JP6716226B2 - コンプレッサ瞬時起動システム - Google Patents

Description

本発明は、コンプレッサ瞬時起動システムに関し、特に、コンプレッサの停止後瞬時に復帰（起動）可能とすることで、エア供給の応答性を向上させるシステムに関する。

従来、落雷・停電等によりコンプレッサが停止した後、再起動させるシステムには、例えば、コンプレッサの停止後、内蔵タンク内に残圧があるため、そのエアを放気し、モータの起動トルクを超えない圧力までに下げることで、復帰（起動）可能とするように制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−３１３６３７号公報

しかしながら、モータの起動時に圧力が下がらないと、オーバーロード（過負荷）となり起動できないため、圧力が下がるまで待機する必要があるので、例えば９０秒等、その分の時間を必要としてしまう。
圧力を早く下げるため放気の配管径を大きくすることも考えられるが、急激にタンク圧を抜くと給油式コンプレッサにおいては、タンク内に潤滑油として貯めてあるオイル内の気泡が急激に膨張することで泡立ちを発生させ、オイルが吸気口から溢れてしまう、或いは、オイルミストを分離するタンク上部のセパレータにおいて泡立ちで油面が上昇したことで、フィルタが油で漬かり、オイルの分離性能の低下を招いてしまうという問題が生じる。また、放気の配管径を大きくすることによる配管スペースの問題やコストアップの問題も発生する。

一方、モータのトルクを大きくすることで対応することも考えられるが、モータのサイズが大きくなり、コストも上昇するので、トルクを大きくするにも限界がある。

本発明は上述のような事情から為されたものであり、その目的は、トルクの低減が可能で、低コストでありながらコンプレッサの停止後瞬時に復帰（起動）可能とすることで、エア供給の応答性を向上させ得るコンプレッサ瞬時起動システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明者は、種々検討を重ねた結果、コンプレッサの瞬時起動を可能とするため、残圧が０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａの範囲内にあっても起動可能となる工夫を成し遂げ、例えば、停止して１．２秒後でも起動可能とするシステムを想到した。

即ち、本発明のコンプレッサ瞬時起動システムは、圧縮機本体と、前記圧縮機本体に連結されたモータと、前記モータに電力を供給する１次電源と、前記圧縮機本体より吐出された圧縮空気と循環液とを導入して圧縮空気と循環液とに分離・貯溜するレシーバタンクとを備え、前記１次電源からの電力により前記モータを起動して前記圧縮機本体により圧縮を開始するコンプレッサの瞬時起動システムであって、前記１次電源が遮断された後、該１次電源が回復した場合の前記モータの起動時に、前記モータの起動トルクを低減するために前記圧縮機本体に噴射される循環液の量を制限する第１の制御手段と、前記モータの起動時に、前記レシーバタンクと連結された放気弁を開放し圧力を一時的に上がらないようにする第２の制御手段を有し、前記第１の制御手段と第２の制御手段は、前記モータの起動後前記モータの回転数が安定するまでの間のみ前記圧縮機本体に噴射される循環液の量を制限し、前記レシーバタンクと連結された放気弁を開放する制御を実行することを特徴とする。

本発明によれば、瞬時起動が可能となることで、落雷・瞬時停電等によりコンプレッサが停止しても、すぐに復帰することが可能である。従って、停止後、急にエアが必要となっても、直ちにエア供給が可能である。従来は、停止すると起動するまで時間を要していたため、コンプレッサは止めず、アンロード状態で運転を継続するシステムであったものを、瞬時起動が可能となることで、停止回数を増加させることができるので、省エネに繋がる。

本発明の実施形態に係るコンプレッサ瞬時起動システムの要部の基本構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るコンプレッサ瞬時起動システムの各部の制御フローを示す図である。 本発明の実施形態に係るコンプレッサ瞬時起動システムの各部の動作を示すタイムチャートである。

以下、図１乃至図３を参照して、本発明の実施形態に係るコンプレッサ瞬時起動システムについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るコンプレッサ瞬時起動システムの要部の基本構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態のコンプレッサ瞬時起動システム１０は、圧縮機本体１２と、圧縮機本体１２に連結されたモータ１４と、圧縮機本体１２に設けられ、圧縮機本体１２より吐出された圧縮空気と循環液とを導入して圧縮空気と循環液とに分離・貯溜するレシーバタンク３４とを備える。

以上の構成において、更に、本実施形態のコンプレッサ瞬時起動システム１０は、起動トルクを低減するため、圧縮機本体１２に噴射される潤滑・冷却・シール目的のオイル・水等の量は、起動時には少量でも問題ないことから、この量を制限することで、圧縮機本体１２内の回転体に加わる撹拌抵抗を減らし、トルクを低減するための手段として、圧縮機本体１２内への潤滑油投入量を調整する第１の潤滑油電磁弁ＳＶ１と、第２の潤滑油電磁弁ＳＶ３を有している。また、起動時レシーバタンク３４と連結された放気弁を開放し、圧力を一時的に上がらないようにすることでトルクを低減するための手段として、レシーバタンク３４と連結された放気弁を開放するアンロード電磁弁ＳＶ２を有している。

即ち、図１において、本実施形態のコンプレッサ瞬時起動システム１０は、圧縮機本体１２内への潤滑油の投入量を調整する第１及び第２の潤滑油電磁弁ＳＶ１及びＳＶ３を有しており、これら第１及び第２の潤滑油電磁弁ＳＶ１及びＳＶ３を調整することにより圧縮機本体１２内への潤滑油の投入量を減らすことができる。これにより、圧縮機本体１２内のスクリュー（図示せず）にかかる潤滑油の攪拌抵抗を減らすことができるので、過負荷でモータ１４が回らない現象を回避することが可能となる。また、レシーバタンク３４と連結された放気弁を開放するアンロード電磁弁ＳＶ２を有しているので、起動時レシーバタンク３４と連結された放気弁を開放し、圧力を一時的に上がらないようにすることでトルクを低減することができるので、過負荷でモータ１４が回らない現象を回避することが可能となる。

尚、本実施形態のコンプレッサ瞬時起動システム１０は、エアクリーナ３０２を介して吸入するエアの量を調節する空気容量調整弁３００を有し、この空気容量調整弁（吸入弁）３００を閉じることで、圧縮機内での昇圧をさせず空気の圧縮に必要なトルクを低減することが可能である。

本実施形態のコンプレッサ瞬時起動システム１０によれば、圧縮機本体１２内への潤滑油の投入量を調整する第１及び第２の潤滑油電磁弁ＳＶ１及びＳＶ３を有しており、これら第１及び第２の潤滑油電磁弁ＳＶ１及びＳＶ３を調整することにより圧縮機本体１２内への潤滑油の投入量を減らすことができる（第１の制御方法）。これにより、圧縮機本体１２内のスクリュー（図示せず）にかかる潤滑油の攪拌抵抗を減らすことができるので、過負荷でモータ１４が回らない現象を回避することが可能となる。また、レシーバタンク３４と連結された放気弁を開放するアンロード電磁弁ＳＶ２を有しているので、起動時レシーバタンク３４と連結された放気弁を開放し、圧力を一時的に上がらないようにすることでトルクを低減することができる（第２の制御方法）ので、過負荷でモータ１４が回らない現象を回避することが可能となる。

尚、本実施形態のコンプレッサ瞬時起動システム１０では、上記第１及び第２の制御方法を実行することで、圧縮機本体が高温状態になったり、圧力が上がらないことで応答性を損ねる可能性があるため、モータ回転数が安定するまでの時間のみ上記第１及び第２の制御方法を実行するようにしても良い。

本発明の実施形態によれば、瞬時起動が可能となることで、落雷・瞬時停電等によりコンプレッサが停止しても、すぐに復帰することが可能である。従って、停止後、急にエアが必要となっても、直ちにエア供給が可能である。従来は、停止すると起動するまで時間を要していたため、コンプレッサは止めず、アンロード状態で運転を継続するシステムであったものを、瞬時起動が可能となることで、停止回数を増加させることができるので、省エネに繋がる。

以下、図２を参照して、本実施形態に係るコンプレッサ瞬時起動システム１０の制御方法の概略を説明する。図２は、本発明の実施形態に係るコンプレッサ瞬時起動システムの各部の制御フローを示す図である。図２に示すフローにおいて、落雷・停電等により瞬時停止すると（Ｓ２００）、Ｔ秒以内に復電するか否かを判定し（Ｓ２０１）、そうでなければ（Ｓ２０１でＮｏ）、コンプレッサを停止する（Ｓ２０２）。Ｔ秒以内に復電したら（Ｓ２０１でＹｅｓ）、タンク圧力0.5MPa以下であるか否かを判定し（Ｓ２０３）、そうでなければ（Ｓ２０３でＮｏ）、PS-Hを表示し待機する（Ｓ２０４）。尚、復電すべきか否かの判定基準となるＴ秒については、０．１〜２０秒の範囲で設定可能である（Ｓ２０５）。
一方、タンク圧力0.5MPa以下である場合には（Ｓ２０３でＹｅｓ）、コンプレッサを再起動する（Ｓ２０６）。このコンプレッサ再起動は、瞬時起動の制御により実行される。即ち、アンロード電磁弁SV2を開（Ｓ２０７）にした上で、起動開始後１秒経過したか否かを監視し（Ｓ２０８）、１秒経過するまでは、この状態を維持し（Ｓ２０８でＮｏ）、１秒経過したら（Ｓ２０８でＹｅｓ）、潤滑油電磁弁SV3を開（Ｓ２０９）にした上で、起動開始後５秒経過したか否かを監視し（Ｓ２１０）、５秒経過するまでは、この状態を維持し（Ｓ２１０でＮｏ）、５秒経過したら（Ｓ２１０でＹｅｓ）、潤滑油電磁弁SV1を開（Ｓ２１１）にした上で、起動開始後８秒経過したか否かを監視し（Ｓ２１２）、８秒経過するまでは、この状態を維持し（Ｓ２１２でＮｏ）、８秒経過したら（Ｓ２１２でＹｅｓ）、アンロード電磁弁SV2を閉（Ｓ２１３）にし、連続運転に移行する（Ｓ２１４）。

続いて、本実施形態に係るコンプレッサ瞬時起動システム１０の制御を、図３をも参照して詳説する。図３は、本実施形態に係るコンプレッサ瞬時起動システム１０の各部の動作を示すタイムチャートである。図３（a）に示すように、初期状態（図３中のＴ０）から、瞬時停止すると（図３中のＴ１）、図３（b）に示すように、Ｔ秒以内に１次電源が復電したら（図３中のＴ２）、図３（d）に示すように、PS-Hを表示し待機する。図３（ｃ）に示すように、タンク圧力0.5MPa以下になると（図３中のＴ３）、図３（e）に示すように、コンプレッサを再起動する。このコンプレッサ再起動と同時に、図３（h）に示すように、アンロード電磁弁SV2を開にした上で、起動開始後１秒経過したら（図３中のＴ４）、図３（g）に示すように、潤滑油電磁弁SV3を開にする。更に、起動開始後５秒経過したら（図３中のＴ５）、図３（f）に示すように、潤滑油電磁弁SV1を開にする。続いて、起動開始後８秒経過したら（図３中のＴ６）、図３（h）に示すように、アンロード電磁弁SV2を閉にし、連続運転に移行する。尚、図２及び図３のチャートに示す制御は、一例であり、設定秒数の変更等他の制御も勿論可能である。

以上に述べたように、本実施形態に係るコンプレッサ瞬時起動システム１０では、圧縮機本体１２内への潤滑油の投入量を調整する第１及び第２の潤滑油電磁弁ＳＶ１及びＳＶ３を有しており、これら第１及び第２の潤滑油電磁弁ＳＶ１及びＳＶ３を調整することにより圧縮機本体１２内への潤滑油の投入量を減らすことができる（第１の制御方法）。これにより、圧縮機本体１２内のスクリュー（図示せず）にかかる潤滑油の攪拌抵抗を減らすことができるので、過負荷でモータ１４が回らない現象を回避することが可能となる。また、レシーバタンク３４と連結された放気弁を開放するアンロード電磁弁ＳＶ２を有しているので、起動時レシーバタンク３４と連結された放気弁を開放し、圧力を一時的に上がらないようにすることでトルクを低減することができる（第２の制御方法）ので、過負荷でモータ１４が回らない現象を回避することが可能となる。更に、本実施形態のコンプレッサ瞬時起動システム１０では、上記第１及び第２の制御方法を実行することで、圧縮機本体が高温状態になったり、圧力が上がらないことで応答性を損ねる可能性があるため、モータ回転数が安定するまでの時間のみ上記第１及び第２の制御方法を実行するようにしている。

本発明は、少なくとも圧縮機本体と、圧縮機本体に連結されたモータと、圧縮機本体より吐出された圧縮空気と循環液とを導入して圧縮空気と循環液とに分離・貯溜するレシーバタンクとを備えるコンプレッサであれば、広く適用することができる。

１０ コンプレッサ、 １２ 圧縮機本体、 １４ モータ、 ３４ レシーバタンク、
ＳＶ１ 第１の潤滑油電磁弁、 ＳＶ２ アンロード電磁弁、 ＳＶ３ 第２の潤滑油電磁弁

Claims (1)

1. 圧縮機本体と、前記圧縮機本体に連結されたモータと、前記モータに電力を供給する１次電源と、前記圧縮機本体より吐出された圧縮空気と循環液とを導入して圧縮空気と循環液とに分離・貯溜するレシーバタンクとを備え、前記１次電源からの電力により前記モータを起動して前記圧縮機本体により圧縮を開始するコンプレッサの瞬時起動システムであって、
   前記１次電源が遮断された後、該１次電源が回復した場合の前記モータの起動時に、前記モータの起動トルクを低減するために前記圧縮機本体に噴射される循環液の量を制限する第１の制御手段と、前記モータの起動時に、前記レシーバタンクと連結された放気弁を開放し圧力を一時的に上がらないようにする第２の制御手段を有し、前記第１の制御手段と第２の制御手段は、前記モータの起動後前記モータの回転数が安定するまでの間のみ前記圧縮機本体に噴射される循環液の量を制限し、前記レシーバタンクと連結された放気弁を開放する制御を実行することを特徴とするコンプレッサの瞬時起動システム。

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