JP2016014383A - 空気圧縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転型の圧縮機を備えた空気圧縮装置において、高価な高温仕様の逆止弁を設けずに、圧縮機の停止後に圧縮機側に圧縮空気が逆流するのを抑制し、逆流に起因する不具合の発生を抑制する。
【解決手段】空気圧縮装置（１）は、回転型の圧縮機（２１）と、圧縮機（２１）の吐出側に接続された吐出側流路（１１）と、吐出側流路（１１）と接続可能に設けられ、吐出側流路（１１）に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出流路（１３）と、圧縮機（２１）の回転を停止しようとする際に、吐出側流路（１１）と放出流路（１３）とを接続して、前記残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出運転を行う運転制御部（４１）と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、車両のブレーキ装置、扉の開閉装置などの機器を駆動する用途などに用いられる空気圧縮装置に関する。

従来、空気圧縮装置において圧縮されて高圧になった空気（圧縮空気）は、例えば車両のブレーキ装置、扉の開閉装置などの機器を駆動する用途に用いられている。特許文献１の図１及び図４は、例えば鉄道車両に装備される空気圧縮装置を開示している。この特許文献１の図４に示される空気圧縮装置では、圧縮機により圧縮されて高温となった空気はアフタークーラ（冷却器）にて冷却され、冷却された圧縮空気は除湿器において除湿される。除湿された圧縮空気は空気溜めに溜められる。空気溜めに溜められた圧縮空気は上述したような機器に供給される。

特開平１１−２０１０３９号公報

ところで、上記のような従来の空気圧縮装置において、圧縮機として、例えばスクロール型の圧縮機などの回転型の圧縮機が用いられる場合には、次のような問題がある。すなわち、スクロール型の圧縮機の停止後には、圧縮機と除湿器との間には圧縮空気が残留している。したがって、この残留圧縮空気は、スクロール型の圧縮機が停止すると、圧縮機側に逆流してスクロールを逆回転させる。この逆回転は次第に回転数が増加して例えば３０００ｒｐｍ程度にまで達することもあり、その回転数の変化に応じて発生する音も変化する。したがって、このような異音が発生するのを抑制する必要がある。また、逆回転時の回転数が圧縮機の許容回転速度以上になると、スクロールの耐久性に影響を及ぼす場合もある。

このような逆流に起因する不具合の発生を防止するためには、圧縮機の吐出側において圧縮機に近い位置に逆止弁を設けることが考えられる。例えば、特許文献１の空気圧縮装置では圧縮機の吸入側に逆止弁が設けられているが、圧縮機の吐出側の流路、具体的には例えば圧縮機とアフタークーラとの間の流路に逆止弁を設けることができる。しかし、圧縮機から吐出される空気は最大で２００℃前後の高温になる。したがって、上記のような逆止弁を設ける場合には、その逆止弁に用いるシール等の部材として高価な高温仕様のものを使用せざるを得ず、メンテナンス費などの費用面で課題がある。

また、特許文献１の図１に示される空気圧縮装置においては、上述したように圧縮機の吸込口側に接続された吸込側流路に逆止弁が設けられているが、吸込側流路に逆止弁を設けたとしても、吸込側流路は低圧であるため、高圧の圧縮空気の逆流を完全に止めることができないので、圧縮空気の圧縮機側への逆流を完全に止めることは困難である。

本発明の目的は、回転型の圧縮機を備えた空気圧縮装置において、高価な高温仕様の逆止弁を設けずに、圧縮機の停止後に圧縮機側へ圧縮空気が逆流するのを抑制し、逆流に起因する不具合の発生を抑制することである。

本発明の空気圧縮装置は、回転型の圧縮機と、前記圧縮機の吐出側に接続された吐出側流路と、前記吐出側流路と接続可能に設けられ、前記吐出側流路に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出流路と、前記圧縮機の回転を停止しようとする際に、前記吐出側流路と前記放出流路とを接続して、前記残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出運転を行う運転制御部と、を備える。

この構成では、圧縮機の回転を停止しようとする際には、吐出側流路に残存する圧縮空気の一部又は全部を例えば大気中に放出する放出運転が行われる。したがって、圧縮機に近い位置に高価な高温仕様の逆止弁を設けなくても、圧縮機の停止後に圧縮機側に圧縮空気が逆流するのを抑制することができる。これにより、逆流に起因する異音の発生などの不具合が生じるのを抑制できる。

具体的には、前記運転制御部は、前記放出運転において、前記圧縮機を回転させたまま圧縮空気の放出を開始し、予め定められた時間が経過した後、前記圧縮機の回転を停止する制御を行うのが好ましい。

この構成において、前記予め定められた時間は、逆流に起因する不具合が生じるのを抑制できる程度に、吐出側流路に残存する圧縮空気を放出できる時間であり、例えば実験、シミュレーションなどに基づいて定めることができる。したがって、この構成では、圧縮機の回転の停止後に圧縮機側に圧縮空気が逆流するのをより確実に抑制することができる。また、この構成では、放出運転において、圧縮機を回転させたまま圧縮空気の放出を開始し、吐出側流路に残存する圧縮空気を予め定められた時間放出するまでは、圧縮機を運転し続けるので、圧縮空気の放出中に圧縮機側に圧縮空気が逆流するのを抑制することもできる。

前記空気圧縮装置は、前記吐出側流路と前記放出流路とを接続又は切断する開閉機構を備え、前記運転制御部は、圧縮空気を生成する通常運転においては前記開閉機構を切断状態にするように構成されている一方で、前記放出運転においては前記圧縮機の回転を停止する前に前記開閉機構を接続状態にするように構成されているのが好ましい。

この構成では、運転制御部は、開閉機構の開閉動作に関連付けて圧縮機の運転と停止のタイミングを制御することによって、通常運転と放出運転とを適切に行うことができる。

前記空気圧縮装置は、前記放出運転において放出される圧縮空気を通過させる消音器を備えているのが好ましい。

この構成では、スクロール型の圧縮機などの回転型の圧縮機の逆回転防止の制御を行うのにあたり、放出運転時に圧縮空気が放出されるときの騒音を低減することができる。

本発明によれば、スクロール型の圧縮機を備えた空気圧縮装置において、吐出側流路に高価な高温仕様の逆止弁を設けなくても、圧縮機の停止後に圧縮機側に圧縮空気が逆流するのを抑制することができる。これにより、逆流に起因する異音の発生などの不具合が生じるのを抑制できる。

本発明の実施形態に係る空気圧縮装置を示す概略構成図である。 実施形態に係る空気圧縮装置における通常運転と放出運転の制御例を示すタイミングチャートである。 実施形態に係る空気圧縮装置における制御例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る空気圧縮装置１について図面を参照して説明する。図１に示す本実施形態の空気圧縮装置１は、圧縮空気を生成するものであり、例えば鉄道車両に設けられる。空気圧縮装置１において生成された圧縮空気は、鉄道車両のブレーキ装置、扉の開閉装置などの機器を駆動する用途に用いられる。ただし、空気圧縮装置１の用途は、鉄道車両に限られず、鉄道以外の他の車両であってもよく、また、車両以外の他の用途であってもよい。

［空気圧縮装置の構造］
図１に示すように、空気圧縮装置１は、電動空気圧縮機構２と、除湿機構３と、コントローラ４とを備える。空気圧縮装置１の吸込口１６から吸い込まれた空気は、吸込フィルタ（吸込チリコシ）１７を通過した後、電動空気圧縮機構２に流入し、電動空気圧縮機構２において圧縮される。電動空気圧縮機構２において生成された圧縮空気は、除湿機構３において除湿される。除湿機構３において除湿された圧縮空気は、空気圧縮装置１の吐出口１８から流出し、空気溜め５（圧力タンク）に溜められる。空気溜め５の圧縮空気は、必要に応じて上記したような機器に供給される。

本実施形態の空気圧縮装置１では、圧縮空気を生成して空気溜め５に溜める通常運転と、空気圧縮装置１内の圧縮空気の一部又は全部を大気中に放出する放出運転とが行われる。これにより、通常運転の終了後に圧縮空気の逆流に起因する異音の発生などの不具合が生じるのを抑制できる。以下、本実施形態の具体的な構成について説明するが、本発明の空気圧縮装置１は、以下の具体例に限定されるものではない。

図１に示すように、空気圧縮装置１は、吸込口１６と電動空気圧縮機構２とを接続する吸込側流路１０と、電動空気圧縮機構２と後述の逆止弁５１とを接続する吐出側流路１１と、逆止弁５１と吐出口１８とを接続する下流側流路１２と、圧縮空気を放出する放出流路１３とを備えている。

本実施形態では、電動空気圧縮機構２は、スクロール型の圧縮機２１と、電動機２２と、冷却器２３と、ファン２４，２５とを備えている。また、本実施形態では、除湿機構３は、第１除湿器としてのドレン分離器３１と、第２除湿器３２と、逆止弁５１と、開閉機構としての電磁弁５２とを備えている。本実施形態では、逆止弁５１及び電磁弁５２（開閉機構）が除湿機構３の一部として設けられているが、これに限られない。

スクロール型の圧縮機２１は、互いにかみ合う固定スクロール（第１渦巻体）と、旋回スクロール（第２渦巻体）と、これらを収容するハウジングとを備え、これらによって圧縮空間が区画されている。スクロール型の圧縮機２１は、ハウジングに固定された固定スクロールに対し、旋回スクロールを旋回運動させることによって圧縮空気を生成する。このような構造を有するスクロール型の圧縮機２１は、圧縮空気を生成する正回転とは反対の逆回転が生じると、異音が発生しやすいという特徴を有している。

ハウジングには、吸込口２１Ａと、吐出口２１Ｂとが設けられている。吸込口２１Ａには、吸込側流路１０の一端が接続されており、吐出口２１Ｂには吐出側流路１１の一端が接続されている。吸込口２１Ａからハウジング内に吸い込まれる空気は、前記圧縮空間に流入し、旋回スクロールの旋回運動に伴って次第に加圧され、加圧された圧縮空気は、吐出口２１Ｂから吐出側流路１１に流出する。

電動機（モータ）２２は、圧縮機２１を駆動する駆動機構として設けられている。電動機２２は、コントローラ４からの起動信号に基づいて作動するように構成されている。本実施形態では、電動機２２の回転軸は、ベルトなどの連結部材２６を介して圧縮機２１の回転軸に連結されているが、このような構成に限られない。

冷却器２３は、圧縮機２１で圧縮されて圧縮熱が残っている圧縮空気を冷却する熱交換器として設けられている。図１に示す具体例では、冷却器２３は、プレートフィンチューブ冷却器であるが、これに限られず、他のタイプの冷却器であってもよい。プレートフィンチューブ冷却器２３は、圧縮空気が流れるチューブ２３Ａと、チューブ２３Ａに沿って配列された複数のフィン２３Ｂとを備える。

ファン２４，２５は、冷却器２３に向かう空気（外気）の流れを形成するために設けられている。冷却器２３は、ファン２４，２５によって生じる冷却空気によって外部から冷却され、その結果、冷却器２３の内部を流れる圧縮空気が冷却される。本実施形態では、複数のファン２４，２５（第１ファン２４、第２ファン２５）が設けられているが、これに限られず、単一のファンが設けられているだけであってもよい。第１ファン２４は、圧縮機２１の回転軸の回転に伴って回転するように構成されているが、これに限られない。図１に示す具体例では、第１ファン２４は、シロッコファンであり、第２ファン２５は、プロペラファンであるが、これらに限られず、他の種類のファンを用いることもできる。

ドレン分離器３１は、冷却器２３よりも下流側の吐出側流路１１に設けられている。ドレン分離器３１は、冷却器２３において冷却された圧縮空気から水分と油分とを分離するフィルタ３５を備えている。具体的には、ドレン分離器３１は、例えばケース３４を備え、このケース３４内には、フィルタ３５と、ドレンを排出するためのドレン弁３６とが設けられている。また、ケース３４には、圧縮機２１から供給される圧縮空気が流入する入口３４Ａと、ドレン分離器３１を通過した圧縮空気がそれよりも下流側の吐出側流路１１に流出する出口３４Ｂとが設けられている。

ドレン弁３６は、圧縮空気が生成される通常運転のときには閉じている。ドレン弁３６が開かれると、水分やオイルを含むドレンは、ドレン弁３６に隣接する排気管３７を通じて圧縮空気と共に外部へ放出される。また、排気管３７には、放出に伴う騒音を低減させるために消音器３３が設けられている。

ドレン弁３６の開閉機構は、特に限定されるものではない。ドレン弁３６の開閉機構としては、例えば、コントローラ４からの起動信号によって電磁弁５２が開状態となり、除湿装置３の吐出側流路１１内の圧縮空気によってドレン弁３６の弁体３６ａを押圧したときにドレン弁３６が開状態となり、吐出側流路１１、冷却器２３および除湿器３１，３２に残存する圧縮空気を放出することができる。ドレン弁３６の弁体３６ａとしては、例えば図１に示すように端部にテーパ面が設けられたものが挙げられる。この弁体３６ａがその軸方向にスライド移動することによってドレン弁３６の開閉が行われる。

第２除湿器３２は、ドレン分離器３１よりも下流側の吐出側流路１１に設けられている。第２除湿器３２は、ドレン分離器３１において水分と油分とが分離された圧縮空気に対してさらに除湿を行うために設けられている。第２除湿器３２としては、例えば中空糸膜式の除湿器を挙げることができるが、これに限られず、例えば乾燥剤によって除湿する除湿器などであってもよい。図１に示す実施形態では、複数の第２除湿器３２が設けられているが、これに限られず、単一の第２除湿器３２が設けられていてもよい。なお、各第２除湿器３２には、その第２除湿器３２で生成された乾燥空気の一部を第２除湿器３２に戻すパージガスの通過量を抑制するためのパージ絞り３８が設けられている。

逆止弁５１は、第２除湿器３２よりも下流側に設けられており、吐出側流路１１と下流側流路１２とを接続している。逆止弁５１は、所定の圧力以上の圧縮空気が吐出口１８側（空気溜め５側）に通過するのを許容する。逆止弁５１は、除湿器３１，３２を通過して除湿された圧縮空気が除湿器３１，３２側に戻るのを阻止する。すなわち、逆止弁５１は、下流側流路１２及び空気溜め５の圧縮空気が逆止弁５１よりも上流側の吐出側流路１１に逆流するのを防止する。

図１に示す本実施形態では、逆止弁５１は、ケース５３と、ケース５３内の空間を第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２に仕切る仕切り壁５４と、弁体５５とを備えている。仕切り壁５４には、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２を連通させる開口５４ａが形成されている。弁体５５は、第２空間Ｓ２に配置されており、開口５４ａを第２空間Ｓ２側から塞いでいる。弁体５５は、例えばばねなどの付勢手段によって開口５４ａを塞ぐ方向に付勢されている。逆止弁５１は、第１空間Ｓ１の空気が第２空間Ｓ２に移動することのみを許容する。

逆止弁５１は、第１空間Ｓ１側のケース５３に設けられた入口５１Ａと、第２空間Ｓ２側のケース５３に設けられた出口５１Ｂとを有する。吐出側流路１１の下流端は、入口５１Ａに接続されており、下流側流路１２の上流端は、出口５１Ｂに接続されている。

また、本実施形態では、第１空間Ｓ１側のケース５３に戻し口５１Ｃが設けられている。戻し口５１Ｃには、吐出側流路１１、冷却器２３及び除湿器３１，３２に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出流路１３の一端（上流端）が接続されている。

電磁弁５２（開閉機構５２）は、放出流路１３に設けられており、コントローラ４からの信号により放出流路１３を開閉するように構成されている。すなわち、電磁弁５２は、吐出側流路１１と放出流路１３とを接続又は切断する機能を有する。電磁弁５２は、通常運転のときには放出流路１３を閉状態とするにように構成されている。これにより、通常運転のときには、電動空気圧縮機構２によって生成されて吐出側流路１１を流れる圧縮空気は、逆止弁５１を通過して下流側流路１２に流入し、空気溜め５に溜められる。

電磁弁５２は、放出運転のときには放出流路１３を開状態とするように構成されている。これにより、逆止弁５１の第１空間Ｓ１の圧力が上述の所定の圧力未満となるので、開口５４ａは弁体５５によって塞がれ、吐出側流路１１の圧縮空気が下流側流路１２側（空気溜め５側）に流れるのが阻止される。その一方で、放出運転のときには、吐出側流路１１、冷却器２３及び除湿器３１，３２に残存する圧縮空気の一部又は全部は、入口５１Ａ及び戻し口５１Ｃを経て放出流路１３に流入し、外部に放出される。

本実施形態では、放出流路１３の他端（下流端）は、放出運転のときの圧縮機２１の容量よりも大きな容量（排出容量）を有する大容量の排出機構を経て大気中に放出される。図１に示す実施形態では、この大容量の排出機構としてドレン分離器３１のドレン弁３６が用いられている。具体的に、放出運転のときの圧縮機２１の容量が例えば５００Ｌ／分である場合に、排出容量が例えば１０００Ｌ／分のドレン弁３６を用いる場合を例示することができるが、これらの数値に限定されるものではない。放出運転において、ドレン弁３６などの排出機構から大気中に放出される排出容量が、圧縮機２１から吐出側流路１１に吐出される容量よりも大きければよい。ただし、放出運転のときの排出容量（排出空気量）と圧縮機２１の容量（吐出空気量）との差が大きいほど、吐出側流路１１、冷却器２３及び除湿器３１，３２を早く減圧することができるので、大容量の排出機構（本実施形態ではドレン弁３６）が開状態となってから圧縮機２１の電動機２２を停止するまでの時間（遅延時間）を短くすることができる。

また、本実施形態では、放出流路１３の他端（下流端）は、消音器３３の上流側に接続されている。これにより、放出運転において放出される圧縮空気が消音器３３を通過した後、大気中に放出されるので、放出運転において圧縮空気が放出されるときの騒音を低減することができる。より具体的には、放出流路１３の他端（下流端）は、ドレン分離器３１のケース３４に接続されており、放出流路１３を流れる圧縮空気は、ケース３４内の通路を経て消音器３３に到達し、その後、消音器３３を通過して大気中に放出される。すなわち、本実施形態では、消音器３３は、ドレンの放出と、放出流路１３を通過した圧縮空気の放出の両方に用いられるが、これに限られない。放出流路１３を通過した圧縮空気の放出用には、ドレン分離器３１の消音器３３とは別の消音器が用いられてもよい。また、放出流路１３を通過した圧縮空気は、消音器を通さずに直接大気中に放出されてもよい。

コントローラ４は、例えば、図略の中央演算処理装置等のプロセッサ、メモリなどの記憶部４２、インターフェース回路等を備えて構成され、上位のコントローラ（図示せず）との間で信号の送受信が可能に構成されている。コントローラ４は、空気圧縮装置１の運転を制御する運転制御部４１を機能として備えている。運転制御部４１は、予め決められたシーケンスを実行して、電動機２２の運転を制御することにより圧縮機２１の運転と停止を制御するとともに、開閉機構（本実施形態では電磁弁５２）の開閉を制御する。また、コントローラ４は、放出運転において時間を計測するタイマ４３を備えている。

［空気圧縮装置の動作］
次に、空気圧縮装置１の動作について説明する。本実施形態の空気圧縮装置１では、運転制御部４１は、圧縮空気を生成して空気溜め５に溜める通常運転と、圧縮空気を放出する放出運転とを行うように、圧縮機２１を駆動する電動機２２、放出流路１３を開閉する開閉機構（本実施形態では電磁弁５２）などを制御する。運転制御部４１は、電動機２１を停止する際に、吐出側流路１１に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出運転を行う。具体的には、電動機２１を停止するための信号（ＯＦＦ信号）がコントローラ４から出力されると、吐出側流路１１に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出運転が行われる。以下、図２及び図３を参照して本実施形態の空気圧縮装置１の制御例について具体的に説明するが、図２及び図３に示す制御例は一例であって、これらの制御に限られるものではない。

図２は、本実施形態に係る空気圧縮装置１における通常運転と放出運転の制御例を示すタイミングチャートである。図２に示す制御例では、コントローラ４から出力される起動信号によって、制御対象である電動機２２と電磁弁５２のそれぞれの動作が制御される。例えば、電動機２２は、コントローラ４からの起動信号が信号線Ｘを通じて送られ、この信号に基づいて制御される。電磁弁５２は、コントローラ４からの起動信号が信号線Ｙを通じて送られ、この信号に基づいて制御される。具体的には、起動信号が信号線Ｘを通じて図略のコンタクタ、リレーなどに入力されると、図略のＡＣ電源からの電力の供給及び停止が行われ、これにより、電動機２２の運転及び停止の動作が制御される。

図３は、本実施形態に係る空気圧縮装置１における制御例を示すフローチャートである。図３に示すように、運転制御部４１は、通常運転を開始するか否かを判定する（ステップＳ１）。通常運転の開始条件が成立していると判定されると（ステップＳ１においてＹＥＳ）、通常運転が開始される。その一方で、通常運転の開始条件が成立していないと判定されると（ステップＳ１においてＮＯ）、運転制御部４１は、通常運転を開始せずにステップＳ１の判定を繰り返す。

通常運転は、空気溜め５に圧縮空気を溜めることが必要なときに、電動機２２を駆動して圧縮機２１を作動させ、空気溜め５に圧縮空気を蓄積する運転モードである。より具体的には、通常運転は、予め定められた開始条件が成立したときに行われる。通常運転の開始条件は、空気溜め５に圧縮空気を溜めることが必要か否かを判定できるものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば次のような具体例を挙げることができる。

すなわち、運転制御部４１は、例えば、空気溜め５における空気圧を検知する圧力センサ５Ａからの信号を受信可能に構成されており、空気溜め５の圧力センサ５Ａからの信号に基づいて通常運転の開始の要否を判定する。この場合、運転制御部４１は、圧力センサ５Ａで検知される圧力値（空気溜め５における空気圧の圧力値）が所定の第１圧力値未満となったときに通常運転の開始条件が成立したと判定し、通常運転を開始するように電動機２２、電磁弁５２などを制御する（ステップＳ２）。

通常運転の開始条件が成立すると、図２に示すようにコントローラ４からの起動信号がＯＮに切り替わる。起動信号がＯＮになると、電動機２２が運転状態（ＯＮ）に切り替わるとともに、電磁弁５２が閉状態（ＯＦＦ）に切り替わる。これにより、通常運転が開始される。

すなわち、通常運転では、電磁弁５２によって放出流路１３が閉状態とされた状態で電動機２２が運転される。言い換えると、通常運転では、電磁弁５２によって吐出側流路１１と放出流路１３とが切断された状態で圧縮機２１を回転させる。電動機２２が運転されると圧縮機２１によって圧縮空気が生成される。生成された圧縮空気は、除湿機構３を経て、空気溜め５に溜められる。

次に、コントローラ４の運転制御部４１は、図３に示すように通常運転を終了するか否かを判定する（ステップＳ３）。通常運転の終了条件が成立していると判定されると（ステップＳ３においてＹＥＳ）、通常運転が終了し、放出運転が開始される（ステップＳ４）。その一方で、通常運転の終了条件が成立していないと判定されると（ステップＳ３においてＮＯ）、運転制御部４１は、通常運転を継続する（ステップＳ２）。

通常運転の終了条件は、空気溜め５に所定量の圧縮空気が溜まったか否かを判定できるものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば次のような具体例を挙げることができる。すなわち、運転制御部４１は、空気溜め５の圧力センサ５Ａからの信号に基づいて通常運転の終了の要否を判定する。この場合、運転制御部４１は、圧力センサ５Ａで検知される圧力値（空気溜め５における空気圧の圧力値）が前記第１圧力値よりも高い第２圧力値以上となったときに通常運転の終了条件が成立したと判定し、通常運転を終了するように電動機２２、電磁弁５２などを制御する（ステップＳ３においてＹＥＳ）。

通常運転の終了条件が成立すると、図２に示すようにコントローラ４からの起動信号がＯＦＦに切り替わる。起動信号がＯＦＦになると、電動機２２は運転状態（ＯＮ）のままで、電磁弁５２が開状態（ＯＮ）に切り替わる。これにより、通常運転が終了し、放出運転が開始される（図３におけるステップＳ４）。

すなわち、放出運転では、電磁弁５２によって放出流路１３が開状態とされている（吐出側流路１１と放出流路１３とが接続状態とされている）ので、吐出側流路１１、冷却器２３及び除湿器３１，３２に残留している圧縮空気の一部又は全部は、電磁弁５２を通過して放出流路１３に流入し、消音器３３を経て大気中に放出される。放出運転では、電動機２２の運転が継続されているので、圧縮機２１において新たに圧縮空気が生成されるが、この圧縮空気の生成量よりも放出流路１３を通じて放出される放出量の方が多くなるように構成されているので、吐出側流路１１、冷却器２３及び除湿器３１，３２における空気の圧力は次第に低下する。

放出運転は、予め定められた終了条件が満たされるまで継続される。運転制御部４１は、図３に示すように放出運転を終了するか否かを判定する（ステップＳ５）。放出運転の終了条件が成立していると判定されると（ステップＳ５においてＹＥＳ）、放出運転が終了し、電動機２２が停止するように電動機２２が制御される（ステップＳ６）。そして、運転制御部４１は、次回の通常運転の開始の要否を上述のように判定する（ステップＳ１）。その一方で、放出運転の終了条件が成立していないと判定されると（ステップＳ５においてＮＯ）、運転制御部４１は、放出運転を継続する（ステップＳ４）。

図２に示す具体例では、放出運転の終了条件は、放出運転の開始からの経過時間が用いられている。すなわち、放出運転は、予め定められた時間Ｔが経過するまで継続されるように構成されている。通常運転が終了し、コントローラ４からの起動信号がＯＦＦに切り替わると、タイマ４３は時間の計測を開始する。そして、タイマ４３による計測時間が時間Ｔに達すると、運転制御部４１は、放出運転の終了条件が成立したと判定する（図３のステップＳ５においてＹＥＳ）。そして、図２に示すように、運転制御部４１は、電動機２２を停止状態（ＯＦＦ）に切り替える。これにより、電動機２２が停止して放出運転が終了する（図３のステップＳ６）。なお、放出運転の終了条件は、経過時間以外の他の条件であってもよい。

放出運転の終了後、次回の通常運転が開始されるまでは、電動機２２は停止状態とされる。また、図２に示す具体例では、電磁弁５２は、次回の通常運転まで開状態のままとされるが、これに限られず、閉状態とされてもよい。

なお、放出運転とは別のモードとして、ドレン排出のモードが設けられていてもよい。このドレン排出モードは、例えば通常運転中において、一定時間おきにドレン弁３６を開いてドレンを排出するように制御される。

［実施形態のまとめ］
本実施形態では、電動機２２を停止する際には、吐出側流路１１、冷却器２３及び除湿器３１，３２に残存する圧縮空気の一部又は全部をこれらの外に放出する放出運転が行われる。したがって、圧縮機２１に近い位置（例えば圧縮機２１と冷却器２３との間の流路）に高温仕様の逆止弁を設けなくても、圧縮機２１の停止後に圧縮機２１側に圧縮空気が逆流するのを抑制することができる。これにより、逆流に起因する異音の発生などの不具合が生じるのを抑制できる。このように高温仕様の逆止弁を上記の位置に設けなくてよいので、メンテナンス費用を抑えることができる。

具体的には、運転制御部４１は、放出運転において、電動機２２を駆動したまま圧縮空気の放出を開始し、予め定められた時間Ｔが経過した後、電動機２２を停止する制御を行う。予め定められた時間Ｔは、逆流に起因する不具合が生じるのを抑制できる程度に、吐出側流路１１、冷却器２３及び除湿器３１，３２に残存する圧縮空気を放出できる時間であり、例えば実験、シミュレーションなどに基づいて定めることができる。したがって、本実施形態では、圧縮機２１の停止後に圧縮機２１側に圧縮空気が逆流するのをより効果的に抑制することができる。また、本実施形態では、放出運転において、電動機２２を駆動したまま圧縮空気の放出を開始し、吐出側流路１１に残存する圧縮空気を予め定められた時間Ｔ放出するまでは、圧縮機２１を運転し続けるので、圧縮空気の放出中に圧縮機２１側に圧縮空気が逆流するのを抑制することもできる。

より具体的には、シーケンサにより電動機２２を停止する所定時間Ｔだけ前の時点で開閉機構としての電磁弁５２を開状態とし、主に除湿器３１，３２内の残留圧縮空気を大気中に排出するように制御される。コントローラ４が起動信号ＯＦＦを出力した後、電磁弁５２を開状態（ＯＮ）にするとともに、タイマ４３によって計測される時間Ｔの間は、電動機２２の電源をＯＮにすることにより、残留圧縮空気を大気放出する。

本実施形態では、空気圧縮装置１は、吐出側流路１１に設けられ、圧縮機２１から吐出された圧縮空気を除湿する除湿器３１，３２と、除湿器３１，３２よりも下流側の吐出側流路１１に設けられ、除湿器３１，３２を通過して除湿された圧縮空気が除湿器３１，３２側に戻るのを阻止する逆止弁５１と、吐出側流路１１及び除湿器３１，３２に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出流路１３と、放出流路１３を開閉する開閉機構としての電磁弁５２とを備える。この構成では、逆止弁５１と圧縮機２１との間の吐出側流路１１、冷却器２３及び除湿器３１，３２に残留する圧縮空気が放出運転において放出される。

そして、運転制御部４１は、圧縮空気を生成する通常運転においては電磁弁５２を閉状態にして電動機２２を運転するように構成されている一方で、放出運転においては電動機２２を停止する前に電磁弁５２を開状態にするように構成されている。したがって、運転制御部４１は、電磁弁５２の開閉動作に関連付けて電動機２１の運転と停止のタイミングを制御することによって、通常運転と放出運転とを適切に行うことができる。

本実施形態では、空気圧縮装置は、放出運転において放出される圧縮空気を通過させる消音器３３を備えている。したがって、放出運転において圧縮空気が放出されるときの騒音を低減することができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。

前記実施形態では、空気圧縮装置１において、１つの電動空気圧縮機構２と１つの除湿機構３が設けられている場合を例示したが、これに限られない。空気圧縮装置１は、複数の電動空気圧縮機構２を備えていてもよく、複数の除湿機構３を備えていてもよい。

前記実施形態では、開閉機構５２として電磁弁５２を用いる場合を例示したが、これに限られない。開閉機構５２は、吐出側流路１１、冷却器２３及び除湿器３１，３２に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出運転において大気中に放出する一方で、通常運転において吐出側流路１１、冷却器２３及び除湿器３１，３２を流れる圧縮空気の大気中への放出を阻止することができるものであればよく、電磁弁５２以外の他の開閉機構（例えば電動弁）を用いることもできる。

前記実施形態では、放出流路１３の一端（上流端）が逆止弁５１のケース５３に設けられた戻し口５１Ｃに接続されている場合を例示したが、これに限られない。放出流路１３の一端（上流端）は、逆止弁５１と圧縮機２１との間の部位に接続されていればよい。放出流路１３の一端（上流端）は、例えば、吐出側流路１１に接続されていてもよく、除湿器３１，３２に接続されていてもよい。

圧縮機２１を停止する際に残留圧縮空気を排出することができるように構成されていれば、ドレン弁３６の形式、ドレン弁３６の開閉動作方式、開閉機構５２（電磁弁５２）の配置、放出流路１３の一端が接続される部位などは特に限定されるものではない。

前記実施形態では、開閉機構５２（電磁弁５２）を使用した空気圧をパイロット指令にしたドレン弁３６の機構を採用していたが、開閉機構５２（電磁弁５２）の放出量が大きい場合には、残留圧縮空気を開閉機構５２（電磁弁５２）から直接大気中に放出することもできる。

前記実施形態では、放出運転の終了条件として、放出運転の開始からの経過時間Ｔが用いられているが、これに限られない。例えば、放出運転の終了条件としては、例えば吐出側流路１１内の空気圧力などが用いられてもよい。この場合には、吐出側流路１１内の空気圧力を検知する圧力センサが設けられる。そして、圧力センサによって検知される圧力値が予め定められた値未満となったときに、放出運転が終了したと判定される。

前記実施形態では、回転型の圧縮機としてスクロール型の圧縮機を例に挙げて説明したが、回転型の圧縮機は、スクロール型の圧縮機に限られず、例えばスクリュー型の圧縮機などの他の圧縮機であってもよい。

１ 空気圧縮装置
２ 電動空気圧縮機構
３ 除湿機構
４ コントローラ
５ 空気溜め
１０ 吸込側流路
１１ 吐出側流路
１２ 下流側流路
１３ 放出流路
２１ スクロール圧縮機
２２ 電動機
２３，２４ ファン
２５ 冷却器
３１ 第１除湿器（ドレン分離器）
３２ 第２除湿器
３３ 消音器
４１ 運転制御部
５１ 逆止弁
５２ 開閉機構

Claims (4)

1. 回転型の圧縮機と、
   前記圧縮機の吐出側に接続された吐出側流路と、
   前記吐出側流路と接続可能に設けられ、前記吐出側流路に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出流路と、
   前記圧縮機の回転を停止しようとする際に、前記吐出側流路と前記放出流路とを接続して、前記残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出運転を行う運転制御部と、を備える空気圧縮装置。
2. 前記運転制御部は、前記放出運転において、前記圧縮機を回転させたまま圧縮空気の放出を開始し、予め定められた時間が経過した後、前記圧縮機の回転を停止する制御を行う、請求項１に記載の空気圧縮装置。
3. 前記吐出側流路と前記放出流路とを接続又は切断する開閉機構を備え、
   前記運転制御部は、圧縮空気を生成する通常運転においては前記開閉機構を切断状態にするように構成されている一方で、前記放出運転においては前記圧縮機の回転を停止する前に前記開閉機構を接続状態にするように構成されている、請求項１又は２に記載の空気圧縮装置。
4. 前記放出運転において放出される圧縮空気を通過させる消音器を備える、請求項１〜３の何れか１項に記載の空気圧縮装置。

Images