JP2008031965A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 高温検出時に無負荷運転を行うことにより、高温による部品の誤作動、劣化等を防止し、安定した圧縮運転を実現する。
【解決手段】 防音箱１内には、モータ１８によって圧縮機本体３と一緒に駆動される冷却ファン２３，２４と、圧縮機本体３を通常運転と無負荷運転との間で切換えるアンロード機構２５と、圧縮機本体３の周囲の温度を箱内温度Ｔ1として検出する温度センサ３６とを設ける。そして、箱内温度Ｔ1が上限温度Ｈを超えたときには、ＣＰＵ３８等によって圧縮機本体３を無負荷運転に切換え、箱内温度Ｔ1が復帰温度Ｌ以下となったときには、通常運転に復帰する。これにより、無負荷運転時には、圧縮機本体３の発熱量を抑えつつ、冷却ファン２３，２４によって防音箱１内の温度を低下させることができ、高温によるサーマルリレー３４等の誤作動を防止することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば空気等の流体を圧縮するのに好適に用いられる圧縮機に関する。

一般に、圧縮機は、モータ等の駆動源によって圧縮機本体を駆動することにより、例えば空気、冷媒等の流体を圧縮するものであり、その一例としては、パッケージ型の空気圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６３−２３５６７７号公報

この種の従来技術による空気圧縮機は、圧縮機本体、モータ、タンク等の機器が防音箱内に収容されている。そして、圧縮運転を行うときには、外部の電源等によってモータを作動させると、圧縮機本体がモータによって駆動される。これにより、圧縮機本体は、空気を吸込んで圧縮空気を吐出し、この圧縮空気はタンク内に貯留された後に、外部の空圧機器等に供給される。

ここで、モータと電源との間には、過電流等を遮断するためのサーマルリレーが接続されている。この場合、サーマルリレーは、過電流等によって生じる高温を検出したときに、モータを電源から遮断することによって圧縮機を強制的に停止させ、モータ等を過電流から保護するものである。

一方、従来技術では、圧縮機本体を通常運転（負荷運転）と無負荷運転との間で切換えるアンロード機構を設け、このアンロード機構をタンク内の圧力に応じて作動させる構成としている。この場合、従来技術では、空圧機器等による圧縮空気の消費量を、タンク内の圧力変化によって検出する。そして、圧縮空気の消費量が多い場合には、タンク内の圧力が上限温度に達したとしても、圧縮機本体を停止させずにアンロード機構によって無負荷運転を行うようにしている。

ところで、上述した従来技術では、モータと電源との間に過電流防止用のサーマルリレーを設ける構成としている。しかし、サーマルリレーの取付位置によっては、圧縮機本体やモータ等で発生する熱がサーマルリレーに作用し、リレーの温度を上昇させることがある。特に、パッケージ型圧縮機では、これらの熱によって防音箱内の雰囲気温度が上昇するため、防音箱内に配置されたサーマルリレーが高温となり易い。

このため、従来技術では、圧縮運転中にサーマルリレーが高温によって誤作動し、過電流が生じていないにも拘らず、モータが電源から遮断されて圧縮機が不意に停止することがあり、しかもこの停止状態はリレーの温度が低下するまで解除されないため、圧縮機を使用し難くなるという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、圧縮機本体やその周囲を低い温度に保持することができ、例えばサーマルリレー等の部品を高温による誤作動、劣化から確実に保護できると共に、安定した圧縮運転を実現できるようにした圧縮機を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明は、流体を吸込んで圧縮し圧縮流体を吐出する圧縮機本体と、該圧縮機本体を駆動する駆動源と、該駆動源により前記圧縮機本体と一緒に駆動される冷却ファンと、前記圧縮機本体を通常運転と無負荷運転との間で切換えるアンロード機構とを備えてなる圧縮機に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記圧縮機本体またはその周囲の温度を検出する温度センサを設け、前記温度センサにより検出した温度に応じて前記アンロード機構により前記圧縮機本体を無負荷運転に切換えるアンロード制御手段を設ける構成としたことにある。

また、請求項２の発明によると、前記アンロード制御手段は、前記温度センサにより検出した温度が上限温度を超えたときに前記圧縮機本体を無負荷運転に切換え、前記温度が復帰温度以下となったときに前記圧縮機本体を通常運転に復帰させる構成としている。

また、請求項３の発明によると、前記温度センサにより検出した温度に応じて無負荷運転を行うときにこれを報知する報知手段を設ける構成としている。

また、請求項４の発明によると、前記アンロード制御手段によって無負荷運転を行う回数が停止用判定回数に達したときに前記圧縮機本体を停止させる運転停止手段を設ける構成としている。

さらに、請求項５の発明によると、前記アンロード制御手段によって行われる無負荷運転が所定時間以上継続したときに前記圧縮機本体を停止させる運転停止手段を設ける構成としている。

請求項１の発明によれば、圧縮機の運転時には、圧縮機本体またはその周囲の温度を温度センサによって検出することができる。そして、アンロード制御手段は、この検出温度に応じてアンロード機構を作動，停止させることができ、例えば検出温度が許容範囲を超えて上昇したときには、圧縮機本体を無負荷運転に切換えることができる。この結果、無負荷運転時には、圧縮機本体の発熱量を減少させつつ、冷却ファンを駆動することができるから、圧縮機本体、駆動源等の機器を冷却ファンによって効率よく冷却でき、各機器の温度を容易に低下させることができる。

従って、例えばサーマルリレー等のように、圧縮機本体の周囲に配置される部品を高温による誤作動、劣化等から確実に保護することができ、圧縮運転を安定的に行うことができる。これにより、圧縮機の使用者等は、圧縮機の誤作動等による停止を避けることができ、取扱いが容易な圧縮機を実現することができる。

また、部品の誤作動を防止することにより、圧縮機に何らかの異常が生じた場合には、誤作動の可能性を除外して異常の原因を調べることができる。このため、原因の究明やこれに対処する作業を効率よく行うことができ、メンテナンス性を高めることができる。

また、請求項２の発明によれば、アンロード制御手段は、圧縮機本体またはその周囲の温度が上限温度を超えたときに、無負荷運転を行うことができ、この温度が復帰温度以下に低下したときには、通常運転へと速やかに復帰させることができる。このため、例えばサーマルリレー等の部品の耐熱温度（部品の誤作動、劣化等が生じない温度）に応じて、上限温度と復帰温度とを予め適切に設定しておくことにより、圧縮機の運転効率を可能な限り確保しつつ、必要最低限の無負荷運転によって部品を保護することができる。

また、請求項３の発明によれば、高温による無負荷運転を行うときには、そのことを報知手段によって報知することができる。このため、圧縮機の使用者等は、無負荷運転が必要となる程度に温度が上昇したことを確実に認識することができ、温度上昇の原因等に対して適切に対処することができる。しかも、圧縮機を停止させなくても、温度上昇したことを知らせることができるので、使用者は必要に応じて圧縮運転を優先させることもでき、利便性を高めることができる。

また、請求項４の発明によれば、例えば想定外の発熱、冷却系統の故障等のように、圧縮機に何らかの異常が生じている場合には、無負荷運転を何回か実行しても適切な温度にならないことがある。この場合、運転停止手段は、高温による無負荷運転が繰返されたときに、圧縮機を強制的に停止させることができる。

従って、例えば圧縮機本体、駆動源等の部品を高温による故障や劣化から保護することができ、部品の寿命を延ばして耐久性を高めることができる。また、圧縮機の使用者等には、例えばメンテナンスが必要な異常が生じたことを運転停止によって知らせることができる。

さらに、請求項５の発明によれば、何らかの異常が生じたことにより、無負荷運転を行っても温度が下がらず、無負荷運転が所定時間以上継続したときには、運転停止手段によって圧縮機本体を強制的に停止させることができる。この結果、請求項４の場合とほぼ同様に、例えば圧縮機本体、駆動源等の部品を高温状態から保護することができる。

以下、本発明の実施の形態による圧縮機として、パッケージ型の空気圧縮機を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図５は第１の実施の形態を示している。また、図１ないし図３は、後述する第２の実施の形態と共通な構成を示しているので、まず最初に、この共通な構成について説明する。

図中、１はパッケージ型圧縮機の外郭を構成する四角形状の防音箱で、該防音箱１は、前面板（図示せず）、後面板１Ａ、左側面板１Ｂ、右側面板１Ｃ、天面板１Ｄ及び底面板１Ｅによって構成されている。

そして、防音箱１内には、後述の圧縮機本体３、モータ１８、タンク２２、冷却ファン２３，２４、アンロード機構２５、制御装置３５等の機器が収容されている。また、防音箱１の後面板１Ａには、吸気用冷却ファン２３と対面する位置に吸気口１Ｆが設けられ、排気用冷却ファン２４と対面する位置に排気口１Ｇが設けられている。また、防音箱１内には枠状の支持台２が設けられている。

３は防音箱１内に位置して支持台２上に設けられた圧縮機本体で、該圧縮機本体３は、例えば３気筒２段式の往復動型空気圧縮機からなり、図１、図２に示す如く、支持台２に取付られたクランクケース４と、該クランクケース４に回転可能に設けられ、後端側がクランクケース４の外部に突出したクランク軸５と、後述の低圧気筒６，７、高圧気筒８とによって大略構成されている。

６，７はクランクケース４上に設けられた例えば２個の低圧気筒で、これらの低圧気筒６，７は、高圧気筒８とほぼ同様に、シリンダ、ピストン（図示せず）等を有している。また、各低圧気筒６，７の吸込ポートには吸込フィルタ６Ａ，７Ａが設けられ、各低圧気筒６，７の吐出ポートには、後述の中間配管１６がそれぞれ接続されている。

そして、低圧気筒６，７は、クランク軸５が回転することにより個々のシリンダ内でピストンが往復動し、これによって吸込フィルタ６Ａ，７Ａから空気を吸込んで圧縮すると共に、中間配管１６内に中間圧の圧縮空気を吐出する。この中間圧の圧縮空気は、高圧気筒８内でさらに圧縮され、高圧の圧縮空気となって後述の吐出配管１７内に吐出される。

８はクランクケース４上に設けられた高圧気筒で、該高圧気筒８は、図２に示す如く、クランクケース４上に取付けられたシリンダ９と、該シリンダ９内に摺動可能に挿嵌されたピストン１０と、後述のシリンダヘッド１２、弁部材１３とによって大略構成されている。

ここで、シリンダ９内には、ピストン１０と弁部材１３との間に圧縮室１１が画成されている。また、ピストン１０は、連接棒１０Ａ等によってクランク軸５の偏心部位に連結されている。また、シリンダヘッド１２は、平板状の弁部材１３を介してシリンダ９上に搭載されている。

そして、シリンダヘッド１２には、吸込ポート１２Ａと吐出ポート１２Ｂとが互いに遮断された状態で設けられると共に、吸込ポート１２Ａ側に位置して後述のアンロード機構２５が設けられている。また、弁部材１３には、吸込ポート１２Ａと圧縮室１１とを連通する位置に吸込穴１３Ａが設けられ、吐出ポート１２Ｂと圧縮室１１とを連通する位置に吐出穴１３Ｂが設けられている。

１４は基端側が弁部材１３に設けられた吸込弁で、該吸込弁１４は、図２中に実線と仮想線で示すように、先端側が撓み変形することによって吸込穴１３Ａを開，閉し、吸込ポート１２Ａと圧縮室１１とを連通，遮断するものである。また、１５は弁部材１３に設けられ、吐出穴１３Ｂを開，閉する吐出弁である。

一方、１６は低圧気筒６，７の吐出ポートと高圧気筒８の吸込ポート１２Ａとを接続する中間配管を示し、１７は高圧気筒８の吐出ポート１２Ｂを後述のタンク２２に接続する吐出配管を示している。

次に、図１を参照しつつ、圧縮機本体３の周辺機器について説明すると、まず１８は支持台２の下部側に設けられた駆動源としてのモータを示している。

そして、モータ１８は、後述の電源２６から通電されることによって作動し、圧縮機本体３を駆動すると共に、このときに後述の冷却ファン２３，２４も一緒に回転駆動するものである。この場合、モータ１８の出力軸には駆動プーリ１９が設けられ、圧縮機本体３のクランク軸５には従動プーリ２０が設けられると共に、これらのプーリ１９，２０はベルト２１によって連結されている。

２２はモータ１８と共に支持台２の下部側に設けられた円筒形状のタンクで、該タンク２２は、吐出配管１７によって高圧気筒８の吐出ポート１２Ｂと接続されている。そして、タンク２２内には、高圧気筒８から吐出される圧縮空気が貯留され、この圧縮空気は、タンク２２に設けられたエア供給口２２Ａから外部の空圧機器（図示せず）等に供給される。

２３は例えば従動プーリ２０の内周側に設けられた吸気用冷却ファンを示し、２４は駆動プーリ１９の内周側に設けられた排気用冷却ファンを示している。これらの冷却ファン２３，２４は、モータ１８によって回転駆動されることにより、防音箱１内に冷却風を発生し、圧縮機本体３、モータ１８、タンク２２等の機器を冷却するものである。

この場合、吸気用冷却ファン２３は、防音箱１の吸気口１Ｆから外部の空気を冷却風として吸込み、排気用冷却ファン２４は、各機器を冷却した後の冷却風を防音箱１の排気口１Ｇから外部に排出する。

２５は例えば圧縮機本体３の各気筒６，７，８にそれぞれ設けられたアンロード機構（高圧気筒８側のみ図示）を示している。このアンロード機構２５は、圧縮機本体３の運転状態を通常運転と無負荷運転との間で切換えるものである。この場合、通常運転とは、空気の圧縮動作を行う負荷運転（圧縮運転）であり、無負荷運転とは圧縮動作を行わない運転状態である。

そして、アンロード機構２５は、例えば圧縮機を始動するとき、または高温による無負荷運転を行うとき等に、吸込弁１４を強制的に開弁状態に保持し、これによって無負荷運転を行う構成となっている。

また、アンロード機構２５は、図２に示す如く、シリンダヘッド１２に設けられた筒部２５Ａと、該筒部２５Ａを外側から閉塞するブッシュ２５Ｂと、筒部２５Ａ内に摺動可能に挿嵌され、先端側が吸込弁１４に対して進退するアンロードピストン２５Ｃと、該アンロードピストン２５Ｃを後退方向に付勢する戻しばね２５Ｄと、アンロードピストン２５Ｃとブッシュ２５Ｂの間に画成され、外部から空気圧が供給されるエア室２５Ｅとによって構成されている。

そして、アンロード機構２５の停止時には、後述のアンロード弁４０が閉弁状態に保持されているため、エア室２５Ｅがタンク２２等の空圧源から遮断されている。このため、アンロードピストン２５Ｃは、図２中に実線で示す如く、戻しばね２５Ｄによって吸込弁１４から離れた位置に保持されている。従って、圧縮機は、吸込弁１４によって弁部材１３の吸込穴１３Ａを開，閉しつつ、通常の負荷運転を行うことができる。

一方、アンロード機構２５の作動時には、アンロード弁４０が開弁し、エア室２５Ｅ内に空気圧が供給される。このため、アンロードピストン２５Ｃは、図２中に仮想線で示す如く、この空気圧によってシリンダ９側に進入し、吸込弁１４を強制的に開弁させた状態となる。これにより、圧縮機を無負荷状態で運転することができる。

次に、図３を参照しつつ、圧縮機の制御系統について説明すると、まず２６は圧縮機の運転に用いられる例えば３相交流等の電源を示し、２７は該電源２６とモータ１８との間に接続された３本の電源配線を示している。

２８は電源２６とモータ１８との間に開，閉可能に設けられた電磁接触器で、該電磁接触器２８は、例えば４接点型のリレー等によって構成され、その励磁コイル２８Ａは、２本の配線２９，３０によって互いに異なる電源配線２７，２７の間に接続されている。

ここで、各配線２９，３０のうち一方の配線２９には、圧縮機を作動させるときに操作する常開型の作動スイッチ３１と、圧縮機を停止させるときに操作する常閉型の停止スイッチ３２と、後述の電源リレー４１とが直列に設けられ、他方の配線３０には、後述するサーマルリレー３４の一部が設けられている。この場合、各スイッチ３１，３２は自動復帰式のスイッチとなっている。

また、電磁接触器２８を構成する４個の接点のうち、３個の接点２８Ｂ，２８Ｂ，２８Ｂは各電源配線２７の途中に接続されている。また、残りの接点２８Ｃは、通電保持用配線３３によって各スイッチ３１，３２の間で配線２９に接続されている。これにより、接点２８Ｃは、電源リレー４１に対して作動スイッチ３１と並列で、かつ停止スイッチ３２と直列に配置されている。

そして、圧縮機の始動時には、停止スイッチ３２と電源リレー４１とが閉成した状態で、圧縮機の使用者等が作動スイッチ３１を押すと、各電源配線２７の間の電圧によって励磁コイル２８Ａが通電される。これにより、電磁接触器２８の各接点２８Ｂ，２８Ｃが閉成し、電源２６とモータ１８とが接続されるので、圧縮機が作動する。

また、電磁接触器２８の接点２８Ｃが閉成すると、励磁コイル２８Ａには、通電保持用配線３３等を介して電圧が印加される。このため、作動スイッチ３１が非操作状態となることにより開成位置に復帰しても、電磁接触器２８は閉成状態に保持され、モータ１８が作動し続ける。

一方、停止スイッチ３２が押されたり、後述のＣＰＵ３８によって電源リレー４１が開成されたときには、励磁コイル２８Ａへの通電が停止して電磁接触器２８が開成する。この結果、モータ１８が電源２６から遮断され、圧縮機が停止する構成となっている。

３４は電源２６とモータ１８との間に開，閉可能に設けられたサーマルリレーで、該サーマルリレー３４は、例えば温度ヒューズ等として機能するものであり、過電流等によって電源配線２７の温度が上昇したときに、接点が開成することによってモータ１８を電源２６から遮断し、これを過電流から保護する構成となっている。

３５は圧縮機の運転状態を制御する制御装置で、該制御装置３５は、防音箱１内に配置され、後述の第１温度センサ３６、ＣＰＵ３８、電源回路３９、電源リレー４１等によって構成されている。

３６は例えば防音箱１内で制御装置３５に搭載された第１温度センサを示し、該第１温度センサ３６は、第１の実施の形態による制御処理（後述の図４、図５参照）で用いられるものである。そして、第１温度センサ３６は、防音箱１内の空気の温度（例えば、圧縮機本体３の周囲の雰囲気温度）を箱内温度Ｔ1として検出し、その検出信号をＣＰＵ３８に出力する。

３７は例えば圧縮機本体３の高圧気筒８に設けられた第２温度センサで、該第２温度センサ３７は、第２の実施の形態による制御処理（後述の図６、図７参照）で用いられるものである。そして、第２温度センサ３７は、例えば高圧気筒８の温度を圧縮機温度Ｔ2として検出し、その検出信号をＣＰＵ３８に出力する。

３８はアンロード制御手段としてのＣＰＵ（中央演算処理装置）を示し、該ＣＰＵ３８は、電源回路３９を介して通電されることにより作動するもので、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶回路を備えている。そして、この記憶回路には、例えば図４、図６に示す制御処理のプログラムと、後述する上限温度Ｈ，Ｈ′、復帰温度Ｌ，Ｌ′、停止用判定回数Ｅ、時間判定値Ｆ，Ｇ等の設定値が予め記憶されている。

ここで、上限温度Ｈは、例えばサーマルリレー３４が誤作動し易くなるような高温状態に対応する防音箱１内の雰囲気温度として設定され、上限温度Ｈ′は、前記高温状態に対応する圧縮機本体３の温度として設定されている。また、復帰温度Ｌ，Ｌ′は、例えばサーマルリレー３４が正常に作動するような低い温度、即ち上限温度Ｈ，Ｈ′よりも低い温度として定められ（Ｈ＞Ｌ、Ｈ′＞Ｌ′）、上限温度Ｈ，Ｈ′との間に一定のヒステリシス領域を設定している。

そして、ＣＰＵ３８は、第１の実施の形態において、第１温度センサ３６により検出した箱内温度Ｔ1が上限温度Ｈを超えたときに、高温状態と判定してアンロード機構２５を作動させ、圧縮機を無負荷運転する。これにより、圧縮機本体３から発生する圧縮熱が減少するので、その分だけ冷却ファン２３，２４によって防音箱１内を効率よく冷却することができ、サーマルリレー３４を含めて防音箱１内の温度を速やかに低下させることができる。このため、高温によるサーマルリレー３４の誤作動を防止することができる。

また、箱内温度Ｔ1が復帰温度Ｌ以下となったときには、防音箱１内の温度が十分に低下したので、アンロード弁４０を閉弁してアンロード機構２５を停止させることにより、圧縮機を通常運転に復帰させる。

一方、第２の実施の形態では、第２温度センサ３７により検出した圧縮機温度Ｔ2が上限温度Ｈ′を超えたときに、高温状態と判定して無負荷運転を行う。また、圧縮機温度Ｔ2が復帰温度Ｌ′以下となったときには、圧縮機を通常運転に復帰させる構成となっている。

また、ＣＰＵ３８は、高温による無負荷運転を行うときに、後述の報知器４２によって高温無負荷運転であることを報知し、防音箱１内または圧縮機本体３が高温となったので無負荷運転が行われていることを使用者等に認識させる。

また、ＣＰＵ３８は、無負荷運転を何回か実行しても高温状態が解消されず、その実行回数が停止用判定回数Ｅに達したときに、電源リレー４１を開成して圧縮機の運転を強制的に停止する。ここで、停止用判定回数Ｅとは、何らかの異常等によって高温状態が繰返し発生したことを検出するための判定値である。そして、報知器４２によって高温運転停止であることを報知し、例えばメンテナンスが必要な異常が生じたので圧縮機を停止したことを使用者等に認識させる。

さらに、ＣＰＵ３８は、高温による無負荷運転の継続時間を後述のカウンタＤによって計測し、この継続時間が時間判定値Ｇに対応する所定時間以上継続したときにも、電源リレー４１によって圧縮機の運転を強制的に停止し、報知器４２によって高温運転停止であることを報知する。

４０はＣＰＵ３８の出力側に接続されたアンロード弁を示し、該アンロード弁４０は、ＣＰＵ３８によって開，閉される電磁弁等からなり、例えばタンク２２等の空圧源により発生された空気圧を、アンロード機構２５のエア室２５Ｅに対して供給，遮断するものである。

４１はＣＰＵ３８によって開，閉される運転停止手段としての例えば常閉型の電源リレーで、該電源リレー４１は、ＣＰＵ３８の出力側に接続された励磁コイル４１Ａと、電源２６と電磁接触器２８の励磁コイル２８Ａとの間に位置して配線２９に開，閉可能に設けられた接点４１Ｂとによって構成されている。そして、電源リレー４１は、電磁接触器２８を電源２６に対して接続，遮断し、圧縮機を運転可能な状態としたり、その運転を停止させるものである。

４２は圧縮機に設けられた報知手段としての報知器で、該報知器４２は、例えばブザー、ランプ等の警報機器や、ディスプレイ、音声発生装置等の警告機器、またはこれらを組合わせた機器によって構成されている。そして、報知器４２は、図３に示す如く、ＣＰＵ３８からの信号を受けることにより、例えば高温無負荷運転、高温運転停止等を含む各種の情報を、それぞれ識別可能な内容として圧縮機の使用者等に報知するものである。

本発明の実施の形態による空気圧縮機は上述の如き構成を有するもので、次に第１，第２の実施の形態で共通となる圧縮機の基本的な作動について説明する。

まず、圧縮機の使用者等が作動スイッチ３１を押したときには、何れも閉成状態となっている停止スイッチ３２と電源リレー４１とを介して電源２６から電磁接触器２８に通電が行われ、電磁接触器２８が閉成する。この結果、モータ１８が電源２６と接続されて作動し、このモータ１８によりプーリ１９，２０とベルト２１とを介してクランク軸５が回転駆動される。

そして、クランク軸５が回転すると、各気筒６，７，８のシリンダ内でピストンが往復動し、個々の気筒で吸込行程と吐出行程とが交互に行われる。この場合、高圧気筒８を例に挙げると、吸込行程では、吸込弁１４が開弁して吐出弁１５が閉弁することにより、シリンダヘッド１２の吸込ポート１２Ａからシリンダ９内に空気が吸込まれる。また、吐出行程では、吸込弁１４が閉弁して吐出弁１５が開弁することにより、シリンダ９内で圧縮された圧縮空気が吐出ポート１２Ｂから外部に吐出される。

この場合、圧縮機を始動するときには、アンロード機構２５を作動させることによって吸込弁１４を常に開弁した状態に保持し、無負荷状態で運転を開始する。また、モータ１８の回転数が上昇した後には、アンロード機構２５を停止して通常の圧縮運転を行う。そして、通常運転時には、低圧気筒６，７で圧縮された中間圧の圧縮空気が中間配管１６内に吐出され、この圧縮空気は高圧気筒８でさらに圧縮されて吐出配管１７内に吐出されることにより、高圧の圧縮空気となってタンク２２に貯留される。

一方、圧縮機の運転時には、モータ１８によって吸気用冷却ファン２３と排気用冷却ファン２４とが回転駆動される。これにより、防音箱１内には、吸気口１Ｆから流入して排気口１Ｇから流出する冷却風の流れが生じるので、この冷却風によって圧縮機本体３、モータ１８、タンク２２等の機器を効率よく冷却することができる。

次に、図４、図５を参照しつつ、第１の実施の形態による圧縮機の制御処理について説明する。

まず、図４中のステップ１では、通常運転の継続時間を計測するカウンタＢと、高温による無負荷運転の実行回数を数えるカウンタＣと、高温による無負荷運転の継続時間を計測するカウンタＤとをそれぞれ零にクリアする。これらのカウンタＢ，Ｃ，Ｄは、ＣＰＵ３８またはこれに付設された記憶回路（図示せず）等に書換可能に記憶されている。

次に、ステップ２では、報知器４２の報知動作を停止（制御を開始した時点では停止状態を保持）し、ステップ３では、アンロード機構２５を停止した状態で通常の圧縮運転を行う。

次に、ステップ４では、第１温度センサ３６により検出した箱内温度Ｔ1を読込む。また、ステップ５では、通常運転の継続時間を計測するカウンタＢを１だけ増加させる。この場合、通常運転時には、ステップ２〜８の処理がほぼ一定の時間毎に繰返されるので、その繰返し回数を通常運転の継続時間として計測することができる。

そして、ステップ６では、カウンタＢの値が時間判定値Ｆよりも小さいか否かを判定する。この時間判定値Ｆとは、圧縮機が正常であると判定するのに十分な時間だけ通常運転が継続したか否かを判定するものである。そして、ステップ６で「ＹＥＳ」と判定したときには、まだカウンタＢの値が時間判定値Ｆに達していないので、後述のステップ８に移る。

また、ステップ６で「ＮＯ」と判定したときには、圧縮機が正常であると判断できるから、ステップ７では、圧縮機の異常に対処するために無負荷運転を計数するカウンタＣを零にクリアする。

次に、ステップ８では、この箱内温度Ｔ1が所定の上限温度Ｈ以下であるか否かを判定する。そして、ステップ８で「ＹＥＳ」と判定したときには、例えば図５中の状態１に示すように、箱内温度Ｔ1が許容範囲内にあるので、ステップ２〜８の処理を繰返すことにより、通常の圧縮運転を続行する。

また、ステップ８で「ＮＯ」と判定したときには、箱内温度Ｔ1が許容範囲を超えて高温となり、この高温状態では、例えばサーマルリレー３４が誤作動する虞れがある。このため、ステップ９では、カウンタＣを１だけ増加させる。

そして、ステップ１０では、無負荷運転を計数するカウンタＣが停止用判定回数Ｅよりも小さいか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、後述のステップ１１以降で無負荷運転を行い、「ＮＯ」と判定したときには、後述のステップ１８以降で圧縮機を停止させる。

次に、ステップ１１では、報知器４２によって高温無負荷運転を行うことを報知し、ステップ１２では、アンロード機構２５を作動させて無負荷運転を行う。これにより、圧縮機本体３からの発熱量が減少し、一方で冷却ファン２３，２４は作動した状態に保持されるので、防音箱１内の温度（箱内温度Ｔ1）は、例えば図５中の状態２に示すように徐々に低下する。

そこで、ステップ１３では、第１温度センサ３６によって箱内温度Ｔ1を読込む。また、ステップ１４では、無負荷運転の継続時間を計測するカウンタＤを１だけ増加させる。このカウンタＤは、カウンタＢの場合とほぼ同様に、ステップ１１〜１６の処理が繰返されるときに無負荷運転の継続時間を計測するものである。そして、ステップ１５では、カウンタＤの値が時間判定値Ｇよりも小さいか否かを判定する。この時間判定値Ｇとは、圧縮機が異常であると判定するのに十分な時間だけ無負荷運転が継続したか否かを判定するものである。

そして、ステップ１５で「ＹＥＳ」と判定したときには、まだカウンタＢの値が時間判定値Ｆに達していないので、後述のステップ１６に移る。また、ステップ１５で「ＮＯ」と判定したときには、何らかの異常により無負荷運転でも温度が低下しないと判断できるから、後述のステップ１８に移って圧縮機を強制的に停止させる。

次に、ステップ１６では、この箱内温度Ｔ1が所定の復帰温度Ｌ以下となった否かを判定する。そして、ステップ１６で「ＹＥＳ」と判定したときには、防音箱１内の温度が十分に低下したので、ステップ１７で各カウンタＢ，Ｄを零にクリアし、ステップ２に戻って通常運転に復帰する。また、ステップ１６で「ＮＯ」と判定したときには、箱内温度Ｔ1が復帰温度Ｌ以下となるまでステップ１１〜１６を繰返すことにより、無負荷運転を続行する。

ここで、例えば冷却系統の故障等が生じている場合には、図５中の状態３に示すように、通常運転に復帰する毎に箱内温度Ｔ1が上限温度Ｈを超えてしまうことがある。この場合には、無負荷運転が繰返されることによってカウンタＣが増加し、カウンタＣが停止用判定回数Ｅに達したときには、ステップ１０で「ＮＯ」と判定することにより、ステップ１８が実行される。

そして、ステップ１８では、図５中の状態４に示すように、報知器４２によって高温運転停止であることを報知し、ステップ１９では、電源リレー４１を開成することにより、圧縮機を強制的に停止して終了する。

かくして、第１の実施の形態によれば、防音箱１内の温度を箱内温度Ｔ1として検出する第１温度センサ３６を設け、箱内温度Ｔ1が上限温度Ｈを超えたときには、ＣＰＵ３８によって無負荷運転を行う構成としている。

これにより、無負荷運転時には、圧縮機本体３の発熱量を減少させつつ、冷却ファン２３，２４を駆動することができるから、圧縮機本体３、モータ１８、タンク２２等の機器を冷却ファン２３，２４によって効率よく冷却でき、各機器の温度を容易に低下させることができる。

従って、例えばサーマルリレー３４等のように、圧縮機本体３の周囲に配置される部品を高温による誤作動から確実に保護することができ、圧縮運転を安定的に行うことができる。特に、パッケージ型圧縮機では、防音箱１内に熱が滞留することによってサーマルリレー３４等の温度が上昇し易いので、本実施の形態のように構成することにより、圧縮機が誤作動によって停止するのを確実に避けることができ、取扱いが容易なパッケージ型圧縮機を実現することができる。

また、サーマルリレー３４等の誤作動を防止することにより、圧縮機に何らかの異常が生じた場合には、誤作動の可能性を除外して異常の原因を調べることができる。このため、原因の究明やこれに対処する作業を効率よく行うことができ、メンテナンス性を高めることができる。

また、箱内温度Ｔ1が復帰温度Ｌ以下に低下したときには、圧縮機を通常運転に復帰させるようにしたので、例えばサーマルリレー３４の耐熱温度（誤作動が生じない温度）に応じて、上限温度Ｈと復帰温度Ｌとを予め適切に設定しておくことにより、圧縮機の運転効率を可能な限り確保しつつ、必要最低限の無負荷運転によって誤作動を防止することができる。

一方、圧縮機には報知器４２を設けたので、高温による無負荷運転を行うときには、そのことを報知器４２によって報知することができる。このため、圧縮機の使用者等は、無負荷運転が必要となる程度に温度が上昇したことを確実に認識することができ、温度上昇の原因等に対して適切に対処することができる。

しかも、報知器４２は、圧縮機を停止させなくても、温度上昇したことを知らせることができるので、使用者は必要に応じて圧縮運転を優先させることもでき、利便性を高めることができる。

さらに、高温による無負荷運転を行う回数が停止用判定回数Ｅに達したときには、電源リレー４１によって圧縮機を停止させるようにしたので、例えば想定外の発熱、冷却系統の故障等が原因となって無負荷運転が繰返されたときには、圧縮機を強制的に停止させることができる。従って、圧縮機本体３、モータ１８等の部品を高温による故障や劣化から保護することができ、部品の寿命を延ばして耐久性を高めることができる。

また、この場合にも、高温によって圧縮運転が停止されたことを報知器４２によって使用者等に報知することができ、例えばメンテナンスが必要な異常が生じたことを速やかに認識させることができる。

また、高温による無負荷運転が所定時間以上継続したときには、電源リレー４１によって圧縮機本体を強制的に停止させるようにしたので、何らかの異常によって無負荷運転が続いたときには、圧縮運転を停止して前記各部品を高温状態から保護することができる。

次に、図１ないし図３、図６及び図７は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、圧縮機本体の温度が高温となったときに無負荷運転を行う構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と共通な構成要素の説明を省略するものとし、図６、図７を参照しつつ、圧縮機の制御処理について説明する。

まず、図６中のステップ２１〜２３では、第１の実施の形態のステップ１〜３と同様の処理を行い、ステップ２４では、第２温度センサ３７により検出した圧縮機本体３の温度を圧縮機温度Ｔ2として読込む。また、ステップ２５では、カウンタＢを１だけ増加させ、ステップ２６，２７では、カウンタＢが時間判定値Ｆに達したときにのみ、カウンタＣを零にクリアする。

次に、ステップ２８では、この圧縮機温度Ｔ2が所定の上限温度Ｈ′以下であるか否かを判定し、ステップ２８で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ２２〜２８の処理を繰返すことにより、例えば図７中の状態１に示すように、通常の圧縮運転を続行する。

また、ステップ２８で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ２９でカウンタＣを１だけ増加させる。そして、ステップ３０では、カウンタＣが停止用判定回数Ｅよりも小さいか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、例えば図７中の状態２に示すように、ステップ３１で高温無負荷運転を行うことを報知した後に、ステップ３２で無負荷運転を行う。

次に、ステップ３３では圧縮機温度Ｔ2を読込み、ステップ３４では、カウンタＤを１だけ増加させ、ステップ３５では、カウンタＤが時間判定値Ｇに達したときにのみ、後述のステップ３８に移って圧縮機を停止させる。この点は、第１の実施の形態とほぼ同様である。これにより、無負荷運転を継続しても高温状態が続くときには、圧縮機を停止して各部品を高温から保護することができる。

次に、ステップ３６では、この圧縮機温度Ｔ2が所定の復帰温度Ｌ′以下となった否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ２２に戻って通常運転に復帰する。また、ステップ３６で「ＮＯ」と判定したときには無負荷運転を続行する。

一方、ステップ３０で「ＮＯ」と判定したときには、例えば図７中の状態３に示すように無負荷運転が繰返され、カウンタＣが停止用判定回数Ｅに達している。このため、ステップ３８では、図７中の状態４に示すように、高温運転停止であることを報知し、ステップ３９では、圧縮機を強制的に停止して終了する。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、第２温度センサ３７によって圧縮機本体３の温度を圧縮機温度Ｔ2として検出し、この圧縮機温度Ｔ2に応じて無負荷運転を行う構成としたので、例えば圧縮機の構造や部品レイアウト等に応じて温度センサの設置場所を適切に選択することができる。

また、本実施の形態では、第２温度センサ３７を、防音箱１内で主要な発熱源となる圧縮機本体３に直接取付けている。このため、防音箱１内の温度上昇を速やかに検出することができ、無負荷運転をスムーズに開始することができる。

なお、前記各実施の形態では、第１温度センサ３６を制御装置３５内に配置し、第２温度センサ３７を高圧気筒８に配置する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、温度センサは、高温の検出が可能な部位であれば任意の部位に取付けてよいものであり、例えば第１温度センサ３６は、防音箱１内であれば制御装置３５から離れた部位に設置してもよい。また、第２温度センサ３７を、例えばクランクケース４や低圧気筒６，７に設置してもよく、さらにはモータ１８等に取付ける構成としてもよい。

また、実施の形態では、何らかの異常により無負荷運転が継続していることを、カウンタＤと時間判定値Ｇとによって検出し、検出時に圧縮機を停止させる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば箱内温度Ｔ1（または圧縮機温度Ｔ2でもよい）が上限温度Ｈ（Ｈ′）よりも少し高い異常判定温度Ｔ0を超えたときに、圧縮機を停止させる構成としてもよい。これにより、圧縮機の異常による温度上昇をより迅速に検出することができる。

また、実施の形態では、サーマルリレー３４の誤作動防止を目的とする場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばサーマルリレー３４を搭載していない圧縮機に適用してもよい。即ち、サーマルリレー３４以外の部品を高温による誤作動、劣化等から保護するために、高温検出時に無負荷運転を行う構成としてもよいものである。

また、実施の形態では、３気筒２段式の圧縮機を例に挙げて述べたが、例えば１気筒または２気筒の圧縮機に適用してもよく、また２気筒が並列に接続された１段式の圧縮機に適用してもよい。

さらに、実施の形態では、パッケージ型の空気圧縮機を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、防音箱１をもたない非パッケージ型の圧縮機に適用してもよい。また、例えば真空ポンプ等のように、空気圧縮機以外の圧縮機にも広く適用できるものである。

本発明の第１及び第２の実施の形態によるパッケージ型の空気圧縮機を前面板を取外した状態で示す正面図である。 圧縮機本体、冷却ファン等を図１中の矢示II−II方向から拡大してみた断面図である。 空気圧縮機の全体構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態による制御処理を示す流れ図である。 図４の制御処理を行ったときの圧縮機本体、第１温度センサ及び報知器の作動状態を示す特性線図である。 本発明の第２の実施の形態による制御処理を示す流れ図である。 図６の制御処理を行ったときの圧縮機本体、第２温度センサ及び報知器の作動状態を示す特性線図である。

符号の説明

１ 防音箱
３ 圧縮機本体
６，７ 低圧気筒
８ 高圧気筒
１８ モータ（駆動源）
２２ タンク
２３，２４ 冷却ファン
２５ アンロード機構
２８ 電磁接触器
３１ 作動スイッチ
３２ 停止スイッチ
３４ サーマルリレー
３５ 制御装置
３６ 第１温度センサ
３７ 第２温度センサ
３８ ＣＰＵ（アンロード制御手段）
４１ 電源リレー（運転停止手段）
４２ 報知器（報知手段）
Ｔ1 箱内温度
Ｔ2 圧縮機温度
Ｈ，Ｈ′ 上限温度
Ｌ，Ｌ′ 復帰温度
Ｅ 停止用判定回数

Claims (5)

1. 流体を吸込んで圧縮し圧縮流体を吐出する圧縮機本体と、該圧縮機本体を駆動する駆動源と、該駆動源により前記圧縮機本体と一緒に駆動される冷却ファンと、前記圧縮機本体を通常運転と無負荷運転との間で切換えるアンロード機構とを備えてなる圧縮機において、
   前記圧縮機本体またはその周囲の温度を検出する温度センサを設け、
   前記温度センサにより検出した温度に応じて前記アンロード機構により前記圧縮機本体を無負荷運転に切換えるアンロード制御手段を設ける構成としたことを特徴とする圧縮機。
2. 前記アンロード制御手段は、前記温度センサにより検出した温度が上限温度を超えたときに前記圧縮機本体を無負荷運転に切換え、前記温度が復帰温度以下となったときに前記圧縮機本体を通常運転に復帰させる構成としてなる請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記温度センサにより検出した温度に応じて無負荷運転を行うときにこれを報知する報知手段を設けてなる請求項１または２に記載の圧縮機。
4. 前記アンロード制御手段によって無負荷運転を行う回数が停止用判定回数に達したときに前記圧縮機本体を停止させる運転停止手段を設けてなる請求項１，２または３に記載の圧縮機。
5. 前記アンロード制御手段によって行われる無負荷運転が所定時間以上継続したときに前記圧縮機本体を停止させる運転停止手段を設けてなる請求項１，２，３または４に記載の圧縮機。

Images