所定時間内に再起動した場合は前記ファンモータを停止させずに駆動を継続し、前記主モータが停止後前記所定時間内に再起動しなかった場合は前記ファンモータを停止させるファンモータ制御手段とを有することを特徴とするスクロール空気圧縮機。
請求項１記載のスクロール空気圧縮機において、前記ファンモータ制御手段は、オフディレータイマーコイルと、このオフディレータイマーコイルが通電され励磁されるとＯＮになるとともに、前記オフディレータイマーコイルの前記通電が停止され消磁されて前記所定時間経過するとＯＦＦとなり前記所定時間が経過する前に再度前記オフディレータイマーコイルが通電され励磁されるとＯＮのまま維持されるオフディレータイマー接点とを備えることを特徴とするスクロール空気圧縮機。
請求項２記載のスクロール空気圧縮機において、前記ファンモータ制御手段は、前記オフディレータイマーコイルの前記通電が停止され消磁されて前記所定時間経過する前に再度前記オフディレータイマーコイルが通電され励磁されると、前記所定時間経過したかどうかの時間のカウントをリセットして再びカウント開始するように構成されていることを特徴とするスクロール空気圧縮機。