JPS63235677A - 空気圧縮機 - 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」 本発明は空気圧縮機に係り、特に、従来から空気圧制御
に使用されている圧力開閉器式、および自動アンローダ
式の両制御方式の長所を併せ持つ空気圧縮機に関するも
のである。

「従来の技術」 従来、圧縮機の圧力を所定値に維持するための運転制御
方式として、連続運転式（自動アンローダ式）および断
続運転式（圧力開閉器式）の２つの方式が知られている
。

両方式を簡単に説明すると、 連続運転式は、空気タンクの圧力が下限値以下になると
負荷運転を行い、また、圧力が上限値に達すると、例え
ば吸い込み側の弁を開放して電動機の負荷を軽減した状
態で運転を続ける制御方式であり、断続運転式は、空気
タンクの圧力が下限値および上限値に達することにより
それぞれＯＮまたはＯＦＦに切替られる圧力開閉器によ
り電動機を起動しあるいは停止させる制御方式である。

そして、上記両制御方式はそれぞれ下記のような特徴を
持っている。

（ａ）　　連続制御運転式 アンローダ運転時にも電動機が回転しているから、必然
的に電力ロスが生じるが、圧力低下時に迅速に空気を補
給することができ、したがって、空気消費量の多い使用
条件に適する。

（ｂ）　　断続運転式 圧力が」−眼に達すると電動機が停止するから、電力ロ
スが少ないが、圧力低下時に改めて電動機を起動するた
め、迅速に空気を補給することがでさす、したがって、
空気消費量の少ない使用条件に適するが、空気消費ｍが
多くなると、電動機が頻繁に運転、停止を繰り返すこと
となって消費電力が増し、また、電動機が過熱し易いと
いう問題ら生じる。

「発明か解決しようとする問題点」 しかしながら、空気圧縮機の運転条件を的確に把握して
いずれの制御方式を選択するかを判断することは必ずし
も容易でなく、また、運転条件が変化した場合には、空
気圧縮機の交換、あるいは改造が必要になる。

このような背景のもとに、両制御方式を併用するように
したらのとして、実開昭５９−１４８４９１号公報に記
載された「圧縮機の制御装置」がある。

この圧縮機は、連続運転制御における無負荷運転時間、
および、断続運転制御における停止時間をそれぞれ検知
し、無負荷運転時間が設定時間以上に亙って連続する場
合には断続運転制御に、停止時間が設定時間以下となっ
た場合には連続運転設定に、それぞれ自動的に切替を行
うようにした乙のであり、使用条件に応じて制御方式を
自動的に選択することができるという長所を有している
。

しかしながら上記圧縮機は、長時間に亙る無負荷運転、
短い停止時間の後の電動機再起動といった好ましくない
運転状況が発生して初めて適正な制御方式への切り替え
を行うものであるから、上記両制御方式の欠点を完全に
除去するものではなかった。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、使用条件
の変化に迅速に対応して的確に制御方式を選択すること
のできる空気圧縮機を提供することを目的とするらので
ある。

「問題点を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明は、空気を貯留するタ
ンクの圧力が下限に達した場合に前記タンクの圧力を上
昇させるべく負荷運転状態にされ、前記圧力が上限に達
した場合にタンクへの空気の供給を停止すべく待機運転
状態にされる空気圧縮機であって、前記待機運転時に電
動機を停止させる断続運転モードと、電動機を停止させ
ることなく圧縮機を無負荷状態にする連続運転モードと
の切替が可能な空気圧縮機において、前記負荷運転時に
タンク内あるいはこれに連通された配管内の圧力変化を
検知する検知手段と、該検知手段の検知結果に基づいて
前記断続運転モードらしくは連続運転モードを選択する
切替手段とを設けるようにしたものである。

「作用」 上記構成によれば、空気圧縮機が負荷運転を行っている
時にタンク内圧力の変化を検知することにより、空気消
費量が多いか少ないかを判断することができ、この判断
結果に応じて、上限圧力に達した後に適正な制御方式選
択して、次回の負荷運転まで圧縮機を待機させることが
できる。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は空気圧縮機の全体の構成を示すもので、図中符
号ｌは電動機、２は空気タンク、３は圧縮機本体（図示
例はレシプロ圧縮機を示す）である。

前記空気タンク２と圧縮機本体３との間には、中間に３
方電磁弁４を有するアンローダ管路５が設けられており
、該アンローダ管路５は、前記３方電磁弁４を通電する
ことにより、前記圧縮機本体３の吸気弁（図示略）を操
作するアンローダ（図示略）にタンクの内圧を加えて強
制的にアンロード（開放）状態にし、あるいは、３方電
磁弁４の通電を断つことにより、前記アンローダに内圧
が加わらない状態（同等吸気弁を操作しない状態）とし
て、吸気弁に通常の開閉動作を行わせるようになってい
る。

また、符号６は前記電動機ｌの電源を開閉する電磁接触
器であって、該電磁接触器６は前記電磁弁４とともに制
御回路７に接続されて、該制御回路７に操作されるよう
になっている。また、前記制御回路７には、ディスプレ
イ装置７ａが接続されで、設定圧力などの制御条件を表
示させるようになっている。

次いで、第２図により前記制御回路７の詳細な構成を説
明する。

図中鎖線で囲まれた部分は、前記制御回路７に含まれる
回路の範囲を示している。図中符号８は電磁接触器６を
操作して電源ラインの接点９を開閉するリレーＲＹＩの
励磁コイル、符号！０は前記３方電磁弁４の励磁コイル
Ｉｆを操作するリレー４Ｙ２の励磁コイル、符号１２は
前記リレーＲＹｌのａ接点、符号１３は前記リレー１１
Ｙ２のｂ接点、符号１４は制御回路７の電源を開閉する
押しボタンスイッチ、符号１５は電動機１の電源ライン
を開閉するサーマルリレー、符号！６はそのｂ接点であ
る。

前記励磁コイル８・ｌＯはコントーラ１７に接続されて
おり、該コント−゛う１７は、前記空気タンク２あるい
はこれに連通された空気管路（すなわち、空気タンクと
等圧となっている部分）の圧力を検出する圧力センサＰ
Ｓの検出信号によって、前記励磁コイル８・ＩＯを択一
的に通電すべく制御動作を行うようになっている・ 次いで、第３図を参照して、圧縮機の動作とともに、前
記コントーラ１７における制御の内容を説明する。

押しボタンスイッチ１４を操作しな０状態では、電動機
ｌの電源が断たれるため圧縮機が停止状態となる。また
、タンク２は、大気圧、または、タンクｌ内に残った空
気の圧力となり、電磁弁４が通電されていないため、ア
ンローダ回路５が大気開放状態となって、吸気弁が負荷
状態（圧縮運転する状態）となる。

次いで、押しボタンスイッチ１４を操作すると、リレー
ＲＹＩの励磁コイル８が通電されて接点１２が閉じられ
、さらに、電磁接触器６が作動して接点９が閉じられて
電動機ｌが起動される。（ｔｏ）電動機ｌの起動により
、圧縮機本体３が運転されてタンク２内の圧力が上昇し
て行く。（ｔｏ＝Ｌ）圧力が下限値Ｐ１２（例えば、８
　ｋｇ／ｃｍ”）を超えたことが圧力センサＰＳに検出
されると、この検出信号の入力によって、前記コントー
ラ１７に内蔵されたタイマ（図示略）がスタートして計
時を開始する。　　　　　　　　　　　　（ｔｌ）基準
時間Ｔが経過したことを条件として、圧力センサＰＳの
検出値を再度コントーラ１７に読み込み、この時点の圧
力が所定の設定値、すなわち、下限値Ｐ１２と上限値ｐ
ｈとの間の基準圧力値Ｐｒ（例えば９　ｋｇ／ａｍ”）
を超えるか否かを判断する。

そして、図示の場合、測定された圧力Ｐｘが前記基檗圧
力Ｐｒ超えていないため、コントーラ１７が連続運転制
御（吸気弁を開放した状態で待機するモード）に設定す
べきあると判断する。すなわち、圧縮機が所定時間運転
されているにもかかわらず圧力が上昇しない場合、タン
クｌ内の空気が多電に消費されていることになり、した
がって、このような使用条件においては、一旦上限圧力
Ｐｈに達しても、短時間で負荷運転に入る可能性が高い
ため、連続運転制御をすべきでるとの判断が下され、こ
の判断結果がコントローラ１７に記憶される。なお、記
基準圧力値Ｐｒは、前記上限値Ｐｈに可能な限り近いこ
とが望ましく、少なくとも、基準圧力値Ｐｒから上限値
Ｐｈまで圧力が上昇する間に、コントーラＩ７が、圧縮
機ｌを断続運転すべきか連続運転すべきかを判断し、か
つ、この判断に基づいて電磁弁４などを切り替えること
ができる程度に設定されている。（ｔ、）圧力が上限圧
Ｐｈ　　（図示の場合９　、５　ｋｇ／ｃｍ”に設定さ
れている）に達したことが検出されると、前記判断に基
づいて、吸気弁開放状態で待機するように回路が操作さ
れる。すなわち、リレーＲＹ２を消磁することにより３
方電磁弁４が通電されてアンローダ回路５にタンクｌ内
の圧力が加わり、圧縮機本体３の吸気弁（図示略）が前
記アンローダ回路５の空気圧によって強制的に開放され
る。

また、励磁コイル８は、リレーＲＹＩのａ接点を閉状態
に保つべく、そのまま通電状態とされることになり、し
たがって、電動機ｌは連続運転される。　　　　　　　
　　（ｔ３） アンローダ開放状態で電動機！を回転させながら待機す
ると、空気の消費に伴って徐々に圧力が低下し、下限値
ＰＱまで圧力が低下した旨の信号が圧力センサＰＳから
人力されると、コントローラＩ７がリレー１１Ｙ２の励
磁コイルＩＯを通電し、吸気弁に内圧が加わらない状態
（タンクの圧力による強制的な開放を解除した状態）と
なるように３方電磁弁４を切り替える。この切り替えに
より、圧縮機本体３が待機状態から負荷運転状態に入り
、前記Ｌ１の場合と同様に時間Ｔの計時がスタートする
。　　　　　　　　　　　　　　（シ４）圧縮機が負荷
運転に入ることにより、タンク１の圧力が上昇して行き
、さらに、時間Ｔが経過した時点の内圧を基準値Ｐｒと
比較する。そして、図示の場合、測定された圧力Ｐｘが
前記基準圧力Ｐｒ超えているから、コントーラ１７が断
続運転制御（電動機ｌを停止させた状態で待機するモー
ド）に設定すべきあると判断する。すなわち、圧縮機の
運転によって圧力が順調に上昇する場合、タンク１内の
空気の消費量が少ないことになり、したがって、このよ
うな使用条件においては、上限圧力Ｐ、ｈに達した後、
圧力が低下して再度負荷運転に入るまでに間隔が空くか
ら、断続運転制御をすべきであるとの判断が下される。

（ｔ５）Ｌ眼圧Ｐｈに達することにより、電動機ｌを停
止させるべく回路が操作される。すなわち、リレーＲＹ
　ｌの励磁コイル８の通電を断つことにより、励磁コイ
ル６が解磁されて接点９が開放され、電動機Ｉが停止す
る。　　　　　　　（ｔｏ）電動機ｌが停止した状態で
待機し、空気が消費されてタンク２内の圧力が下限圧Ｐ
１２まで圧力が低下すると、電動機１を起動すべくリレ
ーＲＹＩの励磁コイル８を通電する。　　（ｔ７）以下
、前記ｔ１〜ｔ、と同様の制御を繰り返す。

なお、第４図に上記制御のフローチャートを示す。

このフローチャートに従って上記制御動作を再度簡単に
説明すると、充電源を投入して（Ｓ　ｔａｐｌ）、押し
ボタンスイッチ１４を操作すると（Ｓ　ｔｅｐ２）圧縮
機が運転を開始して圧力が上昇し、設定時間Ｔ経過した
後の圧力がタンクｌ内の圧力が下限Ｐｆ２（８ｋｇ／ａ
ｍ″）に達すると基ａ時間Ｔの！＋１匁が閲めされ、時
間Ｔが経過した後の圧力を基準圧力Ｐｒ（９ｋｇ／ｃ＋
ｎ２）と比較して（Ｓ　ｔｅｐ３）、これを超える場合
には、圧力開閉器式（断続運転）の制御モードにすべき
との判断がされ（Ｓ　ｔｅｐ４）、超えない場合には自
動アンローダ式（連続運転）の設定モードにすべきとの
判断がされる。（Ｓ　ｔｅｐ５）さらに、圧力が上限値
ｐｈに達すると（Ｓ　ｔｅｐ６）、前記圧力開閉器式の
場合には、圧縮機を瞬間的にアンロード状態として電動
機１を停止させ（Ｓｔｅｐ７）、自動アンローダ式の場
合には、電動機Ｉを運転したままアンロード運転を行う
（Ｓ　ｔｅｐ８）。なお、前述のように、電動機停止時
に瞬間的にアンロード状態とすることにより、電源開放
後に圧縮機本体３の負荷を°軽減し、電動機ｌの慣性に
よる回転を持続させて、電動機冒こ付属したファン（図
示略）による冷却を行うことができる。以下、タンク内
の圧力が下限値より低下したことが検知されると再度負
荷運転に入り（Ｓ　ｔｅｐ９）、その後、前記Ｓ　ｔｅ
ｐ３〜Ｓ　ｔｅｐ９の動作を繰り返す。

「発明の変形実施例」 （ｉ）　　負荷運転時の圧力変化の判断方式は上記一実
施例の方式に限定されるものではなく、例えば、（ａ）
　　単位時間当たりの圧力上昇量を基準値と比較し、基
準値を上回る場合には断続運転モードを選択し、基準値
を下回る場合には連続運転モード（ｂ）　　圧力センサ
から得られる圧力データを微分した値（すなわち圧力上
昇の傾き）を基準値と比較し、基準値を上回る場合には
、断続運転モードを選択し、基準値を下回る場合には連
続運転モードを選択する。

（ｃ）　　負荷運転に入った後、所定の圧力に達するま
での時間を測定し、所定の時間以上を要する場合には連
続運転モードを選択し、所定の時間以下で所定圧力に到
達した場合には断続運転モードを選択する。

（１１）本発明の制御方式は、上記一実施例のレシプロ
圧縮機のみならず、例えば、本出願人の先願に係る特開
昭５６−５８０号公報に記載された油冷式圧縮機、ある
いは、特開昭６０−２４７０８２号公報に記載されたス
クロール式圧縮機などのような、他の方式の容積式圧縮
機にも適用し得るのはらちるんである。そして、この場
合、アンロード運転は、圧縮機の吸い込み側に設けられ
た容量調整弁を絞って吸い込み空気量を減少させた運転
状態を言うものとする。

（ｉｉｉ）　　制御回路の具体的構成は上記一実施例の
ものに限定されず、等価の動作を行い得る他の回路を採
用するようにしてらよい。

（ｉＶ）　　上記一実施例では、断続運転制御に入る際
に瞬間的に吸気弁をアンロード状態にすることにより、
電動機の慣性による回転の時間を延ばすようにしたが、
断続運転制御期間全体でアンロード状態となるように電
磁弁を切り替え、次回の負荷運転時に元の状態に戻すよ
うにしても、前述の場合と同様に慣性による回転の時間
を延長して電動機、圧縮機の冷却を促進させることがで
きる。また、使用条件（消費量が非常に少ない場合）に
よっては、次回の電動機の起動までのインターバル時間
が長いから、停止時にアンロード状態に設定する制御を
省略してもよい。

「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明は、圧縮機がタン
ク圧力の低下によって負荷運転に入った時の圧力変化状
態に応じて、圧力上昇後の待機状態における運転モード
を断続運転モードもしくは連続運転モードに切り替える
ようにしたから下記の効果を奏する。

（ａ）空気の消費量が多い場合には、直ちに負荷運転状
態に入ることが可能なアンロード状態で待機することに
より迅速にタンクに空気を補充し、また、また、空気の
消費量が少ない場合には、電動機を停止させた状態で待
機して、アンロード運転が長時間続くことによる電力消
費を防止することができる。

（ｂ）空気消費量が多い場合にアンロード状態で待機す
るように設定されるから、圧縮機が起動する回数が必要
最小限となり、起動時に必然的に承じる大電流、および
これに伴う発熱、さらに、このような原因による電動機
の消耗を抑えることかで鳥　ス、

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は全体の構成を示す側面図、第２図は制御回路の
回路図、第３図は制御回路の動作と圧力変化とを示すタ
イミングチャート、第４図は制御動作のフローチャート
である。 ■・・・・・・電動機、２・・・・・・空気タンク、３
・・・・・・圧縮機本体、４・・・・・・３方電磁弁、
５・・・・・・アンローダ管路、６・・・・・・電磁接
触器、７・・・・・・制御回路、Ｉ７・・・・・・コン
トローラ、ＲＹｌ・ＲＹ２・・・・・・リレー、ＰＳ・
・・・・・圧ツノセンサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気を貯留するタンクの圧力が下限に達した場合
   に前記タンクの圧力を上昇させるべく負荷運転状態にさ
   れ、前記圧力が上限に達した場合にタンクへの空気の供
   給を停止すべく待機状態にされる空気圧縮機であって、
   前記待機時に電動機を停止させる断続運転モードと、電
   動機を停止させることなく圧縮機を無負荷状態にする連
   続運転モードとの切替が可能な空気圧縮機において、前
   記負荷運転時にタンク内あるいはこれに連通された配管
   内の圧力変化を検知する検知手段と、該検知手段の検知
   結果に基づいて前記断続運転モードもしくは連続運転モ
   ードのいずれかを選択する切替手段とからなることを特
   徴とする空気圧縮機。
2. （２）前記検知手段は、負荷運転開始から所定の時間が
   経過した後のタンク内圧力が設定値を超えるか否かを判
   別して信号を出力し、前記切替手段は、前記圧力が設定
   値を上回る場合には断続運転モードを選択し、設定値を
   下回る場合には連続運転モードを選択することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の空気圧縮機。
3. （３）前記検知手段は、負荷運転時の圧力上昇率を検知
   し、前記切替手段は、圧力上昇率が設定値を下回る場合
   には連続運転モードを選択し、設定値を上回る場合には
   断続運転モードを選択することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の空気圧縮機。