JP4828851B2

JP4828851B2 - 空気圧縮機

Info

Publication number: JP4828851B2
Application number: JP2005103697A
Authority: JP
Inventors: 喜之兼本
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006288053A

Description

本発明は、モータを備えた空気圧縮機に関する。

一般に、電気機器は、電源から供給される電圧によって作動する作動部を備えており、このような電気機器としては、例えば空気圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２５４２５２号公報

この種の従来技術による空気圧縮機は、電源から供給される電圧によって作動するモータと、該モータにより駆動されて空気を圧縮する圧縮部とを備え、圧縮部からタンク内に圧縮空気を吐出するものである。

ここで、圧縮機を用いる作業現場等では、例えば釘打ち機等の空圧機器を圧縮機の空気圧によって作動させるだけでなく、電動鋸、電動ドリル、照明器具等からなる各種の電気機器を使用して作業を行うことが多い。そして、これらの電気機器は、圧縮機と一緒に作業現場の電源に接続されるため、例えば多数の電気機器が同時に使用されるときには、電源電圧が一時的に低下することがある。

このような低電圧状態で圧縮機を作動させていると、例えば圧縮機に搭載された冷却ファンの回転数が減少することによって冷却性能が低下し、圧縮機の構成部品が高温となって劣化する虞れがある。

このため、従来技術では、例えば回転センサ等によってモータの回転を検出し、その回転数が減少したときに、電源電圧が低下したと判断する構成としている。そして、電圧の低下時には、モータを一旦停止し、所定の時間が経過した後にモータを再起動することにより、圧縮機の構成部品を保護するようにしている。

ところで、上述した従来技術では、モータの回転数によって電源電圧の低下を検出し、例えば他の電気機器等が使用されることによって電源電圧が低下したときには、圧縮機の構成部品を保護するためにモータを所定の時間だけ停止させる構成としている。

しかし、この場合には、電源電圧が低下している限り、圧縮機が停止した状態に保持されるか、または所定の時間毎に短時間だけ起動される状態を繰返すことになり、圧縮機のタンク内に十分な量の圧縮空気を補充できないことがある。

このため、従来技術では、例えば消費電力が比較的少ない電気機器等であっても、電気機器が長時間にわたって使用されていると、タンク内の圧縮空気が不足し易くなり、空圧機器等を用いた作業効率が低下するという問題がある。

一方、圧縮機の運転時には、作業現場の商用電源等から供給される電流が圧縮機のモータと他の電気機器とに分散して流れる。このため、例えば複数の電気機器を使用している場合等には、圧縮機を含めた電気機器の一部または全部が電力不足となって十分な性能を発揮できないことがある。

しかも、作業現場全体の消費電力が過大となって電源の電流遮断器（ブレーカ）等が作動した場合には、これを復帰させるまで作業を中断しなければならず、全体的に作業効率が低下してしまう。

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、電源の使用状況に応じて自らの運転状態を適切に制御でき、他の電気機器を含めて円滑に作動させることができるようにした空気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請求項１の発明は、電源から供給される電圧によって作動するモータを備えた空気圧縮機において、前記電源から前記モータに供給される電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段の検出電圧が基準電圧に対して低下したときに前記モータの消費電力を抑制する消費電力抑制手段とを設け、前記消費電力抑制手段は、前記電源の電圧値が前記基準電圧に対して低下したときには、前記モータの回転数を小さな値に制限し、さらに前記電源の電圧値が低下したときには、前記モータを停止させ、前記電源の電圧の低下状態に応じて消費電力を抑制し、前記モータを停止した状態で一定の時間が経過したときには、前記モータを強制的に再起動し、圧縮空気を貯留するタンク内の圧力が下限値に達したときには、前記一定の時間が経過する前に前記モータを強制的に再起動させる構成を採用している。

また、請求項２の発明では、前記消費電力抑制手段は、前記電源の基準電圧よりも低い電圧値として設定された複数の判定値を有し、前記電源の電圧が該各判定値のうち大なる判定値よりも低下したときに前記モータの消費電力を抑制し、前記電源の電圧が最も小さな判定値よりも低下したときに前記モータを停止させる構成としている。

請求項１の発明によれば、空気圧縮機に加えて他の電気機器を使用することによって電源電圧が低下したときには、この電圧低下を電圧検出手段によって検出することができる。そして、消費電力抑制手段は、電圧の低下状態に応じてモータの消費電力を段階的に抑制したり、モータを停止させることができる。これにより、他の電気機器に電力を優先的に供給しつつ、モータも可能な限り運転することができる。

これにより、全体の消費電力が比較的多い場合でも、例えばモータを一方的に停止することによって不都合が生じたり、モータを運転し続けることによって他の電気機器等が電力不足となるのを防止でき、また電源が過負荷状態となって電流遮断器等が作動するのも避けることができる。従って、電源の使用状況に応じてモータの運転状態を適切に制御でき、限られた電力によって各種の電気機器をそれぞれ円滑に使用できると共に、全体の作業効率を向上させることができる。

また、空気圧縮機を用いる場合には、電源が遮断されたとしても、圧縮機のタンク等に貯えた圧縮空気によって空圧機器を作動させることができるので、空気圧縮機は、他の電気機器に比べて優先度が低い電気機器と考えることができる。このため、例えば圧縮機と一緒に他の電気機器が使用され、電源電圧が低下したときには、消費電力抑制手段によって圧縮機のモータの消費電力を抑制することができる。そして、この場合には、例えば電源電圧の低下状態に応じてモータの消費電力を段階的に抑えることにより、他の電気機器に電力を優先的に供給しつつ、圧縮機も可能な限り運転することができる。

即ち、例えば消費電力の比較的少ない電気機器等が使用されることにより、電源電圧がある程度低下したときには、モータを省電力状態で運転でき、圧縮運転によって他の電気機器が受ける影響を抑えつつ、タンク等に圧縮空気を貯えることができる。また、例えば多数の電気機器が使用されることにより、電源電圧が大きく低下したときには、圧縮機を停止させて他の電気機器に最大限の電力を供給することができる。この場合、圧縮機に接続した空圧機器等は、タンク等に貯えた空気圧によって円滑に作動させることができるので、圧縮機と他の電気機器の作動タイミングをずらすことができる。

これにより、全体の消費電力が比較的多い場合でも、例えば圧縮機を一方的に停止することによって空圧機器用の空気圧が不足したり、圧縮機を運転し続けることによって他の電気機器等が電力不足となるのを防止でき、また電源が過負荷状態となって電流遮断器等が作動するのも避けることができる。従って、電源の使用状況に応じて圧縮機の運転状態を適切に制御でき、限られた電力によって各種の空圧機器や電気機器をそれぞれ円滑に使用できると共に、全体の作業効率を向上させることができる。

また、電源の電圧値が基準電圧に対して低下したときには、モータの回転数を小さな値に制限することができ、これによってモータの消費電力を低減することができる。そして、電源の電圧値がさらに低下したときには、モータを停止して圧縮機の消費電力を他の機器にまわすことができる。

さらに、例えば電源電圧の低下等によってモータを停止したときには、一定の時間が経過した後にモータを自動的に再起動させることができる。これにより、圧縮機の使用者等は、電源の使用状況等を考慮しながら圧縮機の運転停止や再起動の操作を行う必要がないので、操作性を高めることができる。
また、圧縮機を停止している時間の途中でも、タンク内の圧縮空気が残り少なくなったときには、モータを強制的に再起動して最低限の圧縮空気を確保することができ、他の電気機器だけでなく、圧縮機に接続した空圧機器も安定的に作動させることができる。

また、請求項２の発明によれば、消費電力抑制手段は、電源電圧が大なる判定値よりも低下したときに、比較的軽度の電力不足が生じたと判定することができる。従って、この場合には、モータを省電力状態で運転することにより、これを作動させつつ、他の電気機器の電力不足を解消することができる。また、電源電圧が最も小さな判定値よりも低下したときには、重度の電力不足が生じたと判定できるので、モータを停止して他の電気機器への供給電力を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態による電気機器を、添付図面を参照して詳細に説明する。

ここで、本発明は、電源に接続して使用される任意の電気機器に適用されるものである。そして、本発明の実施の形態では、このような電気機器の一例として、作業現場等で用いられる空気圧縮機と、電動鋸、電動ドリル、照明器具等からなる他の電気機器とを例に挙げて説明する。

まず、図１及び図２は、後述する第１，第２の参考例および第１，第２の実施の形態において、全てに共通する全体構成を示したものである。

図中、１は例えば作業現場等で空気圧縮機として用いられる一の電気機器で、この電気機器１は、後述の空気圧縮機２、電源コード６、電源制御装置１１等によって構成されている。

２はタンク一体型の空気圧縮機で、該空気圧縮機２は、その下部側に配置された例えば２個のエアタンク３と、該各エアタンク３の上側に設けられ、後述の電源１０から供給される電圧によって作動する作動部としてのモータ４と、該モータ４によって駆動され、外部の空気を吸込んでエアタンク３内に圧縮空気を吐出する圧縮部５とによって大略構成されている。

ここで、モータ４は、例えばインバータ制御式のＤＣＢＬ（ＤＣＢｒｕｓｈｌｅｓｓ）モータ等によって構成されている。そして、モータ４は、例えばコードリール６Ａ等が設けられた電源コード６を用いて後述の電源１０に接続され、電源１０から電源制御装置１１を経由して通電される。これにより、モータ４は、圧縮部５の駆動軸等を回転駆動し、このときの回転数は電源制御装置１１によってインバータ制御される。

そして、空気圧縮機２は、圧縮部５から吐出される圧縮空気をエアタンク３内に貯留し、この圧縮空気は、例えば釘打ち機等の空圧機器７に供給されることによって各種の空圧機器７を作動させるものである。

８，９は作業現場等で空気圧縮機２と共に用いられる他の電気機器で、これらの電気機器８，９は、例えば電動鋸、電動ドリル等の電動工具や、照明器具、暖房器具等によって構成されている。

１０は例えば作業現場等に設置された商用電源等からなる交流の電源で、この電源１０の電圧（電源電圧）Ｖは、通常の負荷状態において、例えば１００Ｖ程度の基準電圧Ｖ0に保持されている。そして、電源１０には、空気圧縮機２、他の電気機器８，９等が接続される。

ここで、空気圧縮機２は、例えば定格運転時の消費電力が１５００Ｗ程度であり、作業現場等における消費電力の大部分を占めることが多い。また、他の電気機器８，９は、例えば電動鋸の消費電力が１０００Ｗ程度、電動ドリルの消費電力が３００Ｗ程度、照明器具の消費電力が５００Ｗ程度となっている。そして、圧縮機２と他の電気機器８，９とが同時に使用された場合には、例えば各電気機器の電源コード（延長コード）のインピーダンス等によって電源電圧Ｖが低下したり、電源１０の電流遮断器（ブレーカ）等が作動し易い。

この場合、空気圧縮機２は、電源１０が遮断されたとしても、エアタンク３内に貯えた圧縮空気によって空圧機器７を作動させることができるので、他の電気機器８，９に比べて優先度が低い電気機器と考えることができる。そこで、本発明では、電源１０の過負荷状態等によって電源電圧Ｖが低下したときに、後述の電源制御装置１１によって圧縮機２の消費電力を抑制する構成としている。

１１は例えば空気圧縮機２に搭載された電源制御装置を示し、この電源制御装置１１は、図２に示す如く、電源１０とモータ４との間に接続され、後述の整流器１２、駆動回路１４、電流センサ１５、電圧検出回路１６、制御回路１９等によって構成されている。

１２は例えば複数個のダイオード等によりブリッジ回路として形成された整流器で、該整流器１２は、電源コード６、電源スイッチ１３等を介して電源１０に接続され、電源１０の単相交流電圧を整流するものである。そして、この整流された電圧は、複数のコンデンサからなる平滑回路（図示せず）等によって平滑化され、駆動回路１４に直流電圧として出力される。

１４はモータ４を駆動する駆動回路で、該駆動回路１４は、制御回路１９によって開，閉される例えば６個のパワートランジスタ等からなり、整流器１２の出力側に平滑回路を介して接続されている。そして、駆動回路１４は、整流器１２等から直流電圧が入力されるときに、この直流電圧を制御回路１９の制御信号に応じてパルス変調し、周波数可変の擬似的な交流電圧をモータ４に出力する。

１５は整流器１２の入力側に設けられた電流センサで、該電流センサ１５は、電源１０から整流器１２に通電されるときに、その電流をモータ４用の駆動電流Ｉとして検出し、制御回路１９に検出信号を出力する。

１６は整流器１２の入力側に設けられた電圧検出手段としての電圧検出回路で、該電圧検出回路１６は、電源１０から整流器１２に印加される電源電圧Ｖを検出し、その電圧値に応じた検出信号を後述の制御回路１９に出力する。

１７はモータ４の出力軸の回転を検出する回転センサで、該回転センサ１７は、例えばホール素子等からなり、モータ４の出力軸と一緒に回転するマグネットの磁束を検出する構成となっている。そして、回転センサ１７は、モータ４の回転に同期した検出信号を制御回路１９に出力し、制御回路１９は、この検出信号を計測することによってモータ４の回転数Ｎを検出することができる。

１８はエアタンク３に付設された圧力センサで、該圧力センサ１８は、エアタンク３内に貯留された圧縮空気の圧力Ｐを検出し、その圧力値に応じた検出信号を制御回路１９に出力する。

１９は例えばモータ４の運転状態をインバータ制御する消費電力抑制手段としての制御回路で、該制御回路１９は、例えばＣＰＵ等を備えた演算処理回路として構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる記憶回路とタイマ機能とを有している。また、制御回路１９の入力側には、各センサ１５，１７，１８、電圧検出回路１６、後述の操作スイッチ２０等が接続され、制御回路１９の出力側には駆動回路１４が接続されている。

そして、制御回路１９は、各センサ１５，１７，１８、電圧検出回路１６、操作スイッチ２０等から入力される信号を用いて、駆動回路１４の各トランジスタを開，閉することにより、モータ４に供給する電圧及び電流の周波数を変化させ、モータ４の回転数等をインバータ制御している。

このインバータ制御では、例えばモータ４の駆動電流Ｉ、回転数Ｎ等を電流センサ１５、回転センサ１７によって検出しつつ、これらの値を所望の範囲内でフィードバック制御する。これにより、制御回路１９は、圧縮機の運転状態を、通常の消費電力（定格の消費電力）で運転する通常運転モードと、消費電力を低く抑えた状態で運転する省電力運転モードとの間で切換えることができる。

また、制御回路１９には、電源電圧Ｖと比較するために、基準電圧Ｖ0よりも低い電圧値として設定された大，小２つの判定値Ｖａ，Ｖｂが予め記憶されている。これらの判定値のうち、第１の判定値Ｖａ（大きな判定値）は、例えば８０Ｖ程度の電圧に設定され、第２の判定値Ｖｂ（最も小さな判定値）は、例えば７０Ｖ程度の電圧に設定されている。

そして、制御回路１９は、後述する第１，第２の参考例および第１，第２の実施の形態に示す如く、電源電圧Ｖが基準電圧Ｖ0に対して低下したときに、当該電源電圧Ｖの低下状態に応じてモータ４の消費電力を段階的に抑制する。具体的には、電源電圧Ｖが第１の判定値Ｖａよりも低下したときに、圧縮機を省電力運転モードに切換え、電源電圧Ｖが第２の判定値Ｖｂよりも低下したときには、圧縮機を停止させる。

この場合、圧縮機が停止したとしても、暫くの間はエアタンク３内に貯えられた空気圧によって空圧機器７を作動させることができる。このため、電源電圧Ｖが大きく低下したときには、圧縮機を一旦停止させて他の電気機器８，９に電力を優先的に供給するものである。そして、圧縮運転が停止してから、例えば１分程度の時間Ｔが経過したときには、圧縮機を再起動する。

また、第１の参考例および第１の実施の形態では、圧縮機の運転モードを切換えるときに、モータ４の回転数Ｎを制限する制限値Ｎmaxの設定が変更される。即ち、回転数の制限値Ｎmaxは、通常運転モードにおいて、例えば２５００ｒｐｍ程度の通常制限値Ｎ0に保持され、省電力運転モードとなったときには、例えば１６００ｒｐｍ程度の小さな値である省電力制限値Ｎ_Ｌに切換えられる。これらの制限値Ｎ0，Ｎ_Ｌは制御回路１９に予め記憶されている。

また、第２の参考例および第２の実施の形態では、圧縮機の運転モードを切換えるときに、モータ４の駆動電流Ｉを制限する制限値Ｉmaxの設定が変更される。この場合、駆動電流の制限値Ｉmaxは、通常運転モードにおいて、例えば１５Ａ程度の通常制限値Ｉ0に保持され、省電力運転モードとなったときには、例えば１０Ａ程度の小さな値である省電力制限値Ｉ_Ｌに切換えられる。これらの制限値Ｉ0，Ｉ_Ｌも制御回路１９に予め記憶されている。

さらに、制御回路１９には、エアタンク３内の圧力Ｐを適切な範囲に保持するための上限値Ｐmaxと下限値Ｐminとが予め記憶されており、例えば上限値Ｐmaxは３．０ＭＰａ程度の圧力に設定されると共に、下限値Ｐminは２．６ＭＰａ程度の圧力に設定されている。

そして、制御回路１９は、通常運転モードと省電力運転モードの何れにおいても、エアタンク３内の圧力Ｐに応じて圧縮機を運転、停止する制御（圧力開閉制御）を行うことにより、この圧力Ｐを上限値Ｐmaxと下限値Ｐminとの間の圧力値に保持する。即ち、圧力開閉制御では、例えば圧力Ｐが上限値Ｐmaxに達したときに圧縮機の運転を停止し、圧力Ｐが下限値Ｐminまで低下したときに圧縮機を再起動する構成となっている。

また、２０は空気圧縮機２の使用者等が操作する操作スイッチで、該操作スイッチ２０は、圧縮機の運転、停止等を行うものである。

次に、図３ないし図５を参照しつつ、本発明の第１の参考例による電気機器１について説明する。第１の参考例の特徴は、電源電圧が基準電圧に対して低下したときに、モータの回転数を小さな値に制限し、またはモータを停止させる構成としたもので、この構成は図３、図４に示す制御処理として制御回路１９に予め記憶されているものである。

まず、空気圧縮機２を起動すると、電源１０から電源制御装置１１を介してモータ４に通電が行われ、モータ４が作動することにより、圧縮部５が外部の空気を吸込んでエアタンク３内に圧縮空気を吐出する。これにより、作業現場等では、例えば釘打ち機等の空圧機器７を圧縮機に接続し、エアタンク３から供給される空気圧によって空圧機器７を作動させることができる。

また、制御回路１９は、操作スイッチ２０等によって圧縮機の停止操作が行われるまで、図３中のステップ１〜１２に示す制御処理を繰返すようになり、この制御処理では、まずステップ１において、電圧検出回路１６により検出した電源電圧Ｖを読込む。

そして、ステップ２では、例えば８０Ｖ程度の電圧に設定された第１の判定値Ｖａよりも電源電圧Ｖが低下しているか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、電源電圧Ｖが基準電圧Ｖ0に対してある程度低下しているので、後述のステップ５に移る。

また、ステップ２で「ＮＯ」と判定したときには、電源電圧Ｖが電気機器８，９等の作動に影響するほど低下していないので、ステップ３で通常運転モードを実施する。この通常運転モードでは、ステップ４でモータ４の回転数の制限値Ｎmaxを通常制限値Ｎ0（例えば、２５００ｒｐｍ程度）に設定した後に、後述のステップ１１で圧力開閉制御を行う。

次に、ステップ５では、例えば７０Ｖ程度の電圧に設定された第２の判定値Ｖｂよりも電源電圧Ｖが低下しているか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、電源電圧Ｖが基準電圧Ｖ0に対して大きく低下しているので、後述のステップ８で圧縮機の運転を停止する。

また、ステップ５で「ＮＯ」と判定したときには、電源電圧Ｖが低下しているので、ステップ６で省電力運転モードを実施する。この省電力運転モードでは、ステップ７でモータ４の回転数の制限値Ｎmaxを省電力制限値Ｎ_Ｌ（例えば、１６００ｒｐｍ程度）に設定し、後述のステップ１１で圧力開閉制御を行う。

次に、ステップ８では、電源電圧Ｖが大きく低下しているので、例えば回転数の制限値Ｎmaxを零に設定することによってモータ４を停止し、ステップ９では、停止時間を計測するためにタイマｔをスタートさせる。

そして、ステップ１０では、制御回路１９に予め記憶された例えば１分程度の時間Ｔと、タイマｔの値とを比較することにより、モータ４を停止してから時間Ｔが経過したか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１１で圧縮機を再起動して圧力開閉制御を行う。この結果、電源電圧Ｖが基準電圧Ｖ0に近い値まで上昇していれば、圧縮機が通常の運転状態に復帰する。また、ステップ１０で「ＮＯ」と判定したときには、時間Ｔが経過するまで待機する。

次に、ステップ１１では、通常運転モードまたは省電力運転モードで圧力開閉制御を行うことにより、エアタンク３内の圧力Ｐに応じて圧縮機を運転、停止する。そして、ステップ１２では、操作スイッチ２０の停止操作等により圧縮機の運転を終了するか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したとには、ステップ１３で終了する。また、ステップ１２で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１〜１２を繰返し実行する。

このように、第１の参考例では、電源電圧Ｖが第１の判定値Ｖａよりも低下したときに、モータ４の回転数Ｎを０〜省電力制限値Ｎ_Ｌの範囲に制限し、電源電圧Ｖが第２の判定値Ｖｂよりも低下したときには、モータ４を停止させる構成としている。

次に、図４を参照しつつ、圧力開閉制御について説明すると、この圧力開閉制御では、まずステップ２１において、圧力センサ１８により検出したエアタンク３内の圧力Ｐを読込む。

次に、ステップ２２では、例えば圧力Ｐが２．６ＭＰａ程度の下限値Ｐminまで低下しているか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、エアタンク３内の圧縮空気が残り少ないので、後述のステップ２５で圧縮機を運転する。また、ステップ２２で「ＮＯ」と判定したときに、ステップ２３では、例えば圧力Ｐが３．０ＭＰａ程度の上限値Ｐmaxに達しているか否かを判定する。

そして、ステップ２３で「ＹＥＳ」と判定したときには、エアタンク３内の空気圧が十分に高くなっているので、ステップ２４で圧縮機の運転を停止した後に、後述のステップ２８でリターンする。また、ステップ２３で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ２５に移る。

次に、ステップ２５では、圧縮機の運転を続行（または再起動）する。この場合、ステップ２６では、回転センサ１７の検出信号を用いてモータ４の回転数Ｎを検出し、ステップ２７では、モータ４の回転数Ｎを制限値Ｎmax以下に制限しつつ、その運転状態を制御し、ステップ２８でリターンする。

次に、図５を参照しつつ、上記制御による空気圧縮機２の運転状態と、他の電気機器８，９の使用状態との関係を具体的に説明する。

まず、空気圧縮機２を運転しているときに、他の電気機器８，９が使用されていない状態では、例えば図５中の区間ａ〜ｂに示すように、圧縮機が通常運転モードに保持され、通常の圧力開閉制御を行う。この状態では、モータ４の回転数Ｎを０〜通常制限値Ｎ0の範囲で制御することができる。

次に、例えば時点ｂにおいて、電気機器８が圧縮機と一緒に使用されることにより、電源電圧Ｖが判定値Ｖａ，Ｖｂの間まで低下した場合には、この電圧低下が時点ｂ′で検出されることにより、圧縮機が省電力運転モードに切換えられる。これにより、モータ４の回転数Ｎは０〜省電力制限値Ｎ_Ｌの低い範囲に制限されるので、その駆動電流Ｉも小さな電流値に抑えることができる。この結果、モータ４の駆動電流Ｉ（消費電力）が減少し、電源１０の負荷が軽減されるので、電気機器８に十分な電力を供給することができる。

次に、例えば時点ｃのように、２つの電気機器８，９が圧縮機と一緒に使用された場合には、電源電圧Ｖが大きく低下して判定値Ｖｂよりも小さくなることがある。この場合には、モータ４が所定の時間Ｔにわたって強制的に停止され、釘打ち機等の空圧機器７は、エアタンク３内に貯留された空気圧によって作動するようになる。

そして、時間Ｔが経過したときには、例えば時点ｄに示す如く、圧縮機が再起動する。このとき、電源１０の過負荷状態が解消されていなければ、電源電圧Ｖが低下するので、モータ４が時間Ｔにわたって再び停止される。また、例えば時点ｅに示すように、時間Ｔが経過したときに電気機器８，９の使用が済んでいた場合には、圧縮機を通常運転モードに速やかに復帰させることができる。

かくして、第１の参考例によれば、電源制御装置１１に電圧検出回路１６を設け、電源電圧Ｖが低下したときには、制御回路１９によってモータ４の消費電力を抑制する構成としたので、例えば電源電圧Ｖの低下状態に応じてモータ４の回転数Ｎを制限することにより、その消費電力を段階的に抑えることができ、他の電気機器８，９に電力を優先的に供給しつつ、空気圧縮機２も可能な限り運転することができる。

即ち、例えば消費電力の比較的少ない電気機器等が使用されることにより、電源電圧Ｖが大なる判定値Ｖａよりも低下したときには、比較的軽度の電力不足が生じたと判定でき、モータ４を省電力運転モードで運転することができる。この結果、圧縮運転によって他の電気機器８，９が受ける影響を抑えつつ、エアタンク３内に圧縮空気を貯えることができる。

また、例えば多数の電気機器８，９が使用されることにより、電源電圧Ｖが最も小さな判定値Ｖｂよりも低下したときには、重度の電力不足が生じたと判定でき、圧縮機２を停止させて他の電気機器８，９に最大限の電力を供給することができる。この場合、空圧機器７は、エアタンク３に貯えた空気圧によって円滑に作動させることができるので、エアタンク３に貯えた圧縮空気を利用して圧縮機２と他の電気機器８，９の作動タイミングをずらすことができる。

これにより、全体の消費電力が比較的多い場合でも、例えば圧縮機２を一方的に停止することによってエアタンク３内の空気圧が不足したり、圧縮機２を運転し続けることによって他の電気機器８，９等が電力不足となるのを防止でき、また電源１０が過負荷状態となって電流遮断器等が作動するのも避けることができる。従って、電源１０の使用状況に応じて圧縮機２の運転状態を適切に制御でき、限られた電力によって各種の空圧機器７や電気機器８，９をそれぞれ円滑に使用できると共に、全体の作業効率を向上させることができる。

また、電源電圧Ｖの低下等によって圧縮機２を停止したときには、ある程度の時間Ｔが経過した後に圧縮機２を再起動するようにしたので、例えば使用時間が比較的短いドリル等の電気機器が使用されるときには、その使用時間の間だけ圧縮機２を一時的に停止しておくことができ、電気機器の使用が済んだ頃に圧縮機２を自動的に再起動することができる。これにより、圧縮機の使用者等は、電源１０の使用状況等を考慮しながら圧縮機２の運転停止や再起動の操作を行う必要がないので、操作性を高めることができる。

次に、図１、図２、図６ないし図８は本発明による第２の参考例を示し、第２の参考例の特徴は、電源電圧が基準電圧に対して低下したときに、モータの駆動電流を制限し、またはモータを停止させる構成としたことにある。そして、この構成は、図６、図７に示す制御処理として制御回路１９に予め記憶されている。なお、第２の参考例では、前記第１の参考例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

この図６において、ステップ３１〜４３では、第１の参考例（図３）で示したステップ１〜１３とほぼ同様の処理を行う。即ち、電源電圧Ｖと判定値Ｖａ，Ｖｂとを比較、判定することにより、圧縮機を通常運転モード、省電力運転モード及び停止状態のうち何れか一つの運転状態に切換える。

しかし、ステップ３４では、通常運転モードを実施するときに、モータ４の駆動電流Ｉの制限値Ｉmaxを例えば１５Ａ程度の通常制限値Ｉ0に設定する。また、ステップ３７では、省電力運転モードを実施するときに、制限値Ｉmaxを例えば１０Ａ程度の省電力制限値Ｉ_Ｌに設定する。さらに、ステップ３８では、例えば制限値Ｉmaxを零とすることにより、モータ４を停止させている。

このように、第２の参考例では、電源電圧Ｖが第１の判定値Ｖａよりも低下したときに、モータ４の消費電流を０〜省電力制限値Ｉ_Ｌの範囲に制限し、電源電圧Ｖが第２の判定値Ｖｂよりも低下したときには、モータ４を停止させる構成としている。

また、圧力開閉制御では、図７に示す如く、第１の参考例（図４）のステップ２１〜２８と同様の処理を行う。即ち、エアタンク３の圧力Ｐと上限値Ｐmax，下限値Ｐminとを比較、判定することにより、圧縮機を圧力Ｐに応じて運転、停止させる。この場合、ステップ５６，５７では、モータ４の駆動電流Ｉを制限値Ｉmax以下に制限しつつ、その運転状態を制御する構成としている。

さらに、圧縮運転時の具体的な作動についても、図８に示す如く、第１の参考例とほぼ同様となり、例えば時点ｂで電源電圧Ｖが判定値Ｖａよりも低下したときには、この電圧低下が時点ｂ′で検出され、圧縮機が省電力運転モードに切換えられる。この場合、省電力運転モードでは、モータ４の駆動電流Ｉが省電力制限値Ｉ_Ｌ以下に制限されると、これに伴ってモータ４の回転数Ｎが低下し、その消費電力を低減することができる。

かくして、このように構成される第２の参考例でも、前記第１の参考例とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の参考例では、電源１０の負荷状態に応じてモータ４の駆動電流Ｉを制限する構成としたので、電源電圧Ｖが低下したときには、駆動電流Ｉを小さくすることによってモータ４の消費電力を確実に抑制することができる。この場合、駆動電流Ｉの電流値に応じてモータ４の消費電力を直接的に把握でき、消費電力の制御を容易に行うことができる。

次に、図１、図２、図９ないし図１１は本発明による第１の実施の形態を示し、第１の実施の形態の特徴は、圧縮機を停止してから一定の時間が経過するか、またはタンク内の圧力が低下したときに、圧縮機を再起動する構成としたことにある。そして、この構成は、図９、図１０に示す制御処理として制御回路１９に予め記憶されている。なお、第１の実施の形態では、前記第１の参考例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

この図９において、ステップ６１〜７３では、後述のステップ６９を除いて、第１の参考例（図３）のステップ１〜１３とほぼ同様の処理を行う。即ち、電源電圧Ｖと判定値Ｖａ，Ｖｂとの大小関係に応じて、圧縮機を通常運転モード、省電力運転モード及び停止状態のうち何れか一つの運転状態に切換える。

しかし、ステップ６８で圧縮機を停止させたときには、ステップ６９でタイマｔを用いた時間計測中であるか否かを判定する。そして、ステップ６９で「ＹＥＳ」と判定したときには、既に時間Ｔの計測を開始しているので、ステップ７１で圧力開閉制御を行う。また、ステップ６９で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ７０でタイマｔによる時間の計測をスタートし、ステップ７１に移る構成となっている。

また、圧力開閉制御では、図１０に示す如く、まずステップ８１で圧力センサ１８により検出したエアタンク３内の圧力Ｐを読込み、ステップ８２では、圧力Ｐが下限値Ｐminまで低下しているか否かを判定する。

そして、ステップ８２で「ＹＥＳ」と判定したときには、後述のステップ８６でタイマｔを零にクリアし、ステップ８７以降で圧縮機の運転を続行（または再起動）する。これにより、第１の実施の形態では、例えば圧縮機を停止してから時間Ｔが経過していない場合でも、エアタンク３内の圧縮空気が残り少ないときには、圧縮機を強制的に再起動することができる。

一方、ステップ８２で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ８３で圧力Ｐが上限値Ｐmaxに達しているか否かを判定する。そして、ステップ８３で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ８４で圧縮機の運転を停止した後に、後述のステップ９０でリターンする。

また、ステップ８３で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ８５でタイマｔが時間Ｔに達したか否かを判定する。そして、ステップ８５で「ＹＥＳ」と判定したときには、圧縮機の運転を停止してから時間Ｔが経過したので、後述のステップ８６で圧縮機を再起動する。また、ステップ８５で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ８４で圧縮機を停止状態に保持する。

次に、ステップ８６では、タイマｔを零にクリアし、圧縮機の運転停止状態を解除した後に、ステップ８７〜８９では、第１の参考例とほぼ同様にモータ４の制御を行い、ステップ９０でリターンする。

このように、第１の実施の形態では、エアタンク３内の圧力Ｐが上限値Ｐmaxに達したとき、または電源電圧Ｖが第２の判定値Ｖｂよりも低下したときにモータ４を停止する。そして、圧力Ｐが下限値Ｐminまで低下したとき、または電源電圧Ｖが判定値Ｖｂよりも低下してから一定の時間Ｔが経過したときに、モータ４を再起動する構成としている。

次に、図１１を参照しつつ、上記制御による空気圧縮機２の運転状態と、他の電気機器８，９の使用状態との関係を具体的に説明する。

この図において、例えば時点ｂで電源電圧Ｖが判定値Ｖａよりも低下した場合には、第１の参考例とほぼ同様に、この電圧低下が時点ｂ′で検出されることにより、圧縮機が省電力運転モードに切換えられ、省電力運転モードで圧力開閉制御を行う。そして、例えば時点ｃ′のように、エアタンク３内の圧力Ｐが上限値Ｐmaxに達したときには、電源電圧Ｖの値が判定値Ｖｂよりも大きい状態でも、圧力開閉制御によって圧縮機が停止される。

この状態で、エアタンク３内の圧縮空気が使用され、圧力Ｐが下限値Ｐminまで低下したときには、時点ｄ′に示す如く、圧縮運転を停止してから時間Ｔが経過していなくても、圧縮機が強制的に再起動される。また、エアタンク３内の圧力Ｐが上限値Ｐmaxと下限値Ｐminの間にある場合には、時点ｅに示す如く、電気機器８，９の使用が済んだときに圧縮機が通常運転モードに復帰する。

かくして、このように構成される第１の実施の形態でも、前記第１の参考例とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第１の実施の形態では、エアタンク３内の圧力Ｐが下限値Ｐminまで低下したときに、圧縮機を再起動する構成としている。

これにより、圧縮機２を停止してから一定の時間Ｔが経過していない場合でも、エアタンク３内の圧縮空気が残り少なくなったときには、圧縮機２を強制的に再起動して最低限の圧縮空気を確保することができ、他の電気機器８，９だけでなく、空圧機器７も安定的に作動させることができる。

次に、図１、図２、図１２ないし図１４は本発明による第２の実施の形態を示し、第２の実施の形態の特徴は、前記第１の実施の形態において、モータの駆動電流を制限することによって消費電力を抑える構成としたことにある。そして、この構成は、図１２、図１３に示す制御処理として制御回路１９に予め記憶されている。なお、第２の実施の形態では、前記第１の参考例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

この図１２において、ステップ９１〜１０３では、前記第１の実施の形態（図９）で示したステップ６１〜７３とほぼ同様の処理を行う。即ち、電源電圧Ｖと判定値Ｖａ，Ｖｂとの大小関係に応じて、圧縮機を通常運転モード、省電力運転モード及び停止状態のうち何れか一つの運転状態に切換える。

しかし、第２の実施の形態では、前記第２の参考例とほぼ同様に、ステップ９４で通常運転モードを実施するときに、モータ４の駆動電流Ｉの制限値Ｉmaxを例えば１５Ａ程度の通常制限値Ｉ0に設定する。また、ステップ９７では、省電力運転モードを実施するときに、制限値Ｉmaxを例えば１０Ａ程度の省電力制限値Ｉ_Ｌに設定する。さらに、ステップ９８では、例えば制限値Ｉmaxを零とすることにより、モータ４を停止させている。

また、圧力開閉制御についても、図１３に示す如く、第１の実施の形態とほぼ同様の処理が行われるものの、ステップ１１８，１１９では、モータ４の駆動電流Ｉを制限値Ｉmax以下に制限しつつ、運転状態を制御する構成としている。

さらに、圧縮運転時の具体的な作動についても、図１４に示す如く、第１の実施の形態とほぼ同様となり、例えば時点ｄ′のように、圧縮機の停止中にエアタンク３内の圧力Ｐが下限値Ｐminまで低下したときには、時間Ｔが経過していなくても、圧縮機を再起動することができる。

かくして、このように構成される第２の実施の形態でも、前記第１，第２の参考例および第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。

なお、前記各実施の形態では、電源制御装置１１を空気圧縮機２に搭載した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、例えば図１５に示す変形例のように、空気圧縮機２と電源制御装置１１′とを別体の部品として構成してもよい。この場合、電源制御装置１１′は、例えばコードリール６Ａと一体化され、圧縮機と離して配置される別置き型の装置として構成されている。また、本発明では、このような別置き型の電源制御装置１１′を、例えば作業現場や工場の建屋構造物等に取付ける構成としてもよい。

一方、実施の形態では、電源電圧Ｖと２つの判定値Ｖａ，Ｖｂとを比較する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば３つ以上の判定値を用いる構成としてもよい。そして、この場合には、例えば電源電圧が個々の判定値と比較して低下する毎に、圧縮機の消費電力を段階的に抑制し、電源電圧が最も小さな判定値よりも低下したときに、圧縮機を停止させる構成とすればよい。

また、実施の形態では、電圧の判定値Ｖａ，Ｖｂ、モータ回転数や駆動電流の制限値Ｎ0，Ｎ_Ｌ，Ｉ0，Ｉ_Ｌ、圧力の上限値Ｐmax、下限値Ｐmin、時間Ｔ等として具体的な数値を例示した。しかし、本発明は、実施の形態で例示した数値に限定されるものではなく、個々の数値を自由に設定できるのは勿論である。

本発明の第１，第２の参考例および第１，第２の実施の形態による電気機器の共通部分を示す外観図である。図１中の圧縮機、電源及び電源制御装置の接続状態を示す回路構成図である。本発明の第１の参考例による電気機器の制御処理を示す流れ図である。図３中の圧力開閉制御を示す流れ図である。電源電圧、モータ回転数の制限値、モータの駆動電流、タンク内の圧力及び他の電気機器の回転数について時間的な変化を示す特性線図である。本発明の第２の参考例による電気機器の制御処理を示す流れ図である。図６中の圧力開閉制御を示す流れ図である。電源電圧、モータ駆動電流の制限値、モータの回転数、タンク内の圧力及び他の電気機器の回転数について時間的な変化を示す特性線図である。本発明の第１の実施の形態による電気機器の制御処理を示す流れ図である。図９中の圧力開閉制御を示す流れ図である。電源電圧、モータ回転数の制限値、モータの駆動電流、タンク内の圧力及び他の電気機器の回転数について時間的な変化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電気機器の制御処理を示す流れ図である。図１２中の圧力開閉制御を示す流れ図である。電源電圧、モータ駆動電流の制限値、モータの回転数、タンク内の圧力及び他の電気機器の回転数について時間的な変化を示す特性線図である。本発明の変形例による電気機器を示す外観図である。

１電気機器
２空気圧縮機
３エアタンク（タンク）
４モータ（作動部）
５圧縮部
７空圧機器
８，９他の電気機器
１０電源
１１，１１′ 電源制御装置
１２整流器
１４駆動回路
１６電圧検出回路（電圧検出手段）
１９制御回路（消費電力抑制手段）
Ｖ電源電圧
Ｖ0 基準電圧
Ｎ回転数
Ｉ駆動電流
Ｐ圧力
Ｖａ，Ｖｂ判定値
Ｔ時間
Ｎ0，Ｉ0 通常制限値
Ｎ_Ｌ，Ｉ_Ｌ省電力制限値
Ｐmax 上限値
Ｐmin 下限値

Claims

電源から供給される電圧によって作動するモータを備えた空気圧縮機において、
前記電源から前記モータに供給される電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段の検出電圧が基準電圧に対して低下したときに前記モータの消費電力を抑制する消費電力抑制手段とを設け、
前記消費電力抑制手段は、前記電源の電圧値が前記基準電圧に対して低下したときには、前記モータの回転数を小さな値に制限し、さらに前記電源の電圧値が低下したときには、前記モータを停止させ、前記電源の電圧の低下状態に応じて消費電力を抑制し、
前記モータを停止した状態で一定の時間が経過したときには、前記モータを強制的に再起動し、
圧縮空気を貯留するタンク内の圧力が下限値に達したときには、前記一定の時間が経過する前に前記モータを強制的に再起動させる構成としたことを特徴とする空気圧縮機。
前記消費電力抑制手段は、前記電源の基準電圧よりも低い電圧値として設定された複数の判定値を有し、前記電源の電圧が該各判定値のうち大なる判定値よりも低下したときに前記モータの消費電力を抑制し、前記電源の電圧が最も小さな判定値よりも低下したときに前記モータを停止させる構成としてなる請求項１に記載の空気圧縮機。