JP5205869B2 - エアコンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、エアコンプレッサおよびモータ駆動制御方法に関し、より詳細には、モータ手段を駆動させて圧縮空気を建築用の駆動工具に供給することが可能なエアコンプレッサおよびモータ手段に対するモータ駆動制御方法に関する。

圧縮空気を利用した釘打機等の駆動工具を建築現場で利用する場合には、駆動工具に対して圧縮空気を供給するエアコンプレッサを設置する必要がある。エアコンプレッサは、一般に圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成する圧縮空気生成部と、圧縮空気生成部を駆動するモータ（駆動部）と、モータを駆動制御する制御回路部とによって構成されている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３１６５０４号公報（第４頁〜第５頁、第１図参照）

圧縮空気を生成する場合には、モータを駆動させて圧縮空気生成部で圧縮空気を生成してタンク部に貯める動作を行うが、このモータの駆動は、タンク部に蓄えられる圧縮空気の圧力状態等によってその負荷が変わり、駆動により生ずるトルクが大きく変化する。例えば、圧縮空気がタンク部に全く蓄えられていない状態と、一定圧力（例えば４ＭＰａ（パスカル））に保たれている状態とでは、モータ起動時の起動トルクに数倍の差が生じる。

このようにタンク部に蓄えられる圧縮空気の圧力状態によってモータの起動トルク等の駆動負荷が大きく変化するにもかかわらず、モータの回転数を一定の駆動状態（ｄｕｔｙ）を維持したまま駆動制御すると、タンクの圧縮空気の圧力が低い場合（エアコンプレッサ起動時など）等のようにモータの駆動負担が軽い状態では、モータの回転数が上がりすぎてしまってオーバーシュート現象を生じてしまう。一方で、タンクの圧縮空気の圧力が一定圧力以上である場合等のようにモータの駆動負担が重い状態では、モータの回転数が所望の回転数に達するまでに時間がかかってしまうおそれがあった。

また、エアコンプレッサの駆動状態が安定した場合であっても、運転モードを通常モード（例えば、基準回転数が３３００ｒｐｍ）から、静音モード（例えば、基準回転数が１８００ｒｐｍ）に切り替える場合などにおいても、切り替えに伴う負荷状態の変化によって、同様の現象が生じるおそれがあった。

さらに、エアコンプレッサにより生ずる負荷変化は、タンク部の圧力状態のみではなく、例えば、モータの発熱状態によっても変化する場合があり、このような場合においても、上述したような現象が生ずるおそれがあった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、モータ手段の負荷状態に応じてモータ手段の駆動制御を行うことが可能なエアコンプレッサおよびモータ駆動制御方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るモータ駆動制御方法は、モータ手段の駆動量を制御する制御手段が、前記モータ手段の起動時と、前記モータ手段の駆動状態が安定した定常時とに応じて、前記モータ手段の駆動量を調整することを特徴とする。

本発明に係るモータ駆動制御方法によれば、制御手段がモータ手段の起動時と、モータ手段の駆動状態が安定した定常時とに応じて、モータ手段の駆動量を調整するので、モータ手段を駆動状態に応じて適切に制御することが可能となる。例えば、圧力状態に応じてモータ手段の駆動負荷が大きく変化する場合には、圧力検出手段等により検出される検出状態に基づいてモータ手段の駆動負荷状態を判断し、駆動負荷状態に応じて駆動量の調整を行うことにより、駆動負荷状態毎に適切な駆動特性を備えたモータ手段の制御を行うことが可能となる。

また、本発明に係るモータ駆動制御方法において、前記制御手段が、前記モータ手段内の温度を検出する温度検出手段により検出された温度情報に基づいて前記モータ手段の駆動量を調整するものであってもよい。

上述したモータ駆動制御方法によれば、制御手段が温度検出手段により検出された温度上昇に基づいてモータ手段の駆動量を調整するので、モータ手段の駆動状態をモータ手段の温度状態に応じて適切に制御することが可能となる。特に、モータ手段内の温度情報よりモータ手段に対する駆動負荷の状態を推定することが可能であるため、モータ手段の温度に応じて駆動量の調整を行うことによって、駆動負荷状態に適した駆動特性でモータ手段を駆動させることが可能となる。

また、本発明に係るエアコンプレッサは、圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段と、該圧縮空気生成手段により生成された前記圧縮空気を貯留するタンク部と、前記圧縮空気生成手段を駆動させるためのモータ手段と、該モータ手段の駆動量を制御する制御手段とを有し、前記タンク部は、当該タンク部に貯留される前記圧縮空気の圧力状態を検出する圧力検出手段を有し、前記制御手段は前記圧力検出手段により検出された圧力状態に基づいて前記モータ手段の駆動量を調整することを特徴とする。

本発明に係るエアコンプレッサによれば、制御手段が圧力検出手段により検出された圧力状態に基づいてモータ手段の駆動量を調整するので、モータ手段の駆動状態をタンク部に蓄えられる圧縮空気の状態に応じて適切に制御することが可能となる。特に、タンク部内の圧力状態に応じてモータ手段の駆動負荷は大きく変化するため、圧力検出手段により検出される検出状態に基づいてモータ手段の駆動負荷状態を判断し、駆動負荷状態に応じて駆動量の調整を行うことにより、駆動負荷状態毎に適切な駆動特性を備えたモータ手段の制御を行うことが可能となる。

また、上述したエアコンプレッサでは、前記制御手段が、前記圧力検出手段によって検出される前記タンク部内の圧力値の上昇に応じて、前記駆動量に対する調整量を増減させるものであってもよい。

このように、タンク部内の圧力値の上昇に応じて、制御手段がモータ手段の駆動量に対する調整量を増減させるので、タンク部内の圧力値が低い場合、つまり、モータ手段の駆動負荷が軽い場合には、駆動量の調整を少なくして、急激なモータの回転数上昇によるオーバーシュート現象を防止することができる。また、タンク部内の圧力値が高い場合、つまり、モータ手段の駆動負荷が重い場合には、駆動量に対する調整量を増加させることによって、モータ手段の駆動負荷が重い場合に大きな駆動量でモータ手段を駆動させて、モータ手段の回転数等を迅速に上昇させることが可能となる。

また上述した制御手段が、前記モータ手段の起動時と、前記モータ手段の駆動状態が安定した定常時とに応じて、前記駆動量に対する調整量を変更するものであってもよい。

通常、モータ手段の起動時は、タンク部内の圧力が低くて、モータ手段の駆動負荷が軽いことが多く、またモータ手段の駆動状態が安定した定常時には、モータ手段の安定駆動によってタンク部内の圧力が所望の圧力値まで上昇され、モータ手段の駆動負荷が重いことが多い。

このため、制御手段が、モータ手段の起動時とモータ手段の定常時とに応じて、駆動量に対する調整量を変更することによって、例えば駆動負担の軽い起動時には、駆動量の調整量を低減させてモータ手段の回転数上昇を緩和させ、オーバーシュート現象を抑制することができる。また、例えば駆動負担の重い定常時には、駆動量の調整量を増大させてモータ手段の回転数上昇を早めることによって、モータ手段の制御を迅速かつ確実に行うことが可能となる。

さらに、上述したエアコンプレッサのモータ手段が、当該モータ手段内の温度を検出する温度検出手段を有し、前記制御手段が前記温度検出手段により検出された温度情報に基づいて前記モータ手段の駆動量を調整するものであってもよい。

本発明に係るエアコンプレッサによれば、制御手段が温度検出手段により検出された温度上昇に基づいてモータ手段の駆動量を調整するので、モータ手段の駆動状態をモータ手段の温度状態に応じて適切に制御することが可能となる。特に、モータ手段内の温度情報よりモータ手段に対する駆動負荷の状態を推定することが可能であるため、モータ手段の温度に応じて駆動量の調整を行うことにより、駆動負荷状態に適した駆動特性でモータ部を駆動させることが可能となる。

例えば、モータ手段内の温度が低い状態とは、モータ手段の駆動が積極的に行われていない状態であると判断できるので、モータ手段にもまだ十分な圧力の圧縮空気などは蓄えられておらず、モータ手段の駆動負担が軽い場合が多い。一方で、モータ手段内の温度が高い場合には、モータ手段の駆動が既に行われており、モータ手段の駆動によってタンク部の圧力が所望の圧力値まで上昇されてモータ手段の駆動負荷が重いことが多い。

このため、制御手段が、モータ手段の温度情報に応じて、駆動量に対する調整量を変更することによって、例えば駆動負担が軽いと判断される場合には、駆動量の調整量を低減させてモータ手段の回転数上昇を緩和させ、オーバーシュート現象を抑制することができる。また、例えば、モータ手段の温度情報に基づいて、駆動負担が重いと判断される場合には、駆動量の調整量を増大させてモータ手段の回転数上昇を早めることによって、モータ手段の制御を迅速かつ確実に行うことが可能となる。

さらに、上述した制御手段が、前記温度検出手段により検出された温度の上昇に応じて、前記駆動量に対する調整量を増減させるものであってもよい。

このように、本発明に係るエアコンプレッサでは、温度検出手段により検出された温度の上昇に応じて、前記駆動量に対する調整量を増減させるので、モータ手段の温度が低い場合、つまり、モータ手段の駆動負荷が軽い場合には、駆動量の調整を少なくして、急激なモータ手段の回転数上昇によるオーバーシュート現象を防止することができる。また、モータ手段の温度が高い場合、つまり、モータ手段の駆動負荷が重い場合には、駆動量に対する調整量を増加させることによって、モータ手段の駆動量を増大させることができるので、モータ手段の駆動負荷が重い場合に大きな駆動量でモータ手段を駆動させて、迅速にモータの回転数等を上昇させることが可能となる。

本発明に係るモータ手段制御方法によれば、制御手段がモータ手段の起動時と、モータ手段の駆動状態が安定した定常時とに応じて、モータ手段の駆動量を調整するので、モータ手段を駆動状態に応じて適切に制御することが可能となる。

また、本発明に係るエアコンプレッサによれば、タンク部内の圧力値の上昇に応じて、制御手段がモータ手段の駆動量に対する調整量を増減させるので、タンク部内の圧力値が低くてモータ手段の駆動負荷が軽い場合には、駆動量の調整を少なくして、急激なモータ手段の回転数上昇によるオーバーシュート現象の発生を防止することができる。また、タンク部内の圧力値が高くてモータ手段の駆動負荷が重い場合には、駆動量に対する調整量を増加させることによって、モータ手段の駆動量を増大させることができるので、モータ手段の駆動負荷が重い場合に迅速にモータの回転数を上昇させることが可能となる。

以下、本発明に係るエアコンプレッサについて、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、エアコンプレッサの概略構成を示したブロック図である。エアコンプレッサ１は、タンク部２と、圧縮空気生成部（圧縮空気生成手段）３と、モータ部（モータ手段）４と、制御回路部（制御手段）５とによって概略構成されている。

タンク部２は、圧縮空気を貯留するための貯留タンク８を有している。貯留タンク８には、圧縮空気生成部３により生成された一定圧力の圧縮空気が蓄えられており、通常３．５ＭＰａ〜４．３ＭＰａ程度の圧力に維持されている。

貯留タンク８には、複数の圧縮空気取出口９が設けられている。本実施の形態においては、高圧の圧縮空気を取り出すための高圧取出口９ａと常圧の圧縮空気を取り出すための常圧取出口９ｂが設けられている。各取出口９ａ、９ｂには、それぞれの取出口９ａ、９ｂより得られる圧縮空気を所望の圧力に減圧させるための減圧弁１０ａ、１０ｂが設けられており、高圧取出口９ａでは、減圧弁１０ａによって取り出される圧縮空気の圧力が１．５ＭＰａ〜２．５０ＭＰa程度に減圧され、常圧取出口９ｂでは、減圧弁１０ｂによって取り出される圧縮空気の圧力が０．７ＭＰａ〜１．５ＭＰａ程度に減圧される。

貯留タンク８内の圧縮空気は、上述したように通常３．５ＭＰa〜４．３ＭＰａ程度の圧力に維持されるため、高圧取出口９ａから取り出され圧縮空気も常圧取出口９ｂから取り出される圧縮空気も、上述した所望の圧力を減圧弁１０ａ、１０ｂによって維持することが可能となる。また、各取出口９ａ、９ｂには、減圧弁１０ａ、１０ｂにより減圧された圧縮空気を釘打機等の駆動工具に供給するために、エアホース（図示省略）を着脱することが可能となっている。

また、貯留タンク８には貯留タンク８内の圧力を検出するための圧力センサ（圧力検出手段）１２が設けられている。圧力センサ１２は、貯留タンク８内の圧力変化を内部の感圧素子によって電気信号に変換する機能を有しており、検出した電気信号は制御回路部５に伝達される。

図３（ａ）は、圧力センサ１２により検出される出力電圧と貯留タンク８内の圧力状態との対応を示したグラフである。本実施の形態において使用される圧力センサ１２では、貯留タンク８内の圧力がほぼ０ＭＰａ（例えば、大気圧等）の場合には、０．５Ｖの出力電圧が検出され、その後、貯留タンク８内の圧力に比例して出力電圧値が上昇し、貯留タンク８内の圧力が５ＭＰａの場合には、４．５Ｖの出力電圧が検出される特性を有している。

圧縮空気生成部３は、シリンダ内に設けられるピストンを往復運動させ、シリンダの吸気弁からシリンダ内に引き込まれた空気を圧縮することによって圧縮空気を生成する構成を備えている。圧縮された空気は、連結パイプ１４を介してタンク部２の貯留タンク８へと供給される。

モータ部４は、圧縮空気生成部３のピストンを往復運動させるための駆動力を発生させる役割を有している。モータ部４には、駆動力を発生させるためのステータ１６とロータ１７とが設けられている。ステータ１６には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線１６ａ、１６ｂ、１６ｃが形成されており、これらの巻線１６ａ〜１６ｃに対して電流を流すことによって回転磁界が形成される。また、ステータ１６には、巻線１６ｃの温度を検出するための温度検出回路（温度検出手段）１８が設けられている。温度検出回路１８により検出された検出信号は、制御回路部５に伝達される。

ロータ１７は永久磁石によって構成されており、ステータ１６の巻線１６ａ、１６ｂ、１６ｃを流れる電流によって形成される回転磁界によりロータ１７の回転が行われる。このロータ１７の回転力によって圧縮空気生成部３のピストンの動作が行われる。

制御回路部５は、図２に示すように、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ：Micro Processing Unit）２０と、コンバータ回路２１と、インバータ回路２２とによって概略構成されている。

マイクロプロセッサ２０は、コンバータ回路２１およびインバータ回路２２の駆動制御を行うことによって、タンク部２の圧縮空気の圧力を３．５ＭＰａ〜４．３ＭＰａに安定させるための制御手段である。マイクロプロセッサ２０は、演算処理ユニット（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、ワークメモリ等の一時記憶領域として利用されるＲＡＭ（Random Access Memory）、後述する制御処理プログラム（モータ駆動制御方法を示すプログラム）や、圧力センサにおける出力電圧値と貯留タンク内の圧力値との対応を示す情報などが記録されるＲＯＭ（Read Only Memory）等の機能が、１チップのＬＳＩにより実現されたものである。

マイクロプロセッサ２０には、温度検出回路１８において検出されたモータ部４の温度情報が入力されると共に、圧力センサ１２において検出された電気信号が入力される。一方でマイクロプロセッサ２０は、制御情報（ＰＡＭ命令、ＰＷＭ命令）をコンバータ回路２１およびインバータ回路２２に対して出力することが可能な構成となっている。コンバータ回路２１およびインバータ回路２２では、マイクロプロセッサ２０によって出力された制御情報に基づいて、モータ部４の駆動制御が実行される。

コンバータ回路２１は、整流回路２４と昇圧回路２５と平滑回路２６とにより概略構成されており、このコンバータ回路２１によっていわゆるＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御が実行される。ここで、ＰＡＭ制御とは、コンバータ回路２１によって出力電圧のパルスの高さを変化させることにより、モータ部４の回転数を制御する方法である。一方で、インバータ回路２２では、いわゆるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御が実行される。ＰＷＭ制御とは、出力電圧のパルス幅を変化させてモータ部４の回転数を制御させる方法である。

ＰＡＭ制御は、ＰＷＭ制御に比べて、モータ部４における低回転時の効率低下が少なく、電圧を上げることによって高回転にも対応することが可能であるという特性を有しているため、高出力時および定常運転時に主として用いられる制御方法である。一方で、ＰＷＭ制御は、起動時や電圧低下時などにおいて主として用いられる制御方法である。マイクロプロセッサ２０は、エアコンプレッサ１の運転状態に応じて、コンバータ回路２１によるＰＡＭ制御とインバータ回路２２によるＰＷＭ制御とを好適に切り替えて制御を実行する。

コンバータ回路２１の整流回路２４および平滑回路２６は、エアコンプレッサ１の駆動源となる交流電源２８を整流・平滑することによって直流電圧に変換する役割を有している。昇圧回路２５の内部には、スイッチング素子２５ａが設けられており、マイクロプロセッサ２０の制御命令に応じて直流電圧の振幅制御を行う役割を有している。昇圧回路２５は、マイクロプロセッサ２０のＰＡＭ命令を受けた昇圧コントローラ２７を介して制御されている。マイクロプロセッサ２０は、昇圧コントローラ２７を介して昇圧回路２５のスイッチング素子２５ａの制御を行う場合、昇圧回路２５における制御量（回転制御ゲイン）の調整を行うことによってコンバータ回路２１の制御を行う。例えば、基本制御時の回転制御ゲインを「１０」とした場合には、この回転制御ゲインに対してゲイン調整（例えば、回転制御ゲイン「１０」を調整値＋２で調整することによって、回転制御ゲインを「１２」に調整する）を行った後に昇圧回路２５の制御を行い、コンバータ回路２１における最適なＰＡＭ制御を実行する。

また、コンバータ回路２１は、昇圧回路２５へ入力される入力電流の波形を入力電圧と同様な位相や波形に整形し、無駄な電力を低減する機能を備えており、この機能によりコンバータ回路２１は、ＰＦＣ（Power Factor Correction：力率改善）回路として機能することも可能となっている。

インバータ回路２２は、コンバータ回路２１によって変換された直流電圧のパルスを一定周期で正負変換させるとともに、パルス幅を変換させることによって直流電圧を擬似的な正弦波を備える交流電圧に変換する役割を有している。このパルス幅を調整することによって、上述したようにモータ部４の回転数制御を行うことが可能となる。マイクロプロセッサ２０は、モータ部４の回転制御ゲインを調整することによってインバータ回路２２の制御を行う。マイクロプロセッサ２０は、インバータ回路２２の制御を行う際にも、コンバータ回路２１と同様に、基本制御時の回転制御ゲインを例えば「１０」とし、この回転制御ゲイン「１０」に対してゲイン調整を行うことによって、インバータ回路２２における最適なＰＷＭ制御を実行する。

次に、マイクロプロセッサ２０におけるコンバータ回路２１およびインバータ回路２２の制御について説明する。

マイクロプロセッサ２０は、上述したように、回転制御ゲインのゲイン調整を行うことによってコンバータ回路２１およびインバータ回路２２の制御を行う。調整を行うゲイン値は、圧力センサ１２の出力電圧によって求められる貯留タンク８内の圧力と、温度検出回路１８の検出信号により求められるモータ部４内の温度とに基づいて決定される。

図３（ｂ）は、圧力センサ１２の出力電圧によって求められる圧力値に対応した調整値を示す一覧表である。エアコンプレッサ１の起動時（起動運転時）と定常時（通常運転時）とでは、一般的にモータ部４の駆動負荷に違いがある。このため、図３（ｂ）に示すように、エアコンプレッサ１の駆動状況が起動時であるか定常時であるかによって、異なる値の調整値が設定されている。

例えば、起動時において検出された貯留タンク８内の圧力値が０ＭＰａ〜１．０ＭＰａの場合には、回転制御ゲインを＋２だけ調整する。また、同様に、圧力値が１．０ＭＰａ〜２．０ＭＰａの場合には、回転制御ゲインを＋３だけ調整し、圧力値が２．０ＭＰａ〜３．０ＭＰａの場合には、回転制御ゲインを＋４だけ調整し、圧力値が３．０ＭＰａ〜４．３ＭＰａの場合には、回転制御ゲインを＋５だけ調整する。また、定常時において貯留タンク８内の圧力値が０ＭＰａ〜２．０ＭＰａの場合には、回転制御ゲインを＋１だけ調整し、圧力値が２．０ＭＰａ〜４．３ＭＰａの場合には、回転制御ゲインを＋２だけ調整する。

一方で、図３（ｃ）は、温度検出回路１８の検出信号により求められるモータ部４内の温度に対応した調整値を示す一覧表である。図３（ｃ）に示すように、温度が６０度未満の場合には、回転制御ゲインを調整せず、温度が６０度以上の場合には、回転制御ゲインを＋２だけ調整する。なお、温度に基づく回転制御ゲインの調整値は、起動時と定常時との値が同一の値となっている。

次に、マイクロプロセッサ２０が、エアコンプレッサ１の起動時において回転制御ゲインの調整を行う処理について説明する。図４は、エアコンプレッサ１の起動時におけるマイクロプロセッサ２０の処理内容（モータ駆動制御方法）を示したフローチャートである。

まず、マイクロプロセッサ２０は、圧力センサ１２によって検出される出力電圧を取得し（ステップＳ１０）、取得された出力電圧が０．５Ｖ未満または４．５Ｖ超過であるか否かの判断を行う（ステップＳ１１）。取得された出力電圧が０．５Ｖ未満または４．５Ｖ超過の場合（ステップＳ１１においてＹｅｓの場合）には、図３（ａ）に示すように、貯留タンク８に蓄えられる圧縮空気の圧力値が異常な値（例えば、５ＭＰａ以上）を示しているか、または、圧力センサ１２が故障等していると判断することができる。このように、通常の使用では検出され得ない出力電圧が検出された場合、マイクロプロセッサ２０は、モータ部４の駆動を停止させ、必要に応じて音や警告ランプなどを用いたエラー報知（エラー処理）を実行する（ステップＳ１２）。

一方で、取得された出力電圧が０．５Ｖ以上かつ４．５Ｖ以下の場合（ステップＳ１１においてＮｏの場合）には、圧力センサ１２によって検出される出力電圧に基づいて、貯留タンク８内の圧力値を判定し（ステップＳ１３）、求められた圧力値に基づいて、図３（ｂ）に示す一覧表より該当する回転制御ゲインの調整値（圧力ゲイン）を決定する（ステップＳ１４）。

次に、マイクロプロセッサ２０は、温度検出回路１８より検出信号を取得し（ステップＳ１５）、取得した検出信号に基づいてモータ部４内の温度を判定する（ステップＳ１６）。そしてマイクロプロセッサ２０は、判定された温度に基づいて、図３（ｃ）に示す一覧表より、該当する回転制御ゲインの調整値（温度ゲイン）を決定する（ステップＳ１７）。

その後、マイクロプロセッサ２０は、ステップＳ１４において決定された圧力値に基づく回転制御ゲインの調整値（圧力ゲイン）と、ステップＳ１７において決定された温度に基づく回転制御ゲインの調整値（温度ゲイン）とに基づいて、モータ部４を回転駆動させるための回転制御ゲインを算出し（ステップＳ１８）、エアコンプレッサ１の駆動状況に応じて、コンバータ回路２１またはインバータ回路２２に対して制御命令（ＰＡＭ命令またはＰＷＭ命令）を出力する（ステップＳ１９）。

ＰＡＭ命令を受けたコンバータ回路２１、またはＰＷＭ命令を受けたインバータ回路２２では、受信した制御命令（ＰＡＭ命令、ＰＷＭ命令）に従い、ステップＳ１８で算出された回転制御ゲインに基づいてモータ部４を回転駆動させる。なお、エアコンプレッサ１の起動時には、上述したようにインバータ回路２２によるＰＷＭ制御が行われる場合が多い。

一方で、エアコンプレッサ１の定常時（通常運転時）におけるマイクロプロセッサ２０の処理も、図４に示すフローチャートと同様の処理内容によって実行される。エアコンプレッサ１の定常運転時とは、例えば、貯留タンク８内の圧力値が３．０ＭＰａ〜４．３ＭＰａに達しており、マイクロプロセッサ２０が、貯留タンク内の圧力値を３．５ＭＰａ〜４．３ＭＰａに保つためにモータ部４の駆動制御を行っている状態を示している。定常時において、マイクロプロセッサ２０は、図４に示す処理を定期的（例えば、４０ｍｓ毎に）に実行する。

まず、マイクロプロセッサ２０は、圧力センサ１２によって検出される出力電圧を取得し（ステップＳ１０）、取得された出力電圧が０．５Ｖ未満または４．５Ｖ超過であるか否かの判断を行う（ステップＳ１１）。取得された出力電圧が０．５Ｖ未満または４．５Ｖ超過の場合（ステップＳ１１においてＹｅｓの場合）には、圧力センサ１２が故障等していると判断することができるため、モータ部４の駆動を停止させ、エラー処理を実行する（ステップＳ１２）。

一方で、取得された出力電圧が０．５Ｖ以上かつ４．５Ｖ以下の場合（ステップＳ１１においてＮｏの場合）には、圧力センサ１２によって検出される出力電圧に基づいて、貯留タンク８内の圧力値を判定し（ステップＳ１３）、求められた圧力値に基づいて、図３（ｂ）に示す一覧表より該当する回転制御ゲインの調整値（圧力ゲイン）を決定する（ステップＳ１４）。

次に、マイクロプロセッサ２０は、温度検出回路１８より検出信号を取得し（ステップＳ１５）、取得した検出信号に基づいてモータ部４内の温度を判定する（ステップＳ１６）。そしてマイクロプロセッサ２０は、判定された温度に基づいて、図３（ｃ）に示す一覧表より、該当する回転制御ゲインの調整値（温度ゲイン）を決定する（ステップＳ１７）。

その後、マイクロプロセッサ２０は、ステップＳ１４において決定された圧力値に基づく回転制御ゲインの調整値（圧力ゲイン）と、ステップＳ１７において決定された温度に基づく回転制御ゲインの調整値（温度ゲイン）とによって、モータ部４を回転駆動させるための回転制御ゲインを算出し（ステップＳ１８）、エアコンプレッサ１の駆動状況に応じて、コンバータ回路２１またはインバータ回路２２に対して制御命令（ＰＡＭ命令またはＰＷＭ命令）を出力する（ステップＳ１９）。

ＰＡＭ命令を受けたコンバータ回路２１、またはＰＷＭ命令を受けたインバータ回路２２では、受信した制御命令（ＰＡＭ命令、ＰＷＭ命令）に従い、ステップＳ１８で算出された回転制御ゲインに基づいてモータ部４を回転駆動させる。なお、エアコンプレッサ１の定常時（通常運転時）には、上述したようにコンバータ回路２１によるＰＡＭ制御が行われる場合が多い。

このように、マイクロプロセッサ２０において、貯留タンク８内の圧力値とモータ部４内の温度を判断し、判断された値に基づいてモータ部４の駆動量（回転制御ゲイン）を変更することによって、モータ部４の負荷状態に応じた適切なモータ部の駆動制御を行うことが可能となる。

具体的には、エアコンプレッサ１の起動時等のように、貯留タンク８内の圧力が低く、モータ部４の駆動に対する駆動負荷が低い状況では、圧力値が高い場合に比べて回転制御ゲインの調整値を低い値（図３（ｂ）において３．０ＭＰａ〜４．３ＭＰａの調整値＋５よりも、０ＭＰａ〜１．０ＭＰａの調整値＋２の方が、調整値が低い）を用いて回転制御ゲインを算出する。このため、駆動負荷が低い状態において高い回転制御ゲインでモータ部４が駆動されてしまい、モータ部４が所定回転数（例えば３３００ｒｐｍ）を大幅に超えて上昇してしまうこと（いわゆるオーバーシュート）を防止することが可能となる。

一方で、貯留タンク８内の圧力が高い状態（例えば、圧力値が３．０ＭＰａ〜３．５ＭＰａ）において、モータ部４を駆動させることにより圧力値を上昇させる場合には、圧力値が既に高い状態になっているため、モータ部４の駆動に対する駆動負荷が高い状態となる。このように駆動負荷が高い状況では、圧力値が低い場合よりも高い調整値（図３（ｂ）において０ＭＰａ〜１．０ＭＰａの調整値＋２よりも、３．０ＭＰａ〜４．３ＭＰａの調整値＋５の方が、調整値が高い）を用いて回転制御ゲインを算出することによって、駆動負荷が高い状態において高い回転制御ゲインでモータ部４を積極的に駆動させることができ、迅速に貯留タンク８内の圧力値を、所定の圧力値（例えば、４．０ＭＰａ）へ上昇させることが可能となる。

また、同様に、モータ部４の温度が所定温度、例えば６０度以上の場合には、モータ部４が既に駆動されている状態であって、モータ部４をさらに駆動させると駆動負荷が重くなると判断することができる。このため、モータ部４の温度が高い場合には、図３（ｃ）に示される調整値を用いて回転制御ゲインを算出することによって、高い回転制御ゲインでモータ部４を積極的に駆動させることができる。このため、例えば、貯留タンク８内の圧力値を所定の圧力値（例えば、４．０ＭＰａ）まで上昇させる処理や、モータ部４の回転数を所定の回転数（例えば静音省電力モード（１８００ｒｐｍ）から通常運転モード（３３００ｒｐｍ））まで上昇させる処理を、迅速に実行することが可能となる。

以上、本発明に係るエアコンプレッサおよびモータ駆動制御方法について図面を用いて詳細に説明を行ったが、本発明に係るエアコンプレッサおよびモータ駆動制御方法は上述したものに限定されるものではない。いわゆる当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。

例えば、上述した実施の形態に係るエアコンプレッサ１は、図４のフローチャートに示したように、回転制御ゲインを、貯留タンク８の圧力値とモータ部４の温度との両方の情報に基づいて調整する構成となっている。しかしながら、回転制御ゲインの調整は、必ずしも圧力と温度との両方の値に基づいて行う必要はない。例えば、貯留タンク８の圧力値のみに基づいて回転制御ゲインの調整を行う構成であってもよく、また、モータ部４の温度のみに基づいて回転制御ゲインの調整を行う構成であってもよい。

また、本実施の形態に係るエアコンプレッサ１は、図３（ｂ）に示す一覧表の調整値に従って、貯留タンク８の圧力値に対応する回転制御ゲインの調整を行う構成となっているが、圧力値に対応する調整値の値は、図３（ｂ）に示す値には限定されず、他の調整値に基づいて回転制御ゲインの増減調整を行うものであってもよい。また、同様に、モータ部４の温度に対応する回転制御ゲインの調整を行う場合であっても、調整値の値は、図３（ｃ）に示す値には限定されず、他の調整値に基づいて回転制御ゲインの増減調整を行うものであってもよい。

さらに、上述した本実施の形態では、本発明に係るモータ駆動制御方法を、エアコンプレッサ１に用いる場合について説明を行ったが、本発明に係るモータ駆動制御方法は、必ずしもエアコンプレッサ１のモータ部４の駆動制御だけには限定されず、他の製品におけるモータ手段の駆動制御にも用いることが可能である。

実施の形態に係るエアコンプレッサの概略構成を示すブロック図である。 実施の形態に係るエアコンプレッサの制御回路部を示すブロック図である。 （ａ）は、圧力センサにおいて検出される出力電圧と、出力電圧に対応する貯留タンク内の圧力値との関係を示したグラフであり、（ｂ）は、貯留タンクの圧力値に対応する回転制御ゲインの調整値を示す一覧表であり、（ｃ）は、モータ部の温度に対応する回転制御ゲインの調整値を示す一覧表である。 実施の形態に係るマイクロプロセッサの処理内容（モータ駆動制御方法）を示したフローチャートである。

符号の説明

１ …エアコンプレッサ
２ …タンク部
３ …圧縮空気生成部（圧縮空気生成手段）
４ …モータ部（モータ手段）
５ …制御回路部（制御手段）
８ …貯留タンク
９ …圧縮空気取出口
９ａ …高圧取出口
９ｂ …常圧取出口
１０ａ、１０ｂ …減圧弁
１２ …圧力センサ（圧力検出手段）
１４ …連結パイプ
１６ …ステータ
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ …巻線
１７ …ロータ
１８ …温度検出回路（温度検出手段）
２０ …マイクロプロセッサ
２１ …コンバータ回路
２２ …インバータ回路
２４ …整流回路
２５ …昇圧回路
２５ａ …スイッチング素子
２６ …平滑回路
２７ …昇圧コントローラ
２８ …交流電源

Claims (2)

1. 圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段と、
   該圧縮空気生成手段により生成された前記圧縮空気を貯留するタンク部と、
   前記圧縮空気生成手段を駆動させるためのモータ手段と、
   該モータ手段の駆動量を制御する制御手段と
   を有し、
   前記タンク部は、当該タンク部に貯留される前記圧縮空気の圧力状態を検出する圧力検出手段を有し、
   前記制御手段は、
   前記圧力検出手段により検出された圧力状態に基づいて、前記圧力状態が低い場合に比べて前記圧力状態が高い場合の方が前記駆動量が高くなるように、前記モータ手段の駆動量を調整すると共に、
   前記タンク部内の圧力が所望の圧力値まで上昇した後に比べて、前記タンク部内の圧力が所望の圧力値に到達する前の方が前記駆動量が高くなるように、当該駆動量の調整量を変更すること
   を特徴とするエアコンプレッサ。
2. 前記モータ手段は、
   当該モータ手段内の温度を検出する温度検出手段を有し、
   前記制御手段は前記温度検出手段により検出された温度情報に基づいて、所定の温度以下の場合に比べて、所定の温度以上の場合の方が前記駆動量が高くなるように、前記モータ手段の駆動量を調整すること
   を特徴とする請求項１に記載のエアコンプレッサ。

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