JPH029966A - 空気圧縮機における最適負荷制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は圧縮機を駆動する電動機の動作環境を常に監視
し、電動機の能力に応じて圧縮機の負荷を最適に制御す
る空気圧縮機における最適負荷制御装置に関する。

（従来技術とその問題点） 通常の空気圧縮機においては、吐出空気量によってまず
圧縮機が設定されるが、この圧縮機を駆動する電動機は
、圧縮機の最大圧力付近における連続運転が定格内で行
なわれるように設定されている。

しかも、電動機は周囲温度状態や電源電圧の変動等の作
動環境の変化によって出力が低下するため、通常は実際
の定格よりは十分余裕のある大きめの電動機が採用され
ている。

このため、圧縮機自体のコストの上昇をきたすとともに
、圧縮初期でタンク内圧力の低い状態や、電源電圧が正
常の状態及び周囲温度が低い状態等の場合には圧縮機の
定格負荷よりも低い負荷の仕事をさせることになり、電
動機の能力が十分活用されていないのが実情である。

また、空気圧式釘打機を作動させる場合などのように、
圧縮空気の使用量が比較的少ない使用状態の場合には、
電動機は間欠的に０Ｎ−ＯＦＦされて圧縮機を駆動する
ものであり、本来ならばこのような所定時間内の間欠運
転であれば、電動機の時間定格での大きな負荷で使用す
ることが可能である。それにも拘らず、電動機は連続定
格か若しくはそれ以下の仕事しかしないため、きわめて
効率が低いものであった。

（発明の技術的課題） 本発明は、電動機の動作環境を常時監視して、圧縮機の
負荷を電動機の能力に見合った大きさに設定することに
よって、電動機の能力に対して効率のよい空気圧縮機の
最適負荷制御装置を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明に係る空気圧縮機にお
ける最適負荷制御装置は、吸気路から吸い込んだ空気を
圧縮する圧縮機と、該圧縮機を駆動する電動機と、該電
動機の巻線温度、電源電圧、電流等の電動機の駆動環境
を検出する検出器と、該検出器から入力した検出信号に
より電動機の動作環境を判断し、最適な負荷の値を演算
して負荷制御信号を出力する演算手段と、該演算手段か
らの負荷制御信号により作動される制御機構と、該制御
機構により駆動され且つ上記圧縮機への空気の吸い込み
量を調整する吸気量調整機構とを備えることを特徴とす
る。

（実施例） 以下、図面によって本発明の実施例について説明する。

第１図において符号Ａは空気圧縮機を示す。

この空気圧縮機Ａは、吸気路１から吸い込んだ空気を圧
縮して送気路２に送り出す圧縮機３と、該圧縮機３を駆
動する電動機４とを備えている。

圧縮機３はシリンダ５内に圧縮ピストン６を摺動可能に
収容し、該ピストン６と電動機４の回転軸７に設けた偏
心カム８とをコンロッド９を介して連結し、シリンダヘ
ッド１０に吸気弁１１と送気弁１２（いずれも逆止弁）
とを配置し、吸気路１を大気に開放し、送気路２を空気
圧タンク１３に接続してなるものである。

電動機４を駆動させると、その回転軸７の回転と連動し
て偏心カム８が回転し、この回転運動がコンロッド９に
よりピストン６の直線運動に変換され、ピストン６がシ
リング５内を往復摺動じ、これによりピストン６が上死
点から下死点に移動するときに吸気路１かも吸い込んだ
空気を吸気弁１１を経てシリンダＳ内に吸い込み、下死
点から上死点に移動するときにシリング５内の空気を圧
縮して送気弁１２から送気路２を経て空気圧タンク１３
に送り出す。

ところで、上記空気圧縮機３には、電動機４の動作環境
を常に監視し、電動ＰＡ４の能力に応じて圧縮機３の負
荷を最適に制御する最適負荷制御装置が設けられている
。

上記最適負荷制御装置は、第２図に示すように、電動機
の動作環境を検出する検出器１４と、該検出器１４から
の検出信号により最適な負荷の値を演算する演算手段１
５と、該演算手段１５から出力された負荷制御信号によ
り駆動される制御機構１６と、該制御機構１６により駆
動される吸気Ｍ調整機構１７とから構成されている。

検出器１４は電動機４の巻線温度、電源電圧、電流、空
気圧タンク１３内圧力等の数値を常に検出して逐次演算
部に検出信号として出力するもので、第３図に示すよう
に、巻線温度は温度検出器１４ａ、電源電圧は電圧計１
４ｂ、電流は電流計１４ｃによって構成し、また空気圧
タンク１３内圧力は圧力計１４ｄによって構成すればよ
い。これにより電動機４の動作環境が常に監視される。

演算手段１５は上記検出器１４より入力した検出信号か
ら電動機４の動作環境を判断し、電動機４の能力に応じ
て圧縮機３の負荷の値を演算して負荷制御信号を出力す
るものであり、マイクロプロセッサ等により構成される
。

さらに、制御機構１６はパルスモータ１６ａと傘歯車１
６ｂとから構成され、その出力軸１６ｃは吸気路１内に
配置されている。

吸気量調整機構１７は上記傘歯車１６ｂの出力軸１６ｃ
に固定された蝶バルブ１７ａによって構成されている。

演算手段Ｉ５から出力された負荷制御信号に基づいて作
動するパルスモタ１６ａの動作量が大きければ、傘歯車
１６ｂの回転量も大きくなるので、蝶バルブ１７ａの回
転角度も大きくなる。パルスモータ１６ａの動作量が小
さければ、蝶バルブ１７ａの回転角度も小さくなる。蝶
バルブ１７ａの絞り度合いにより吸気路ｌ内の空気通過
量を制御することができ、これにより圧縮機３への空気
の吸い込み量を調整することができる。そして、蝶バル
ブ１７ａを最大に開放したときに空気の吸い込み量が最
大となり、圧縮機３の負荷が最大となって、圧縮機３を
駆動する電動機４が最大出力を出力するように設定され
ている。

但し、吸気量調整機構１７は必ずしも上述の例に限定さ
れない。例えば、吸気路１の大気側開口端にニードル弁
を対向配置して上記開口端からの空気の吸気量を調整す
る構成でもよく、あるいは吸気路１にファンを配置し、
ファンの回転調整により吸気量を調整する構成であって
もよい。同様に、制御機構も吸気量調整機構に対応した
ものを採用すればよい。

次に、上記構成の最適負荷制御装置の作動態様を検出器
に説明する。

ｆａ）電源電圧検出の場合 電源電圧が正常値よりも低いときは、電動機４の能力が
かなり低下するため、電圧計１４ｂによる検出時点にお
ける検出値に応じて演算手段１５から制御信号を出力し
て吸気弁１１を絞り、その時点の電動機４の能力に見合
う負荷を設定する。

蝶バルブ１７ａが絞られると、圧縮機内に吸気された空
気の密度が低くなり、圧縮機３の負荷も小さ（なるから
、電源電圧の低下に伴う事故を防止することができる。

電源電圧が正常値のときは、蝶バルブ１７ａ７５５最大
限に開放されるように回転角度な調整する。大量の空気
を吸い込むので、圧縮機３にかかる負荷が大きくなり、
電動機４は最大出力を出力し、連続定格の場合を越える
大きな仕事を行なわせることができる。

（ｂｌ電動機巻線の温度検出の場合 電動機４の起動直後には、蝶パルプ１７ａの回転角度を
圧縮機３の負荷が電動機４の時間定格内になるように設
定し、大量の空気の吸い込みにより圧縮効率を上げ、短
時間で空気圧タンク１３内に所定圧の空気圧を貯留する
ことができる。

その後温度検出器１４ａにより検出された巻線温度が正
常値を越えたときは、その検出信号に基づいて連続定格
又はそれ以下の負荷となるように蝶バルブ１７ａを絞り
制御する。さらにその後、巻線温度が正常値に戻ったと
きは再び最大出力を出力するように設定する。

同様に、連続定格内での運転中に何らかの原因により電
動機４が過熱した場合は、検出器の検出信号に基づいて
蝶バルブ１７ａを絞り、負荷を軽減することにより電動
器の過熱を停止させることができる。

ｆｃ）電流検出の場合 電動機４の巻線を流れる電流値を検出器１４ｃで検出す
ることによって電動器に加えられている負荷の状態を監
視し、電源電圧の場合と同様に、最適な負荷となるよう
に蝶バルブ１７ａを制御することができる。

（ｄ）タンク内圧力を検出する場合 空気圧タンク１３内圧力が低い場合には、圧縮機３にか
かる負荷が小さくなるから、圧力計１４ｄの検出に基づ
いて蝶バルブ１７ａを開放位置とし、電動機４を時間定
格に設定して大きな仕事を行なわせる。

圧力が高くなると、圧縮機３にかかる負荷が大きくなる
ので、圧力検出器１４による検出信号の出力に応じて蝶
バルブ１７ａの回転角度を制御して空気吸入量を制限す
ることにより負荷をコントロールする。

（発明の作用、効果） 上述のように、本発明によれば、電動機は時間定格、つ
まり最大出力で運転させることができるから、所定の電
動機に対し、通常の圧縮機よりも大きな圧縮機が使用で
き、且つ動作環境に応じて電動機が最大出力で運転され
るため、圧縮能力の大きい空気圧縮機を提供することが
可能である。

また、動作環境を検出器によって常時監視し、動作環境
に応じた電動機の能力の最適負荷を設定するため、連続
運転時にも電動機には無理がかからない。

間欠使用の場合や、運転の初期等の短時間の圧縮運転時
に電動機の時間定格での使用が可能となるから、所定圧
力の圧縮空気を短時間につくることができる。

電源電圧の変動に対して負荷が自動的に制御されるため
、使用範囲が広く設定でき、且つ電動機に負担がかから
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る空気圧縮機の要部説明図、第２図
はその最適負荷制御装置を示すブロック図、第３図は検
出器の接続の例を示す回路図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　吸気路から吸い込んだ空気を圧縮する圧縮機と、該圧
   縮機を駆動する電動機と、該電動機の巻線温度、電源電
   圧、電流等の電動機の駆動環境を検出する検出器と、該
   検出器から入力した検出信号により電動機の動作環境を
   判断し、最適な負荷の値を演算して負荷制御信号を出力
   する演算手段と、該演算手段からの負荷制御信号により
   作動される制御機構と、該制御機構により駆動され且つ
   上記圧縮機への空気の吸い込み量を調整する吸気量調整
   機構とを備えることを特徴とする空気圧縮機における最
   適負荷制御装置。