JP4865455B2

JP4865455B2 - 回転式圧縮機

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Publication number: JP4865455B2
Application number: JP2006236444A
Authority: JP
Inventors: 貴久平澤; 知一郎中村
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2026-08-31
Also published as: JP2008057466A

Description

本発明は、空気圧縮機、真空ポンプ等に用いて好適な回転式圧縮機に関し、特に、スクロール式圧縮機等のように順方向に回転運動することによって気体を圧縮する圧縮機本体を備えた回転式圧縮機に関する。

一般に、回転式圧縮機として、互いに対向した２つのスクロールを備え、一方のスクロールを他方のスクロールに対して順方向に旋回運動させることにより、圧縮室を連続的に縮小して空気等を圧縮するスクロール式圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このようなスクロール式圧縮機では、圧縮空気を吐出する圧縮機本体の吐出口には、導入配管を通じて貯留タンクが接続されると共に、導入配管の途中には圧縮空気の逆流を防止するための逆止弁が設けられている。これにより、従来技術では、圧縮空気が貯留タンクから圧縮機本体に逆流して一方のスクロールが逆方向に旋回運動するのを防止している。

特開平１１−３０３７７８号公報

ところで、従来技術では、貯留タンクに圧力センサを設けると共に、該圧力センサからの信号に基づいて圧縮機本体の起動、停止を制御する制御回路を備えている。そして、この制御回路は、貯留タンク内の圧力を最大値と最小値との間に保持するために、貯留タンク内の圧力が最大値を超えたときに圧縮機本体を停止し、最小値よりも低下したときに圧縮機本体の起動を再開する構成となっている。

ここで、制御回路によって圧縮機本体を停止したときには、導入配管のうち圧縮機本体と逆止弁との間に高圧の圧縮空気が残存する。このとき、この残存した圧縮空気の圧力（残圧）によって圧縮機本体が逆方向に回転運動すると共に、この逆回転中は、固定スクロールおよび旋回スクロールにて形成される圧縮室の圧力分布が正回転中のそれとは異なる状態となるため、２つのスクロールは圧縮運転中に比べて互いに押付けられた状態となる。

これに対し、貯留タンク内の圧力が最小値よりも低下すると、圧縮機本体が逆回転状態であっても、制御回路は圧縮機本体を起動させる。この結果、スクロールの回転方向が急に切り替わるから、固定および旋回スクロールに立設されたラップ部の歯先面に相手方となるスクロールの鏡板とをシールするために設けられたチップシールの異常摩耗が発生し、耐久性、信頼性が低下す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、圧縮機本体が逆回転する間は圧縮機本体の起動を行わず、耐久性、信頼性を高めることができる回転式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、順方向に回転運動することによって気体を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体により圧縮された圧縮気体を貯える貯留タンクと、前記圧縮機本体と貯留タンクとを接続する導入路と、該導入路の途中に設けられ、圧縮気体が前記貯留タンクに向けて流通するのを許し逆向きの流れを遮断する逆止弁と、前記貯留タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段の信号に基づいて前記圧縮機本体の起動、停止を行う制御手段とを備えてなる回転式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、前記制御手段は、前記圧縮機本体が停止したときは、前記逆止弁よりも上流側に位置する圧縮気体によって、前記圧縮機本体が逆回転する休止時間が経過した後に次回の起動を行う構成としたことにある。

請求項２の発明では、前記休止時間は、機種によって予め決められた固定値としている。

請求項３の発明では、前記休止時間は、前記圧力検出手段の信号を用いた演算によって決める構成としている。

請求項４の発明では、前記制御手段は、前記圧縮機本体の運転途中に停止信号が入力された場合には、該停止信号の入力から前記休止時間が経過した後に、次回の起動を行い、前記休止時間の途中に停止信号が入力された場合には、当該残余の休止時間が経過した後に、次回の起動を行う構成としている。

請求項１の発明によれば、制御手段は、圧縮機本体が停止したときは、所定の休止時間が経過した後に、次回の起動を行う構成としたから、休止時間の間に逆止弁よりも上流側に位置する圧縮気体によって圧縮機本体が逆回転しても、制御手段は、この逆回転中は圧縮機本体を停止状態に保持する。このため、逆回転中に圧縮機本体が起動するのを防止することができ、圧縮機本体が逆回転から順回転に急激に切り替わることがなくなる。この結果、回転方向の急激な変化に伴うチップシールの異常摩耗を防ぐことができ、耐久性、信頼性を高めることができる。

請求項２の発明によれば、休止時間は機種によって予め決められた固定値としている。ここで、圧縮機本体の逆回転時間を決める要因として、圧縮気体の吐出圧力、導入配管内の容量、圧縮機本体の回転抵抗等が挙げられるが、これらの要因は、圧縮機の機種毎に決まっている。このため、例えば圧縮機の機種毎に予め演算または実験によって逆回転する時間を求めておくことによって、この演算等による時間を用いて休止時間を固定値として決めることができる。この結果、圧縮機の運転中に休止時間を求める複雑な演算等を行う必要がなく、制御手段の負担を軽減することができる。

請求項３の発明によれば、休止時間は圧力検出手段の信号を用いた演算によって決める構成としたから、圧縮機本体の逆回転時間を決める要因として、圧縮気体の吐出圧力、導入配管内の容量、圧縮機本体の回転抵抗等が適宜変化したときでも、これらに応じて休止時間を決めることができる。この結果、圧縮機の運転状況に応じて適切な休止時間を設定することができる。

請求項４の発明によれば、圧縮機本体の運転途中に停止信号が入力された場合には、制御手段は、該停止信号によって圧縮機本体を停止する。このため、制御手段は、停止信号の入力から休止時間が経過した後に次回の起動を行い、圧縮機本体の逆回転中の起動を防止する。

一方、休止時間の途中に停止信号が入力された場合には、既に圧縮機本体は停止しているから、逆止弁の上流側に位置する圧縮気体の圧力は停止直後に比べて低下している。このため、制御手段は、経過途中の残余の休止時間が経過した後に、次回の起動を行い、圧縮機本体の逆回転中の起動を防止する。

特に、制御手段は、休止時間の途中に停止信号が入力された場合には、当該残余の休止時間が経過した後に次回の起動を行うから、休止時間の途中から新たな休止時間の経過を待つ必要がなくなる。このため、休止時間中に複数回に亘って停止信号が入力されたときでも、圧縮機本体が停止してから１回分の休止時間が経過した後には、速やかに圧縮機本体を起動することができる。

以下、本発明の実施の形態による回転式圧縮機としてスクロール式空気圧縮機を例に挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１ないし図７は第１の実施の形態を示している。図中、１は空気を圧縮する圧縮機本体で、該圧縮機本体１は、軸方向一側が開口した略筒状のケーシング２と、後述の固定スクロール３、旋回スクロール９、駆動軸１９とによって大略構成されている。そして、圧縮機本体１は、固定スクロール３に対して旋回スクロール９が順方向に回転運動することによって、外部の空気を圧縮して圧縮空気を吐出するものである。

３はケーシング２の開口側に設けられた固定スクロールで、該固定スクロール３は、図２に示すように、軸線Ｏ−Ｏを中心として略円板状に形成された鏡板４と、該鏡板４の表面となる歯底面に軸方向に立設された渦巻状のラップ部５と、該ラップ部５を取囲んで鏡板４の外径側に設けられた筒部６と、鏡板４の背面に突設された複数の冷却フィン７とによって大略構成されている。

ここで、ラップ部５は、例えば最内径端を巻始め端として、最外径端を巻終り端としたときに、内径側から外径側に向けて例えば３巻前，後の渦巻状に巻回されている。そして、ラップ部５の歯先面は、相手方となる旋回スクロール９の鏡板１０の歯底面から一定の軸方向寸法だけ離間し、この歯先面側にはチップシール８が設けられている。

９はケーシング２内に旋回可能に設けられた旋回スクロールで、該旋回スクロール９は、固定スクロール３の鏡板４と対向して配置された略円板状の鏡板１０と、該鏡板１０の表面となる歯底面に立設された渦巻状のラップ部１１と、鏡板１０の背面に突設された複数の冷却フィン１２と、該冷却フィン１２の先端側に位置して固定された背面プレート１３とによって大略構成されている。

ここで、ラップ部１１は、固定スクロール３のラップ部５とほぼ同様に、例えば３巻前，後の渦巻状をなしている。そして、ラップ部１１の歯先面は、相手方となる固定スクロール３の鏡板４の歯底面から一定の軸方向寸法だけ離間し、この歯先面側にはチップシール１４が設けられている。

また、背面プレート１３の中央側には、後述する駆動軸１９のクランク部１９Ａと回転可能に連結される筒状のボス部１３Ａが一体形成されている。また、背面プレート１３の外径側とケーシング２との間には、旋回スクロール９の自転を防止する例えば３個の補助クランク１５（１個のみ図示）が設けられている。

１６は固定スクロール３の外径側に設けられた例えば２個の吸込口で、該各吸込口１６は、鏡板４の外径側から筒部６にかけて開口し、後述する外径側の圧縮室１８に連通している。そして、吸込口１６は、例えば空気等の流体を吸込フィルタ１６Ａを通じて外径側の圧縮室１８内に吸込むものである。

１７は固定スクロール３の鏡板４の内径側（中心側）に設けられた吐出口で、該吐出口１７は、最内径側の圧縮室１８に連通し、この圧縮室１８内の圧縮空気を外部に吐出させるものである。

１８は固定スクロール３と旋回スクロール９との間に設けられた複数の圧縮室で、これらの圧縮室１８は、ラップ部５，１１の間に位置して外径側から内径側にわたって順次形成され、チップシール８，１４によって気密に保持されている。そして、各圧縮室１８は、旋回スクロール９が順方向に旋回運動するときに、ラップ部５，１１の外径側から内径側に向けて移動しつつ、これらの間で連続的に縮小される。

これにより、各圧縮室１８のうち最外径側の圧縮室１８には、吸込口１６から外部の空気が吸込まれ、この空気は最内径側の圧縮室１８に達するまでに圧縮されて圧縮空気となる。そして、この圧縮空気は吐出口１７から外部に吐出され、後述の貯留タンク２３に貯えられる。

１９はケーシング２に軸受等を介して回転可能に設けられた駆動軸で、該駆動軸１９は、後述のモータ２２によって駆動されることにより、旋回スクロール９を旋回運動させる。

ここで、駆動軸１９の一端側には、軸線Ｏ−Ｏに対して一定の寸法だけ径方向に偏心したクランク部１９Ａが設けられ、このクランク部１９Ａは、旋回軸受等を介して旋回スクロール９の背面プレート１３のボス部１３Ａに回転可能に連結されている。また、駆動軸１９の他端側には、ケーシング２の外部に位置してプーリ１９Ｂが設けられ、このプーリ１９Ｂは、モータ２２の出力側にベルト（図示せず）等を介して連結されている。

また、プーリ１９Ｂにはボルト等を用いて冷却ファン２０が取付けられ、該冷却ファン２０は、ファンケーシング２１内で冷却風を発生させる。これにより、冷却ファン２０は、冷却風をファンケーシング２１内のダクト等に沿ってケーシング２の内部や各スクロール３，９の背面側に送風し、ケーシング２、固定スクロール３、旋回スクロール９等を冷却する。

２２は駆動源としてのモータで、該モータ２２は、後述のコントロールユニット２９によって制御されることにより、駆動軸１９を順方向に回転駆動し、旋回スクロール９を旋回運動させるものである。

２３は圧縮機本体１の吐出口１７に接続された貯留タンクで、該貯留タンク２３は、圧縮機本体１によって圧縮された圧縮空気を貯えるものである。そして、貯留タンク２３内の圧縮空気は、必要に応じて外部の空圧機器等に供給される。

２４は圧縮機本体１の吐出口１７と貯留タンク２３との間を接続する導入路としての導入配管で、該導入配管２４は、圧縮機本体１から吐出された圧縮空気を貯留タンク２３に導いている。

２５は導入配管２４の途中に設けられた逆止弁で、該逆止弁２５は、例えば圧縮機本体１の吐出口１７内の圧力が貯留タンク２３内の圧力よりも高いときに開弁し、低いときに閉弁する。これにより、逆止弁２５は、圧縮空気が圧縮機本体１から貯留タンク２３に向けて流通するのを許し、貯留タンク２３から圧縮機本体１に向かう逆向きの流れを遮断する。

２６は貯留タンク２３に設けられた圧力検出手段としての圧力センサで、該圧力センサ２６は、貯留タンク２３内の圧力を検出する。そして、圧力センサ２６は、圧縮空気の圧力Ｐに対応する検出信号をコントロールユニット２９に出力する。

２７は圧縮機本体１を停止させるための停止スイッチで、該停止スイッチ２７は後述のコントロールユニット２９に接続されている。そして、停止スイッチ２７を操作する（押す）と、停止スイッチ２７は、停止信号Ｓ1をコントロールユニット２９に出力する。

２８は圧縮機を起動させるための起動スイッチで、該起動スイッチ２８は後述のコントロールユニット２９に接続されている。そして、起動スイッチ２８を操作する（押す）と、起動スイッチ２８は、起動信号Ｓ2をコントロールユニット２９に出力する。

２９はマイクロコンピュータ等からなる制御手段としてのコントロールユニットで、該コントロールユニット２９の入力側には圧力センサ２６、停止スイッチ２７、起動スイッチ２８等が接続され、出力側にはモータ２２等が接続されている。また、コントロールユニット２９には、圧縮機本体１の起動、停止を制御するプログラムと、休止時間ｔ0、停止圧力しきい値Ｐ_max、起動圧力しきい値Ｐ_min等が予め記憶されている。

このとき、休止時間ｔ0は、圧縮機を停止したときに、逆止弁２５の上流側に位置する圧縮空気として、圧縮機本体１の吐出口１７内や導入配管２４内に残存した圧縮空気によって圧縮機本体1（旋回スクロール９）が逆回転する時間である。そして、この休止時間ｔ0は、圧縮機の機種によって予め決められた固定値としている。

即ち、圧縮機本体１の逆回転時間を決める要因として、圧縮空気の吐出圧力（圧力Ｐ）、導入配管２４内の容量、圧縮機本体１の回転抵抗等が挙げられるが、これらの要因は、圧縮機の機種毎に決まっている。このため、例えば圧縮機の機種毎に予め演算または実験によって逆回転する最大の時間を求めることができる。従って、この演算等による最大の時間と同じ、またはこの最大の時間に数秒のマージンを加えた時間を休止時間ｔ0に設定することによって、休止時間ｔ0を固定値として決めることができる。

そして、コントロールユニット２９は、圧力センサ２６によって検出した圧縮空気の圧力Ｐに応じてモータ２２を運転または停止する。具体的には、コントロールユニット２９は、圧力Ｐが停止圧力しきい値Ｐ_max以上となったときには圧縮機本体１を停止し、圧力Ｐが停止圧力しきい値Ｐ_max以下となったときには圧縮機本体１を駆動する。これにより、コントロールユニット２９は、貯留タンク２３内の圧力Ｐを停止圧力しきい値Ｐ_maxと起動圧力しきい値Ｐ_minとの間に保持する。

また、コントロールユニット２９は、停止スイッチ２７による停止信号Ｓ1が入力されると圧縮機本体１を停止させる。一方、コントロールユニット２９は、起動スイッチ２８による起動信号Ｓ2が入力されると圧縮機本体１を起動する。

さらに、コントロールユニット２９は、圧縮機本体１が運転状態から停止状態に切り替わったときは、所定の休止時間ｔ0が経過した後に次回の起動を行う構成となっている。これにより、コントロールユニット２９は、逆止弁２５の上流側に位置する圧縮空気が逆流して圧縮機本体１が逆回転している間に、圧縮機本体１を順方向に駆動させるのを防止している。

次に、図１ないし図６を参照しつつ、コントロールユニット２９による圧縮機の制御について説明する。

まず、図３では圧力式運転制御を行う。この圧力式運転制御は、貯留タンク２３内の圧力Ｐを常時監視しつつ、この圧力Ｐが所定の停止圧力しきい値Ｐ_max以上となったときに圧縮運転を停止し、圧力Ｐが所定の起動圧力しきい値Ｐ_min以下となったときに圧縮運転を再開するものである。

この圧力式運転制御において、まずステップ１では、圧力センサ２６の検出信号を用いて圧力Ｐを検出する。また、ステップ２では、圧力Ｐが停止圧力しきい値Ｐ_maxよりも低いか否かを判定し、ステップ２で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ３で圧力Ｐが起動圧力しきい値Ｐ_minよりも低いか否かを判定する。そして、ステップ３で「ＹＥＳ」と判定したときには、圧力Ｐが起動圧力しきい値Ｐ_minよりも低下しているから、ステップ４で後述する圧縮機起動処理を行うことによって、圧縮機を運転し、ステップ６に移る。

一方、ステップ２で「ＮＯ」と判定したときには、圧力Ｐが停止圧力しきい値Ｐ_max以上であるから、ステップ５で後述する圧縮機停止処理を行うことによって、圧縮機を停止し、ステップ６に移る。

また、ステップ３で「ＮＯ」と判定したときには、なにもせず、ステップ６に移る。

このように、圧力式運転制御では、圧縮機が断続的に運転または停止されることにより、圧力Ｐが起動圧力しきい値Ｐ_minと停止圧力しきい値Ｐ_maxとの間に収まるように制御する。そして、ステップ６では、圧縮機の電源がＯＦＦされるまでステップ１〜５の処理を繰返し実行する。

なお、コントロールユニット２９は、以上の圧力式運転制御に加えて、停止スイッチ２７および起動スイッチ２８に基づいて、圧縮機停止処理と圧縮機起動処置が割り込み制御される。即ち、停止スイッチ２７によって停止信号Ｓ1が入力されたときには、コントロールユニット２９は、圧縮機停止処理を割り込み処理する。一方、起動スイッチ２８によって起動信号Ｓ2が入力されたときには、コントロールユニット２９は、圧縮機起動処理を割り込み処理する。

次に、図４に示す圧縮機起動処理について述べると、まずステップ１１では、圧縮機が運転中か否かを判定する。そして、ステップ１１で「ＹＥＳ」と判定したときには、圧縮機は既に運転中であるから、その状態を保持しつつ、ステップ１４に移ってリターンする。

一方、ステップ１１で「ＮＯ」と判定したときには、圧縮機は停止中であるから、ステップ１２に移って起動許可状態か否かを判定する。そして、ステップ１２で「ＮＯ」と判定したときには、圧縮機は一旦停止してから所定の休止時間ｔ0が経過していないから、起動許可状態になるまでそのまま待機する。

また、ステップ１２で「ＹＥＳ」と判定したときには、一旦停止してから所定の休止時間ｔ0が経過して起動許可状態となっているから、ステップ１３に移って圧縮機を起動した後にステップ１４に移ってリターンする。なお、電源投入に伴う圧縮機の起動時にも、コントロールユニット２９は起動許可状態になっている。

次に、図５に示す圧縮機停止処理について述べると、まずステップ２１では、圧縮機が運転中か否かを判定する。そして、ステップ２１で「ＮＯ」と判定したときには、圧縮機は既に停止しているから、ステップ２２で圧縮機の運転命令のみを解除する。

具体的には、例えば休止時間ｔ0の途中で、圧力Ｐが起動圧力しきい値Ｐ_minよりも低下したときや起動スイッチ２８が押されたときには、圧縮機の運転が予約された状態となっている。これに対し、コントロールユニット２９は、圧力Ｐが停止圧力しきい値Ｐ_max以上となったときや停止スイッチ２７が押されたときに、圧縮機停止処理を開始するから、ステップ２２では、休止時間ｔ0中の運転予約を解除する。

また、休止時間ｔ0の途中で停止スイッチ２７を押したときには、ステップ２１で「ＮＯ」と判定される。このとき、圧縮機は既に停止しており、停止タイマｔは既に計時を開始している。このため、コントロールユニット２９は、再び停止タイマｔの計時を開始することなく、圧縮機の停止状態を保持しつつ、ステップ２６に移ってリターンする。これにより、休止時間ｔ0の途中に停止スイッチ２７が押された場合でも、休止時間ｔ0が延長されることがなく、１回分の休止時間ｔ0が経過した後には、圧縮機を速やかに起動することができる。

一方、ステップ２１で「ＹＥＳ」と判定したときには、圧縮機は運転中であるから、ステップ２３に移って停止タイマが既にスタートしているか否かを判定し、ステップ２３で「ＹＥＳ」と判定したときには、何もしないでステップ２６に移ってリターンする。

また、ステップ２３で「ＮＯ」と判定したときには、停止タイマｔは計時を開始していないから、ステップ２４に移って停止タイマｔの計時を開始する。このとき、後述する停止タイマ処理も起動する。そして、ステップ２４の後に、ステップ２５に移って圧縮機を停止し、ステップ２６に移ってリターンする。

次に、図６に示す停止タイマ処理について述べると、まずステップ３１では、停止タイマｔが予め決められた休止時間ｔ0を経過したか否かを判定する。

このとき、休止時間ｔ0は、圧縮機を停止したときに、導入配管２４内の圧縮空気によって圧縮機本体1（旋回スクロール９）が逆回転する時間である。そして、この休止時間ｔ0は、圧縮機の機種によって予め決められた固定値としている。

そして、ステップ３１で「ＮＯ」と判定したときには、まだ停止タイマｔが休止時間ｔ0を経過していないから、圧縮機の起動を禁止する起動不可状態とし、この状態で待機する。一方、ステップ３１で「ＹＥＳ」と判定したときには、停止タイマｔが休止時間ｔ0を経過している。この場合、圧縮機が前回停止した後に休止時間ｔ0以上の時間が経過しているから、ステップ３２に移って停止タイマｔをリセット（ｔ＝０)した後に、ステップ３３に移って起動許可状態にする。

本実施の形態によるスクロール式空気圧縮機は上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。

まず、モータ２２が作動すると、その回転がプーリ１９Ｂ等を介して駆動軸１９に伝達され、駆動軸１９が軸線Ｏ−Ｏを中心として回転する。このとき、駆動軸１９のクランク部１９Ａに連結された旋回スクロール９は、補助クランク１５によって自転を防止された状態で、軸線Ｏ−Ｏを中心として一定の旋回半径で旋回運動を行う。

これにより、固定スクロール３のラップ部５と旋回スクロール９のラップ部１１との間に画成された各圧縮室１８は、外径側から内径側に向けて移動しつつ、連続的に縮小する。このため、外径側の圧縮室１８には、固定スクロール３の吸込口１６から外気が吸込まれ、この空気は個々の圧縮室１８内で圧縮されることによって圧縮空気となる。そして、この圧縮空気は、内径側の圧縮室１８から吐出口１７を介して外部に吐出され、貯留タンク２３に貯えられる。

然るに、コントロールユニット２９は、図７に示すように、貯留タンク２３内の圧力Ｐが起動圧力しきい値Ｐ_minと停止圧力しきい値Ｐ_maxとの間に収まるように、圧力式運転制御を行う。このため、圧縮機本体１は、貯留タンク２３内の圧力Ｐが起動圧力しきい値Ｐ_minよりも低下したときに起動し、停止圧力しきい値Ｐ_maxよりも上昇したときに停止する。

ここで、圧縮機本体１が停止圧力しきい値Ｐ_maxよりも上昇して停止したときには、導入配管２４内のうち逆止弁２５の上流側には、高圧の圧縮空気が残存する。このとき、この残存した圧縮空気は吐出口１７から圧縮室１８内に逆流するから、圧縮機本体１（旋回スクロール９）は、圧縮運転時とは逆方向に回転する。また、この逆回転中は、２つのスクロール３，９のラップ部５，１１は圧縮運転中に比べて互いに押付けられた状態となる。

一方、貯留タンク２３に接続された空圧機器を使用することによって、貯留タンク２３内の圧力Ｐが起動圧力しきい値Ｐ_minよりも低下すると、コントロールユニット２９は、圧縮機本体１を再起動させる。ここで、圧縮機本体１の逆回転中に圧縮機本体１を再起動すると、旋回スクロール９の回転方向が逆方向から順方向に急に切り替わるから、チップシール８，１４の異常摩耗が生じる虞れがある。

これに対し、本実施の形態によるコントロールユニット２９は、圧縮機本体１が停止したときには、所定の休止時間ｔ0が経過した後に、次回の起動を行う構成となっている。即ち、圧縮機本体１が停止してから休止時間ｔ0が経過するまで、次回の起動を行わない。このとき、休止時間ｔ0は例えば圧縮機本体１が逆回転する最大の時間と同じ値に設定されているから、圧縮機本体１が逆回転している間は、コントロールユニット２９は、圧力Ｐが起動圧力しきい値Ｐ_minよりも低下したときや起動スイッチ２８が押されたときでも、圧縮機本体１を起動しない。この結果、圧縮機本体１の再起動時にスクロール３，９のラップ部５，１１に過度な負荷が作用するのを防止することができ、チップシール８，１４の異常摩耗を防止することができる。

かくして、本実施の形態では、コントロールユニット２９は、圧縮機本体１が停止したときは、所定の休止時間ｔ0が経過した後に、次回の起動を行う構成としたから、休止時間ｔ0に逆止弁２５の上流側に位置する圧縮空気によって圧縮機本体１が逆回転しても、コントロールユニット２９は、この逆回転中は圧縮機本体１を停止状態に保持する。このため、逆回転中に圧縮機本体１が起動するのを防止することができ、圧縮機本体１が逆回転から順回転に急激に切り替わることがなくなる。この結果、回転方向の急激な変化に伴うチップシール８，１４の異常摩耗を防ぐことができ、耐久性、信頼性を高めることができる。

また、休止時間ｔ0は機種によって予め決められた固定値としたから、圧縮機の運転中に休止時間ｔ0を求める複雑な演算等を行う必要がない。このため、コントロールユニット２９の負担を軽減することができる。

また、圧縮機本体１の運転途中に停止スイッチ２７が押された場合には、コントロールユニット２９は、停止スイッチ２７による停止信号Ｓ1に基づいて圧縮機停止処理を行い、圧縮機本体１を停止する。このため、コントロールユニット２９は、停止信号Ｓ1の入力から休止時間ｔ0が経過した後に次回の起動を行い、圧縮機本体１の逆回転中の起動を防止する。

一方、停止タイマｔが休止時間ｔ0まで経過する前に停止スイッチ２７が押された場合には、既に圧縮機本体１は停止しているから、逆止弁２５の上流側に位置する圧縮空気の圧力は停止直後に比べて低下している。このため、コントロールユニット２９は、経過途中の残余の休止時間ｔ0が経過した後に、次回の起動を行い、圧縮機本体１の逆回転中の起動を防止する。

特に、コントロールユニット２９は、休止時間ｔ0の途中に停止信号Ｓ1が入力された場合には、当該残余の休止時間ｔ0が経過した後に、次回の起動を行うから、休止時間ｔ0の途中から新たな休止時間ｔ0の経過を待つ必要がなくなる。このため、休止時間ｔ0の途中に複数回に亘って停止信号Ｓ1が入力されたときでも、圧縮機本体１が停止してから１回分の休止時間ｔ0が経過した後には、速やかに圧縮機本体１を起動することができる。

次に、図８ないし図１２は第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、圧力センサの検出信号に基づいて休止時間を可変に決める構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

３１は第２の実施の形態による制御手段としてのコントロールユニットで、該コントロールユニット３１は、第１の実施の形態によるコントロールユニット２９とほぼ同様に、その入力側には圧力センサ２６等が接続され、出力側にはモータ２２等が接続されている。また、コントロールユニット３１には、圧縮機本体１の起動、停止を制御するプログラムと、停止圧力しきい値Ｐ_max、起動圧力しきい値Ｐ_min等が予め記憶されている。

そして、コントロールユニット３１は、圧力センサ２６によって検出した圧縮空気の圧力Ｐに応じてモータ２２を運転または停止し、第１の実施の形態と同様に、圧力式運転制御を行う。

また、コントロールユニット３１は、停止スイッチ２７による停止信号Ｓ1が入力されると圧縮機本体１を停止させる。一方、コントロールユニット３１は、起動スイッチ２８による起動信号Ｓ2が入力されると圧縮機本体１を起動する。

但し、コントロールユニット３１は、圧縮機本体１が運転状態から停止状態に切り替わったときは、圧力センサ２６による検出信号を用いて休止時間ｔ1を決める点が第１の実施の形態と異なる。そして、コントロールユニット３１は、休止時間ｔ1が経過した後に次回の起動を行う構成となっている。これにより、コントロールユニット３１は、逆止弁の上流側に位置する圧縮空気が逆流して圧縮機本体１が逆回転している間に、圧縮機本体１を順方向に駆動させるのを防止している。

次に、コントロールユニット３１による圧縮機の制御について説明する。但し、圧力式運転制御および圧縮機起動処理は第１の実施の形態と同様である。このため、以下では圧縮機停止処理および停止タイマ処理についてのみ説明する。

図９に示す圧縮機停止処理について述べると、まずステップ４１では、圧縮機が運転中か否かを判定する。そして、ステップ４１で「ＮＯ」と判定したときには、圧縮機は既に停止しているから、ステップ４２で圧縮機を運転させる命令を解除し、ステップ４８でリターンする。これにより、休止時間ｔ1の途中に停止スイッチ２７が押された場合でも、休止時間ｔ1が延長されることがなく、１回分の休止時間ｔ1が経過した後には、圧縮機を速やかに起動することができる。

一方、ステップ４１で「ＹＥＳ」と判定したときには、圧縮機は運転中であるから、ステップ４３に移って停止タイマが既にスタートしているか否かを判定し、ステップ４３で「ＹＥＳ」と判定したときには、何もしないでステップ４８に移ってリターンする。

また、ステップ４３で「ＮＯ」と判定したときには、停止タイマｔは計時を開始していないから、ステップ４４に移って圧力センサ２６の検出信号を用いて圧力Ｐを検出する。次に、ステップ４５では、図１２中に実線で示す特性線を用い、圧力Ｐに基づいて休止時間ｔ1を演算する。

ここで、休止時間ｔ1は、圧縮機を停止したときに、導入配管２４内等の圧縮空気によって圧縮機本体1（旋回スクロール９）が逆回転する時間である。そして、この休止時間ｔ1は、図１２に示す特性線と圧力Ｐとを用いて演算され、可変に設定される。

即ち、圧縮機本体１の逆回転時間を決める要因として、圧縮空気の吐出圧力（圧力Ｐ）、導入配管２４内の容量、圧縮機本体１の回転抵抗等が挙げられる。このとき、圧力Ｐは、例えば図１１中に実線で示す特性線（緩和曲線）および数１の式に従って、時間の経過に対して過渡的に減少する。

また、圧縮機本体１の吐出口１７の圧力Ｐが一定値よりも低下すると、旋回スクロール９の逆回転は停止する。このため、数１の関係から以下の数２に示すように、圧力Ｐと休止時間ｔ1との関係を表すことができる。従って、コントロールユニット３１は、数２の式または図１２に示す特性線を用いて、圧力Ｐから休止時間ｔ1を演算する。

次に、ステップ４６に移って停止タイマｔの計時を開始する。このとき、後述する停止タイマ処理も起動する。そして、ステップ４６の後に、ステップ４７に移って圧縮機を停止し、ステップ４８に移ってリターンする。

次に、図１０に示す停止タイマ処理について述べると、まずステップ５１では、停止タイマｔが予め決められた休止時間ｔ1を経過したか否かを判定する。

このとき、休止時間ｔ1は、圧縮機を停止したときに、導入配管２４内の圧縮空気によって圧縮機本体1（旋回スクロール９）が逆回転する時間である。そして、この休止時間ｔ1は、圧力Ｐに基づいて可変に設定される。

そして、ステップ５１で「ＮＯ」と判定したときには、まだ停止タイマｔが休止時間ｔ1を経過していないから、圧縮機の起動を禁止する起動不可状態とし、この状態で待機する。一方、ステップ５１で「ＹＥＳ」と判定したときには、停止タイマｔが休止時間ｔ1を経過している。この場合、圧縮機が前回停止した後に休止時間ｔ1以上の時間が経過しているから、ステップ５２に移って停止タイマｔをリセット（ｔ＝０)した後に、ステップ５３に移って起動許可状態にする。

かくして、第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の実施の形態では、休止時間ｔ1は圧力センサ２６の検出信号を用いた演算によって可変に決める構成としたから、圧縮機本体１の逆回転時間を決める要因として、圧縮空気の吐出圧力、導入配管２４内の容量、圧縮機本体１の回転抵抗等が適宜変化したときでも、これらに応じて休止時間ｔ1を決めることができる。この結果、圧縮機の運転状況に応じて適切な休止時間ｔ1を設定することができる。

なお、前記第２の実施の形態では、図１２に示す特性線等を用いて圧力Ｐに基から休止時間ｔ1を演算するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば圧力Ｐと圧縮機本体１の逆回転時間（休止時間ｔ1）との関係を予め実験的に計測しておき、この計測結果を用いて圧力Ｐから休止時間ｔ1を演算する構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、圧力センサ２６は貯留タンク２３に設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１３に示す変形例にように、導入配管２４のうち逆止弁２５の下流側に圧力センサ２６′を設け、該圧力センサ２６′を用いて貯留タンク２３内の圧力を検出する構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、導入配管２４の途中としては導入配管２４の中間部位に逆止弁２５を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１中に二点差線で示すように、導入配管２４の途中として、導入配管２４と圧縮機本体１との接続部位に逆止弁２５′を設ける構成としてもよく、導入配管２４と貯留タンク２３との接続部位に逆止弁２５″を設ける構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、圧縮機本体１と貯留タンク２３との間は導入路としての導入配管を用いて接続する構成としたが、例えば圧縮機本体１のケーシング２内に導入路（通路）を設け、該導入路を用いて圧縮機本体１と貯留タンク２３との間を接続する構成としてもよい。

さらに、前記各実施の形態では、回転式圧縮機としてスクロール式空気圧縮機を例に挙げて説明したが、例えばスクロール式の真空ポンプ、冷媒圧縮機等にも適用できる。また、スクロール式に限らず、例えばロータリー式圧縮機のように、回転運動によって気体を圧縮する各種の圧縮機に広く適用できるものである。

第１の実施の形態によるスクロール式空気圧縮機の全体を示す構成図である。図１中の圧縮機本体を示す縦断面図である。コントロールユニットの圧力式運転制御を示す流れ図である。コントロールユニットの圧縮機起動処理を示す流れ図である。コントロールユニットの圧縮機停止処理を示す流れ図である。コントロールユニットの停止タイマ処理を示す流れ図である。圧縮空気の圧力および圧縮機の運転、停止の関係を示す特性線図である。第２の実施の形態によるスクロール式空気圧縮機の全体を示す構成図である。コントロールユニットの圧縮機停止処理を示す流れ図である。コントロールユニットの停止タイマ処理を示す流れ図である。圧縮空気の圧力の時間変化を示す特性線図である。圧縮空気の圧力と休止時間との関係を示す特性線図である。変形例によるスクロール式空気圧縮機の全体を示す構成図である。

符号の説明

１圧縮機本体
３固定スクロール
５，１１ラップ部
９旋回スクロール
１８圧縮室
２３貯留タンク
２４導入配管（導入路）
２５逆止弁
２６圧力センサ（圧力検出手段）
２７停止スイッチ
２９，３１コントロールユニット（制御手段）
ｔ0，ｔ1 休止時間

Claims

順方向に回転運動することによって気体を圧縮する圧縮機本体と、
該圧縮機本体により圧縮された圧縮気体を貯える貯留タンクと、
前記圧縮機本体と貯留タンクとを接続する導入路と、
該導入路の途中に設けられ、圧縮気体が前記貯留タンクに向けて流通するのを許し逆向きの流れを遮断する逆止弁と、
前記貯留タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、
該圧力検出手段の信号に基づいて前記圧縮機本体の起動、停止を行う制御手段とを備えてなる回転式圧縮機において、
前記制御手段は、前記圧縮機本体が停止したときは、前記逆止弁よりも上流側に位置する圧縮気体によって、前記圧縮機本体が逆回転する休止時間が経過した後に次回の起動を行う構成としたことを特徴とする回転式圧縮機。
前記休止時間は、機種によって予め決められた固定値としてなる請求項１に記載の回転式圧縮機。
前記休止時間は、前記圧力検出手段の信号を用いた演算によって決める構成としてなる請求項１に記載の回転式圧縮機。
前記制御手段は、前記圧縮機本体の運転途中に停止信号が入力された場合には、該停止信号の入力から前記休止時間が経過した後に、次回の起動を行い、
前記休止時間の途中に停止信号が入力された場合には、当該残余の休止時間が経過した後に、次回の起動を行う構成としてなる請求項１，２または３に記載の回転式圧縮機。