JP6761402B2 - 空気圧縮機および空気圧縮機の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気圧縮機に関する。

圧縮機の始動時には、特に低温時において、電動機のトルクが圧縮機を始動させるために必要な負荷トルクに達することができず、電動機の回転が失速し、電動機を安定して起動させることができないという問題が生じ得る。特許文献１は、電動機に電流を供給するスターデルタ回路を備える圧縮機において、圧縮機本体を潤滑する油の温度に基づいてスター時間を導出することを開示している。

特開２０１５−７８６０７号公報

しかし、特許文献１は、圧縮機を始動させるために必要な負荷トルクを低減する手段を開示していない。

本発明は、圧縮機を始動させるために必要な負荷トルクを低減することを課題とする。

本発明の一態様は、吸込口から吸引した空気を圧縮して吐出する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動する電動機と、電源から電力の供給を受けて前記電動機に電流を供給する電流供給回路であって、前記電源の定格電圧を前記電動機に印加する定常運転モードと、前記定格電圧より低い電圧を前記電動機に印加する始動モードとに切り換え可能な前記電流供給回路と、前記吸込口からの空気の吸引を可能にする開弁状態と、前記吸込口からの空気の吸引を遮断する閉弁状態とに切り換え可能な吸気調整弁と、前記電流供給回路のモードおよび前記吸気調整弁の開閉状態を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記電動機の回転数が定格回転数に達したか否かを判断し、前記電動機への電流の供給が開始する起動時から、前記電動機の回転数が前記定格回転数に達したと判断される定常運転開始時までの期間は、前記吸気調整弁を閉弁するとともに、前記電流供給回路を前記始動モードにし、前記定常運転開始時以後の期間は、前記電流供給回路を前記定常運転モードに切り換え、この切換えに同期して前記吸気調整弁を開弁する、空気圧縮機を提供する。

電動機への電流の供給が開始する起動時から、電動機の回転数が定格回転数に達する前の、電動機に印加される電圧が定格電圧より低い期間（始動期間）は、吸気調整弁が閉弁される。つまり、始動期間中は、吸込口からの空気の吸引が遮断され、圧縮機本体に空気が供給されない。したがって、始動期間中、圧縮機本体が空気を圧縮するために必要とするトルクが不要となり、電動機を始動させるために必要な負荷トルクを低減することができる。よって、電動機の回転の失速を防ぎ、電動機を安定して起動させることができる。

前記空気圧縮機は、油冷式であり、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気から潤滑油を分離して回収する油分離回収器をさらに備えるものであってもよい。また、前記制御装置は、前記油分離回収器内の潤滑油の温度と、前記油分離回収器内の油を前記圧縮機本体に供給する給油ライン内の油の温度とのうちの少なくとも一方に基づいて、始動期間を決定し、前記起動時から前記始動期間が経過した場合に、前記電動機の回転数が前記定格回転数に達したと判断するものであってもよい。

一般的に、潤滑油の粘度は、潤滑油の温度が低くなるに連れて高くなる。したがって、低温時には、電動機を始動させるために必要な負荷トルクが大きく、電動機の回転数が定格回転数に達するまでに必要な時間が長くなる。電動機の回転数が定格回転数に達していないにもかかわらず、電流供給回路である始動器が電源の定格電圧を電動機に印加する定常運転モードに切り換えられると（例えば、スターデルタ始動器の接触器がスター結線からデルタ結線へ切り換えられると）、始動器および電動機に大電流が流れる。その結果、始動器の故障（例えば、接触器の溶着）および過電流ブレーカによる電動機への電流の供給停止が生じ得る。潤滑油の温度に基づいて始動期間の適切な長さを決定することによって、より確実に電動機の回転数が定格回転数に達してから電流供給回路を定常運転モードに切り換えることができる。したがって、電動機の回転の失速を防ぎ、電動機を安定して起動させることができる。

前記空気圧縮機は、前記電動機に供給される電流の大きさを測定する電流測定部をさらに備え、前記制御装置は、前記電動機への電流の供給が開始された後に、前記電流測定部によって測定された電流の大きさが予め定められた閾値以下になった場合に、前記電動機の回転数が前記定格回転数に達したと判断するものであってもよい。

電動機の始動においては、一般的に、電動機に電力を供給し始めた直後に、電動機に最も大きな電流が流れる。そして、電動機の加速が完了し、電動機の回転数が定格回転数に達すると、電動機に流れる電流は小さくなり、実質的に一定の値に収束する。この収束値は、電動機の仕様から予想することができる。したがって、電動機に流れる電流の値が、予想される収束値以下になった場合、電動機の回転数が定格回転数に達したと判断することができる。電動機に流れる電流の値が、予想される収束値以下になった場合に電流供給回路を定常運転モードに切り換えることにより、より確実に電動機の回転数が定格回転数に達してから電流供給回路を定常運転モードに切り換えることができる。したがって、加速不足による電動機の回転の失速を防ぎ、電動機を安定して起動させることができる。

さらに、本発明の他の態様は、吸込口から吸引した空気を圧縮して吐出する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動する電動機と、電源から電力の供給を受けて前記電動機に電流を供給する電流供給回路であって、前記電源の定格電圧を前記電動機に印加する定常運転モードと、前記電源の定格電圧より低い電圧を前記電動機に印加する始動モードとに切り換え可能な電流供給回路と、前記吸込口からの空気の吸引を可能にする開弁状態と、前記吸込口からの空気の吸引を遮断する閉弁状態とに切り換え可能な吸気調整弁と、前記電流供給回路のモードおよび前記吸気調整弁の開閉状態を制御する制御装置とを備える空気圧縮機の制御方法を提供する。この方法は、前記吸気調整弁を閉弁して、前記電流供給回路を前記始動モードとし、前記電動機の回転数が定格回転数に達したと判断した場合に、前記電流供給回路を前記定常運転モードに切り換え、この切換えに同期して前記吸気調整弁を開弁するものである。

本発明によれば、圧縮機を始動させるために必要な負荷トルクを低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る空気圧縮機を示す模式図。 第１実施形態の電動機を始動させるステップを示すフローチャート。 電流供給回路の具体例を示す模式図。 電流供給回路の他の具体例を示す模式図。 本発明の第２実施形態に係る空気圧縮機を示す模式図。 第２実施形態の電動機を始動させるステップを示すフローチャート。 第２実施形態の変形例の電動機を始動させるステップを示すフローチャート。 本発明の第３実施形態に係る空気圧縮機を示す模式図。 第３実施形態の電動機を始動させるステップを示すフローチャート。 第３実施形態の変形例の電動機を始動させるステップを示すフローチャート。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る油冷式の空気圧縮機１を示す。空気圧縮機１は、吸気調整弁１００と、スクリュー圧縮機である圧縮機本体２と、電動機６と、油分離回収器８と、電流供給回路２１と、油温度センサ１９と、制御装置２０とを備える。

圧縮機本体２は、雌雄一対のロータ（スクリューロータ）３を備える。ロータ３は、電動機６によって回転駆動される。圧縮機本体２には、上流の空気を吸い込む吸込口４が設けられている。

さらに、圧縮機本体２は、下流側に吐出口５を備える。吐出口５は、吐出流路７を介して、油分離回収器８に接続されている。電動機６によって回転駆動された圧縮機本体２のロータ３は、吸込口４から供給された空気を圧縮し、圧縮空気を吐出口５へ吐出する。

吐出口５から吐出された圧縮空気は、多量の油を含む。この圧縮空気は、吐出流路７を通って、油分離回収器８内に流入する。油分離回収器８は、上部に配置された油分離エレメント９と、下部に配置された油タンク１０とを備える。油分離エレメント９は、油分離回収器８内に流入した油を含んだ圧縮空気を、気体と液体（圧縮空気と油）に分離する。油分離エレメント９によって分離された油は、重力により下部に配置された油タンク１０に一時的に溜められる。

油分離エレメント９によって油から分離された圧縮空気は、油分離回収器８の出口から、空気流路１２へ流れる。空気流路１２に供給された圧縮空気の大部分は、空気流路１３に供給される。空気流路１２に供給された圧縮空気の一部は、空気流路１４にも供給される。空気流路１３は、図示しない下流に流体的に接続されており、下流では図示しない供給先に圧縮空気が提供される。空気流路１３には、一次側において圧縮空気の圧力を所定の圧力以上に保持する保圧弁１１が設けられている。

油分離回収器８の下部の油タンク１０は、給油ライン１７を介して圧縮機本体２に接続されている。油分離回収器８の油タンク１０に溜められた潤滑油は、油分離回収器８内と圧縮機本体２内との圧力差により、給油ライン１７を通って圧縮機本体２へ流れる。

なお、高温の潤滑油が圧縮機本体２へ流れることを防止するために、油分離回収器８の油タンク１０に溜められた潤滑油は、図示しないオイルクーラを経由して、冷却されてから圧縮機本体２へ流れてもよい。

吸気調整弁１００は、圧縮機本体２の上流側に配置され、吸気流路１８を通じて圧縮機本体２の吸込口４に接続されている。吸気調整弁１００は、吸込部１０１と、吸込部１０１の上方に形成されたシリンダ部１０２とを備える。

図示した例では、吸込部１０１は、Ｌ字形の吸込ケーシング１０３を有する。吸込ケーシング１０３は、一端に、大気に接するエアフィルター（不図示）が設けられ、吸込ケーシング１０３内の吸込空間部１０５に空気を導入することができる入口１０６を備え、他端（図１の下端）に、出口１０７を備える。出口１０７には、圧縮機本体２の吸込口４に接続された吸気流路１８が流体的に接続されている。

シリンダ部１０２は、吸込ケーシング１０３の上方に形成されたシリンダケーシング１０４を有する。シリンダケーシング１０４は、吸込ケーシング１０３と一体的に形成されたものであってもよい。

出口１０７の周囲には、弁体１０８によって密閉可能な弁座１０９が形成されている。弁体１０８は、鉛直方向に垂直な方向に広がる板状の形状を有する。弁体１０８の中央には、鉛直方向に延びるガイド棒１１０が設けられている。ガイド棒１１０は、吸込ケーシング１０３の上端の壁を貫通してシリンダケーシング１０４内まで延びている。シリンダケーシング１０４内のガイド棒１１０の上端には、ピストン部材１１１が、例えばねじ止めによって、固定されている。

ピストン部材１１１は、シリンダケーシング１０４内の側壁を上下にスライドすることができるように取り付けられている。ピストン部材１１１は、シリンダケーシング１０４内の空間を、ピストン部材１１１より下の下側空間部１１２と、ピストン部材１１１より上の上側空間部１１３とに仕切っている。下側空間部１１２と上側空間部１１３とは、流体的に連通していない。下側空間部１１２は、空気流路１５に接続され、上側空間部１１３は、空気流路１６に接続されている。

シリンダケーシング１０４内のピストン部材１１１の下には、すなわち下側空間部１１２には、ガイド棒１１０を巻くコイルばね１１４が取り付けられている。コイルばね１１４は、ピストン部材１１１を、上方に向けて付勢している。

ガイド棒１１０の下端に配置された弁体１０８は、上下方向に移動することができる。したがって、ピストン部材１１１の上面に加わる下向きの力が、ピストン部材１１１の下面に加わる上向きの力より大きくなった場合、ピストン部材１１１とともに、ガイド棒１１０と弁体１０８は、下方に移動する。

図示の例では、空気圧縮機１は、三方電磁弁１１５をさらに備える。油分離回収器８からの圧縮空気を流す空気流路１４と、シリンダケーシング１０４の下側空間部１１２に接続された空気流路１５と、シリンダケーシング１０４の上側空間部１１３に接続された空気流路１６とは、三方電磁弁１１５の３つのポートにそれぞれ接続されている。三方電磁弁１１５は、制御装置２０に電気的に接続されている。制御装置２０は、三方電磁弁１１５を制御して、空気流路１６と空気流路１４とを流体的に接続した第１状態と、空気流路１６と空気流路１５とを流体的に接続した第２状態と、を切り換えることができる。

図示の例では、吸込ケーシング１０３内の吸込空間部１０５と、吸気調整弁１００の下流の吸気流路１８とは、空気流路１１６を介して流体的に接続されている。空気流路１１６には、逆止弁１１７が取り付けられている。

吸気調整弁１００を開弁状態にする動作について説明する。制御装置２０は、三方電磁弁１１５を第１状態にする（すなわち、空気流路１６と空気流路１４とを流体的に接続する）。したがって、油分離回収器８からの圧縮空気が上側空間部１１３に供給され、上側空間部１１３内の圧力が上昇する。これによって、ピストン部材１１１の上面に加わる下向きの力が増加する。この下向きの力が、主にコイルばね１１４の付勢力から成る、ピストン部材１１１の下面に加わる上向きの力より大きくなった場合、ピストン部材１１１とともに、ガイド棒１１０と弁体１０８は、下方に移動する。したがって、弁体１０８と弁座１０９との間に隙間が生じ、吸気調整弁１００の出口１０７が開放される。したがって、吸気調整弁１００の入口１０６から吸入された空気は、吸気調整弁１００の出口１０７と吸気流路１８とを通って、圧縮機本体２の吸込口４に供給される。

次に、吸気調整弁１００を閉弁状態にする動作について説明する。制御装置２０は、三方電磁弁１１５を第２状態にする（すなわち、空気流路１６と空気流路１５とを流体的に接続する）。したがって、高圧である上側空間部１１３内の空気が下側空間部１１２内へ流れ、上側空間部１１３内の圧力は低下する。これによって、ピストン部材１１１の上面に加わる下向きの力が減少する。この下向きの力が、主にコイルばね１１４の付勢力から成る、ピストン部材１１１の下面に加わる上向きの力より小さくなった場合、ピストン部材１１１とともに、ガイド棒１１０と弁体１０８は、上方に移動する。したがって、弁体１０８と弁座１０９との間の隙間が閉鎖され、吸気調整弁１００の出口１０７が閉鎖される。

以上のように、吸気調整弁１００は、制御装置２０によって、出口１０７から吸込口４への空気の導入を可能にする開弁状態と、出口１０７から吸込口４への空気の導入を遮断する閉弁状態とに切り換えられることができる。

電動機６には、電流供給回路（始動器）２１を介して、電源２２から電力が供給される。電流供給回路２１は、制御装置２０に接続されている。電動機の一般的な始動方法の１つである直入れ始動（全電圧始動）方法には、電動機の始動時に大電流が流れるという問題がある。これを防ぐために、電流供給回路２１である始動器が設けられており、その電流供給回路２１は、制御装置２０によって、電源２２の定格電圧より低い電圧を電動機６に印加する始動モードと、電源２２の定格電圧を電動機６に印加する定常運転モードと、に切り換えられることができる。始動時の電動機６の動作の更なる詳細は、後述する。

油分離回収器８には、油タンク１０に溜められた潤滑油の温度を測定する油温度センサ１９が取り付けられている。代わりに、油温度センサ１９は、給油ライン１７に取り付けられ、給油ライン１７内の潤滑油の温度を測定するものであってもよい。あるいは、油温度センサ１９は、油分離回収器８と給油ライン１７の両方に取り付けられてもよい。油温度センサ１９は、制御装置２０に接続され、したがって、制御装置２０は、油温度センサ１９によって測定された潤滑油の温度を取得することができる。

次に、図２を併せて参照しながら、電動機６の動作について説明する。電動機６の定常動作については公知であるため説明を省略し、電動機６への電流の供給が開始する起動時から、電動機６の回転数が定格回転数に達する定常運転開始時まで期間（始動期間）の、電動機６の動作（始動動作）についてのみ説明する。

まず、図２のステップＳ１０１において、油温度センサ１９によって、油分離回収器８の油タンク１０または給油ライン１７またはこれらの両方の中の潤滑油の温度が測定される。

次のステップＳ１０２では、制御装置２０は、ステップＳ１０１で測定された潤滑油の温度に基づいて、始動期間の長さを決定する。始動期間の長さは、想定される潤滑油の温度に対して予め設定されたものであり、ステップＳ１０１で測定された潤滑油の温度に対応して制御装置２０によって選択されてもよい。あるいは、始動期間の長さは、ステップＳ１０１で測定された潤滑油の温度を用いて、予めプログラムされた計算式によって導出されてもよい。一般的に、潤滑油の粘度は、潤滑油の温度が低くなるに連れて高くなる。したがって、低温時には、電動機６を始動させるために必要な負荷トルクが大きく、電動機６の回転数が定格回転数に達するまでに必要な時間が長くなる。電動機６の回転数が定格回転数に達していないにもかかわらず、電流供給回路２１が電源２２の定格電圧を電動機６に印加する定常運転モードに切り換えらると、電動機６に大電流が流れる。その結果、電流供給回路（始動器）２１の故障および過電流ブレーカによる電動機６への電流の供給停止が生じ得る。そこで、潤滑油の温度に基づいて始動期間の適切な長さを決定することによって、より確実に電動機６の回転数が定格回転数に達してから電流供給回路２１を定常運転モードに切り換えることができる。よって、一般的に、始動期間の長さは、潤滑油の温度が低くなるに連れて長くなるように設定される。

ステップＳ１０３では、制御装置２０は、吸気調整弁１００を閉弁状態にする（閉弁状態であることを確認する）。これにより、圧縮機本体２が空気を圧縮するために必要とするトルクが不要となり、電動機６を始動させるために必要な負荷トルクを低減することができる。ここでは、ステップＳ１０３は、ステップＳ１０１およびＳ１０２の後に実行されるものとして説明したが、ステップＳ１０３は、ステップＳ１０１の前に実行されてもよい。

次に、ステップＳ１０４では、制御装置２０は、電流供給回路２１を始動モードにする。そして、電動機６に電流が供給される。

ステップＳ１０５では、制御装置２０は、ステップＳ１０４が完了してから、ステップＳ１０２で決定された始動期間が経過したか否かを判断する。始動期間が経過した場合、ステップＳ１０６に進む。なお、始動期間が経過した場合、電動機６の回転数が定格回転数に達したと判断されたことを意味する。

ステップＳ１０６では、制御装置２０は、電流供給回路２１を定常運転モードに切り換える。

ステップＳ１０７では、ステップ６の電流供給回路２１の定常運転モードへの切換えに同期させて、吸気調整弁１００を開弁状態に切り換える。ここでいう「同期」とは、電流供給回路２１の切換えと吸気調整弁１００の切換えとを同時に行うことを含むが、これに限定されず、両切換え動作は若干前後して行われてもよい。すなわち、吸気調整弁１００の開弁状態への切換えは、電流供給回路２１の定常運転モードへの切換えの若干の時間後に行われてもよく、逆もまた同じである。したがって、ステップＳ１０７は、ステップＳ１０６の直前に行われてもよい。

次に、図３および図４に、電流供給回路２１の具体例を示す。図３の電流供給回路２１は、始動器であるスターデルタ回路の一例である。図３には、電流供給回路２１と電動機６との接続を明瞭にするために、電動機６も図示されている。図３の電流供給回路２１の上流には、三相交流電源である電源２２（図１参照）が接続されている。制御装置２０は、電磁接触器などの接触器３１、３２および３３を制御して、スターデルタ回路のスター結線とデルタ結線とを切り換えることができる。スター結線された電流供給回路２１は、上記の電流供給回路２１の始動モードに対応し、デルタ結線された電流供給回路２１は、上記の電流供給回路２１の定常運転モードに対応する。このように、本発明の第１実施形態の電動機６には、公知のスターデルタ始動方式を適用することができる。

図４の電流供給回路２１は、公知のリアクトル始動方式に対応するものである。図４には、電流供給回路２１と電動機６との接続を明瞭にするために、電動機６も図示されている。図４の電流供給回路２１の上流には、三相交流電源である電源２２（図１参照）が接続されている。電動機６の始動時には、制御装置２０は、接触器４１を閉じ、接触器４２を開いて、電流供給回路２１を始動モードにする。このようにして電源２２と電動機６との間にリアクトルを挿入することにより、リアクトルによる電圧降下が生じ、電動機６に流れる始動電流を低減することができる。定常運転モードでは、制御装置２０は、接触器４２を閉じ、リアクトルを短絡する。したがって、電動機６には、電源２２の定格電圧が供給される。このように、本発明の第１実施形態の電動機６には、公知のリアクトル始動方式を適用することができる。

図示しないが、電流供給回路２１は、電動機６の始動時に、電源２２と電動機６との間に三相単巻変圧器が挿入されるコンドルファ構成であってもよい。このように、本発明の第１実施形態の電動機６には、公知のコンドルファ始動方式を適用することができる。

以上のように、本発明の第１実施形態では、電動機６の始動時に吸気調整弁１００を閉弁状態にすることにより、圧縮機本体２が空気を圧縮するために必要とするトルクが不要となる。したがって、電動機６を始動させるために必要な負荷トルクを低減することができ、潤滑油の温度を用いて決定された始動時間でより確実に電動機６の回転数を定格回転数することができる。よって、定常運転モードへの切換え後に電動機６の回転が失速することを防ぎ、電動機６を安定して起動させることができる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る空気圧縮機１を示す。図５中、図１と同一の符合は、同一または相当箇所を示す。また、以下の記載では、原則として、第１実施形態と異なる部分について説明し、その他の部分については説明を省略する。

電流供給回路２１と電動機６との間の配線には、電動機６に供給される電流の値を測定する電流測定部である電流センサ２３が接続されている。電流センサ２３は、制御装置２０に接続され、したがって、制御装置２０は、電流センサ２３によって測定された電流値を取得することができる。このように、本発明の第２実施形態では、制御装置２０は、本発明の第１実施形態の潤滑油の温度の代わりに、電動機６に供給される電流の値を取得する。

次に、図６を併せて参照しながら、電動機６の始動動作について説明する。まず、図６のステップＳ２０１において、制御装置２０は、吸気調整弁１００を閉弁状態にする（閉弁状態であることを確認する）。

次に、ステップＳ２０２では、制御装置２０は、電流供給回路２１を始動モードにする。そして、電動機６に電流が供給される。

ステップＳ２０３では、制御装置２０は、電流センサ２３によって測定された電流値が、予め定められた所定値以下であるか否かを判断する。電動機６の始動においては、一般的に、電動機６に電力を供給し始めた直後に、電動機６に最も大きな電流が流れる。そして、電動機６の加速が完了し、電動機６の回転数が定格回転数に達すると、電動機６に流れる電流は小さくなり、実質的に一定の値に収束する。この収束値は、電動機６の仕様から予想することができる。したがって、電動機６に流れる電流の値が、予想される収束値以下になった場合、電動機６の回転数が定格回転数に達したと判断することができる。電流センサ２３によって測定された電流値が予め定められた所定値以下である場合、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、制御装置２０は、電流供給回路２１を定常運転モードに切り換える。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４の電流供給回路２１の定常運転モードへの切換えに同期させて、吸気調整弁１００を開弁状態に切り換える。なお、本発明の第１実施形態の場合と同様に、ステップＳ２０５は、ステップＳ２０４の直前に行われてもよい。

本発明の第２実施形態に係る空気圧縮機１は、油冷式の空気圧縮機１に限定されず、オイルフリー式の空気圧縮機１をも含む。

以上のように、本発明の第２実施形態では、電動機６の始動時に吸気調整弁１００を閉弁状態にすることにより、電動機６を始動させるために必要な負荷トルクを低減することができる。さらに、本発明の第２実施形態では、電動機６に流れる電流を測定することによって電動機６の回転数が定格回転数に達したか否かを判断するので、より確実に電動機６の回転が失速することを防ぎ、電動機６を安定して起動させることができる。

次に、本発明の第２実施形態の変形例について説明する。本発明の第２実施形態の変形例では、制御装置２０は、図示しない回転数測定手段によって測定された電動機６の回転数を取得する。

図７は、本発明の第２実施形態の変形例に係る電動機６の始動動作を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態の変形例のステップＳ３０３では、制御装置２０は、回転数測定手段によって測定された電動機６の回転数が、定格回転数であるか否かを判断する。本発明の第２実施形態の変形例のステップＳ３０３以外のステップＳ３０１、Ｓ３０２、Ｓ３０４およびＳ３０５は、本発明の第２実施形態のステップと同一である。

以上のように、本発明の第２実施形態の変形例では、より確実に、電動機６の回転数が定格回転数に達したか否かを判断することができる。したがって、より確実に電動機６の回転が失速することを防ぎ、電動機６を安定して起動させることができる。

（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係る空気圧縮機１を示す。図８中、図１および図５と同一の符合は、同一または相当箇所を示す。また、以下の記載では、原則として、第１実施形態と異なる部分と第２実施形態と異なる部分とについて説明し、その他の部分については説明を省略する。

本発明の第３実施形態では、空気圧縮機１は、油温度センサ１９と電流センサ２３の両方を備える。油温度センサ１９と電流センサ２３は、制御装置２０に接続され、したがって、制御装置２０は、油温度センサ１９によって測定された潤滑油の温度と、電流センサ２３によって測定された電流値とを取得することができる。

次に、図９を併せて参照しながら、電動機６の始動動作について説明する。まず、図９のステップＳ４０１において、油温度センサ１９によって、油分離回収器８の油タンク１０または給油ライン１７またはこれらの両方の中の潤滑油の温度が測定される。

次のステップＳ４０２では、制御装置２０は、ステップＳ４０１で測定された潤滑油の温度に基づいて、始動期間の長さを決定する。

ステップＳ４０３では、制御装置２０は、吸気調整弁１００を閉弁状態にする（閉弁状態であることを確認する）。ステップＳ４０３は、ステップＳ４０１の前に実行されてもよい。

次に、ステップＳ４０４では、制御装置２０は、電流供給回路２１を始動モードにする。そして、電動機６に電流が供給される。

ステップＳ４０５では、制御装置２０は、ステップＳ４０４が完了してから、ステップＳ４０２で決定された始動期間が経過したか否かを判断する。始動期間が経過していない場合、ステップＳ４０６に進む。始動期間が経過した場合、ステップＳ４０７に進む。

ステップＳ４０６では、制御装置２０は、電流センサ２３によって測定された電流値が、予め定められた所定値以下であるか否かを判断する。電流センサ２３によって測定された電流値が、予め定められた所定値以下である場合、ステップＳ４０７に進み、所定値以下でない場合、ステップＳ４０５に戻る。

ステップＳ４０７では、制御装置２０は、電流供給回路２１を定常運転モードに切り換える。

ステップＳ４０８では、ステップ６の電流供給回路２１の定常運転モードへの切換えに同期させて、吸気調整弁１００を開弁状態に切り換える。なお、本発明の第１実施形態および第２実施形態の場合と同様に、ステップＳ４０８は、ステップＳ４０７の直前に行われてもよい。

次に、本発明の第３実施形態の変形例について説明する。本発明の第３実施形態の変形例では、制御装置２０は、図示しない回転数測定手段によって測定された電動機６の回転数を取得する。

図１０は、本発明の第３実施形態の変形例に係る電動機６の始動動作を示すフローチャートである。本発明の第３実施形態の変形例のステップＳ５０６では、制御装置２０は、回転数測定手段によって測定された電動機６の回転数が、定格回転数であるか否かを判断する。本発明の第３実施形態の変形例のステップＳ５０６以外のステップＳ５０１〜Ｓ５０５、Ｓ５０７およびＳ５０８は、本発明の第３実施形態のステップと同一である。

１ 空気圧縮機
２ 圧縮機本体
３ ロータ
４ 吸込口
５ 吐出口
６ 電動機
７ 吐出流路
８ 油分離回収器
９ 油分離エレメント
１０ 油タンク
１１ 保圧弁
１２〜１６ 空気流路
１７ 給油ライン
１８ 吸気流路
１９ 油温度センサ
２０ 制御装置
２１ 電流供給回路
２２ 電源
２３ 電流センサ（電流測定部）
３１〜３３ 接触器
４１，４２ 接触器
１００ 吸気調整弁
１０１ 吸込部
１０２ シリンダ部
１０３ 吸込ケーシング
１０４ シリンダケーシング
１０５ 吸込空間部
１０６ 入口
１０７ 出口
１０８ 弁体
１０９ 弁座
１１０ ガイド棒
１１１ ピストン部材
１１２ 下側空間部
１１３ 上側空間部
１１４ コイルばね
１１５ 三方電磁弁
１１６ 空気流路
１１７ 逆止弁

Claims (4)

1. 吸込口から吸引した空気を圧縮して吐出する圧縮機本体と、
   前記圧縮機本体を駆動する電動機と、
   電源から電力の供給を受けて前記電動機に電流を供給する電流供給回路であって、前記電源の定格電圧を前記電動機に印加する定常運転モードと、前記定格電圧より低い電圧を前記電動機に印加する始動モードとに切り換え可能な前記電流供給回路と、
   前記吸込口からの空気の吸引を可能にする開弁状態と、前記吸込口からの空気の吸引を遮断する閉弁状態とに切り換え可能な吸気調整弁と、
   前記電流供給回路のモードおよび前記吸気調整弁の開閉状態を制御する制御装置と、
   前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気から潤滑油を分離して回収する油分離回収器と、
   第１ポートと第２ポートと第３ポートとを有し、前記制御装置による制御によって、前記第１ポートと前記第２ポートとを流体的に接続した第１状態と、前記第１ポートと前記第３ポートとを流体的に接続した第２状態と、を切り換えることができる三方電磁弁と、
   前記油分離回収器内の潤滑油の温度と、前記油分離回収器内の油を前記圧縮機本体に供給する給油ライン内の油の温度とのうちの少なくとも一方を測定する油温度センサと
   を備え、
   前記吸気調整弁は、圧縮機本体の上流側に配置され、シリンダ部と、ガイド棒と、前記ガイド棒の一端に設けられた弁体と、前記ガイド棒の他端に設けられ、前記シリンダ部の中に配置されたピストン部材とを備え、
   前記ピストン部材は、前記シリンダ部の中の空間を、互いに流体的に連通していない第１空間部と第２空間部とに仕切るとともに、前記シリンダ部の中をスライド可能なように構成され、
   前記弁体は、前記ピストン部材が前記シリンダ部の中をスライドすることにより移動し、これにより前記吸込口を閉鎖する前記閉弁状態と前記吸込口を開放する前記開弁状態とを切り換えることができ、
   前記吸気調整弁は、前記シリンダ部の中に、前記ピストン部材を前記第１空間部の方向に付勢するばねをさらに備え、
   前記三方電磁弁の前記第１ポートは前記第１空間部に接続され、前記第２ポートは前記油分離回収器に接続され、前記第３ポートは前記第２空間部に接続され、
   前記制御装置は、前記三方電磁弁を前記第１状態にして、前記油分離回収器と前記第１空間部とを接続して前記圧縮空気を前記第１空間部に供給し、前記ばねの付勢力を克服して前記ピストン部材を前記第２空間部の方向に押して前記弁体を移動させて前記吸気調整弁を開弁することができるとともに、前記三方電磁弁を前記第２状態にして前記第１空間部と前記第２空間部とを接続し、前記ばねが前記ピストン部材を前記第１空間部の方向に付勢する付勢力を利用して前記弁体を移動させて前記吸気調整弁を閉弁することができ、
   前記制御装置は、
   前記電動機の回転数が定格回転数に達したか否かを判断し、
   前記電動機への電流の供給が開始する起動時から、前記電動機の回転数が前記定格回転数に達したと判断される定常運転開始時までの期間は、前記吸気調整弁を閉弁するとともに、前記電流供給回路を前記始動モードにし、
   前記定常運転開始時以後の期間は、前記電流供給回路を前記定常運転モードに切り換え、この切換えに同期して前記吸気調整弁を開弁し、
   前記制御装置は、前記油温度センサの測定結果に基づいて、始動期間を決定し、前記起動時から前記始動期間が経過した場合に、前記電動機の回転数が前記定格回転数に達したと判断する、空気圧縮機。
2. 前記空気圧縮機は、前記電動機の回転数を測定する回転数測定手段をさらに備え、
   前記制御装置は、前記回転数測定手段の測定結果に基づいて、前記電動機の回転数が前記定格回転数に達したか否かを判断する、請求項１に記載の空気圧縮機。
3. 前記空気圧縮機は、前記電動機に供給される電流の大きさを測定する電流測定部をさらに備え、
   前記制御装置は、前記電動機への電流の供給が開始された後に、前記電流測定部によって測定された電流の大きさが予め定められた閾値以下になった場合に、前記電動機の回転数が前記定格回転数に達したと判断する、請求項１に記載の空気圧縮機。
4. 吸込口から吸引した空気を圧縮して吐出する圧縮機本体と、
   前記圧縮機本体を駆動する電動機と、
   電源から電力の供給を受けて前記電動機に電流を供給する電流供給回路であって、前記電源の定格電圧を前記電動機に印加する定常運転モードと、前記電源の定格電圧より低い電圧を前記電動機に印加する始動モードとに切り換え可能な電流供給回路と、
   前記吸込口からの空気の吸引を可能にする開弁状態と、前記吸込口からの空気の吸引を遮断する閉弁状態とに切り換え可能な吸気調整弁と、
   前記電流供給回路のモードおよび前記吸気調整弁の開閉状態を制御する制御装置と、
   前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気から潤滑油を分離して回収する油分離回収器と、
   前記油分離回収器によって潤滑油から分離された前記圧縮空気を外部に供給するための空気流路と、
   第１ポートと第２ポートと第３ポートとを有し、前記制御装置による制御によって、前記第１ポートと前記第２ポートとを流体的に接続した第１状態と、前記第１ポートと前記第３ポートとを流体的に接続した第２状態と、を切り換えることができる三方電磁弁と、
   前記油分離回収器内の潤滑油の温度と、前記油分離回収器内の油を前記圧縮機本体に供給する給油ライン内の油の温度とのうちの少なくとも一方を測定する油温度センサと
   を備える空気圧縮機の制御方法であって、
   前記吸気調整弁は、圧縮機本体の上流側に配置され、シリンダ部と、ガイド棒と、前記ガイド棒の一端に設けられた弁体と、前記ガイド棒の他端に設けられ、前記シリンダ部の中に配置されたピストン部材とを備え、
   前記ピストン部材は、前記シリンダ部の中の空間を、互いに流体的に連通していない第１空間部と第２空間部とに仕切るとともに、前記シリンダ部の中をスライド可能なように構成され、
   前記弁体は、前記ピストン部材が前記シリンダ部の中をスライドすることにより移動し、これにより前記吸込口を閉鎖する前記閉弁状態と前記吸込口を開放する前記開弁状態とを切り換えることができ、
   前記吸気調整弁は、前記シリンダ部の中に、前記ピストン部材を前記第１空間部の方向に付勢するばねをさらに備え、
   前記三方電磁弁の前期第１ポートは前記第１空間部に接続され、前記第２ポートは前記油分離回収器に接続され、前記第３ポートは前記第２空間部に接続され、
   前記制御方法は、
   前記油温度センサの測定結果に基づいて、始動期間を決定し、
   前記三方電磁弁を前記第１状態にして、前記油分離回収器と前記第１空間部とを接続して前記圧縮空気を前記第１空間部に供給し、前記ばねの付勢力を克服して前記ピストン部材を前記第２空間部の方向に押して前記弁体を移動させて前記吸気調整弁を閉弁して、前記電流供給回路を前記始動モードとし、
   前記電流供給回路を前記始動モードとしてから前記始動期間が経過した場合に、前記電流供給回路を前記定常運転モードに切り換え、この切換えに同期して前記三方電磁弁を前記第２状態にして前記第１空間部と前記第２空間部とを接続し、前記ばねが前記ピストン部材を前記第１空間部の方向に付勢する付勢力を利用して前記弁体を移動させて前記吸気調整弁を開弁する、制御方法。

Images