KR20170032422A

KR20170032422A - 공기 압축 장치 및 제어 방법

Info

Publication number: KR20170032422A
Application number: KR1020177004421A
Authority: KR
Inventors: 즈지아 렌; 요시유키 가네모토
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 산키시스템
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2017-03-22
Also published as: EP3236071B1; US11193482B2; CN106605063B; EP3236071A4; US20180223832A1; WO2016098186A1; KR101968125B1; EP3236071A1; JPWO2016098186A1; JP6383806B2; CN106605063A

Abstract

운전 개시시의 소음을 저감하면서, 충분한 공기 충전 속도를 확보하는 것이 가능한 공기 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는, 공기를 압축하는 압축기 본체와, 상기 압축기 본체를 구동하는 모터와, 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 인버터와, 상기 인버터에 접속되는 제어 회로와, 상기 압축기 본체에 있어서 압축된 공기의 압력을 검출하는 압력 센서를 구비하여 이루어지는 공기 압축 장치로서, 상기 제어 회로는, 상기 공기 압축 장치를 기동할 경우에는, 상기 압축기 본체를 최고 회전 속도보다 낮은 저속 회전 주파수로 운전하는 저속 기동 모드로 운전하고, 상기 압력 센서에 있어서 검출한 압력치 및 기동으로부터의 경과 시간에 의거하여, 상기 저속 기동 모드로부터 최고 회전 주파수 를 포함하여 주파수를 가변으로 해서 운전하는 통상 운전 모드로 전환하여, 상기 압축기 본체를 운전하도록 제어하는 구성으로 한다.

Description

공기 압축 장치 및 제어 방법{AIR COMPRESSING APPARATUS AND CONTROL METHOD}

본 발명은 인버터를 탑재하고, 모터 회전 속도를 제어 가능한 공기 압축 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.

공기 압축 장치의 제어로서, 특허문헌 1에는, 「모터 제어 회로(6)는, 압력 변화(ΔP)와 판정치(SL, SH, SW)를 비교, 판정함으로써, 판정 결과에 따라 모터(2)의 회전수를 저회전수(NL)와 고회전수(NH) 사이에서 전환한다. 이에 따라, 탱크(4)로부터 소비되는 압축 공기의 유량에 따라 모터(2)의 회전수를 적절하게 제어할 수 있어, 저소음으로 에너지 절약형의 압축기를 실현할 수 있다.」(요약 참조)라고 기재되어 있다.

일본국 특개2005-214137호 공보

인버터 탑재의 공기 압축 장치에 있어서, 운전 개시시에, 모터를 최고 회전 속도로 운전시켜, 외부의 공기 탱크에 공기를 충전하는 것이 일반적이다. 그러나, 접속되는 공기 탱크의 용량은 다양하여, 필요 이상의 회전 속도로 운전할 필요는 없다.

특허문헌 1에 있어서는, 운전중의 압력 변화를 검출하고, 모터의 회전수를 저회전과 고회전으로 전환하는 것이 개시되어 있지만, 운전 개시시로부터, 공기 탱크에 공기가 충전되어 통상 운전에 이르기까지 어떻게 제어를 행할지에 대해서는 개시되어 있지 않다.

본 발명에서는, 운전 개시시의 소음을 저감하면서, 충분한 공기 충전 속도를 확보하는 것이 가능한 공기 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는, 공기를 압축하는 압축기 본체와, 상기 압축기 본체를 구동하는 모터와, 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 인버터와, 상기 인버터에 접속되는 제어 회로와, 상기 압축기 본체에 있어서 압축된 공기의 압력을 검출하는 압력 센서를 구비하여 이루어지는 공기 압축 장치로서, 상기 제어 회로는, 상기 공기 압축 장치를 기동할 경우에는, 상기 압축기 본체를 최고 회전 속도보다 낮은 저속 회전 주파수로 운전하는 저속 기동 모드로 운전하고, 상기 압력 센서에 있어서 검출한 압력치 및 기동으로부터의 경과 시간이나 압력의 변화율 등에 의거하여, 상기 저속 기동 모드로부터 최고 회전 주파수를 포함하여 주파수를 가변으로 하여 운전하는 통상 운전 모드로 전환하여, 상기 압축기 본체를 운전하도록 제어하는 구성으로 한다.

상기 구성에 의해, 운전 개시시의 소음을 저감하면서 적절하게 통상 운전으로 이행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 압축 장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 실시형태 1에 있어서의 운전 모드의 전환에 관한 플로우 차트.
도 3은 실시형태 1에 있어서의 운전 개시시의 압축기의 압력 변화 및 운전 속도의 변화를 나타내는 도면.
도 4는 실시형태 2에 있어서의 운전 모드의 전환에 관한 플로우 차트.
도 5는 실시형태 2에 있어서의 운전 개시시의 압축기의 압력 변화 및 운전 속도의 변화를 나타내는 도면.
도 6은 실시형태 3에 있어서의 운전 모드의 전환에 관한 플로우 차트.
도 7은 실시형태 3에 있어서의 운전 개시시의 압축기의 압력 변화 및 운전 속도의 변화를 나타내는 도면.
도 8은 실시형태 4에 있어서의 운전 모드의 전환에 관한 플로우 차트.
도 9는 실시형태 4에 있어서의 운전 개시시의 압축기의 압력 변화 및 운전 속도의 변화를 나타내는 도면.
도 10은 실시형태 5에 있어서의 운전 모드의 전환에 관한 플로우 차트.
도 11은 실시형태 5에 있어서의 운전 개시시의 압축기의 압력 변화 및 운전 속도의 변화를 나타내는 도면.
도 12는 실시형태 6에 있어서의 운전 모드의 전환에 관한 플로우 차트.
도 13은 실시형태 6에 있어서의 운전 개시시의 압축기의 압력 변화 및 운전 속도의 변화를 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 실시형태 1을 설명한다. 도 1 및 도 2에 제1 실시형태를 나타낸다.

도 1의 압축 장치(1)는 주로 압축기 본체(4)와, 압축기 본체(4)를 구동하는 모터(3)와, 모터(3)의 회전수를 제어하는 인버터(2)와, 압축한 공기를 모으는 공기 탱크(5)에 의해 구성되어 있다. 공기 탱크(5)에는, 공기 탱크(5) 내부의 압력(토출 압력)을 검출하는 압력 센서(6)가 부착되어 있다. 또한, 모터(3)의 운전, 정지, 또는 회전수를 제어하기 위해, 인버터(2)에는 제어 회로(7)가 접속되어 있다. 압축기 본체(4)에서 압축된 압축 공기는, 공기 탱크(5)를 경유하여, 배관(11)을 통해 사용자의 설비에 공급된다.

압축 공기를 저축하기 위하여, 사용자의 설비로서 외부 공기 탱크(12)가 마련될 경우가 있다. 외부 공기 탱크(12)는 압축 장치(1)의 공기 탱크(5)와 배관(11)에 의해 접속되어 있고, 공기 탱크(5)와 외부 공기 탱크(12)는 압력이 같다. 압축된 공기는 밸브(9)와 배관(10)을 통해 기계 설비에 출력된다.

또한, 공기 탱크(5 또는 12)는 생략 가능하다. 공기 탱크(5)를 생략할 경우에는, 압력 센서(6)는 배관(11) 또는 탱크(12)에 있어서의 압력(토출 압력)의 검출을 행한다.

인버터(2)는 제어 회로(7)로부터 주어지는 주파수 목표치를 받아, 상용(商用) 전원(예를 들면 60Hz)을 주파수 목표치로 변환하고, 모터(3)에 공급함으로써 모터(3)의 회전수를 제어한다. 이에 따라, 모터(3)에 의해 구동되는 압축기 본체(4)의 토출 공기량의 조정이 가능해진다. 단, 압축기 본체의 특성에 따라, 회전 속도는 일정 범위 내에서만(예를 들면 상용 전원 주파수의 60％∼100％) 제어 가능하다.

조작 패널(8)은 제어 회로(7)에 접속되어 있고, 사용자는 조작 패널(8)상의 버튼이나 스위치에 의해 압축 장치의 운전, 정지, 또는 각종 설정을 행할 수 있다. 제어 회로(7)는 조작 패널(8)로부터의 신호를 수취하여, 사용자의 지령을 실행한다.

제어 회로(7)는 압력 센서(6)에 의해 소정 시간마다 측정한 압력치 및 사용자에 의해 설정된 공기 탱크(5)의 목표 압력치(Pref)를 기억하고 있고, 이들 값에 의거하여 모터(3)의 회전 속도를 제어한다. 통상 운전 모드에 의한 운전에 있어서는, 제어 회로(7)는, 공기 탱크(5)의 압력을 미리 정해진 압력 목표치(Pref)로 유지할 수 있도록 모터 회전 속도의 목표치를 연산하고, 인버터(2)를 통해 모터(3)의 회전 속도를 제어한다. 검출된 압력이 압력 목표치(Pref)에 대하여 소정의 범위 내이면(예를 들면: Pref±0.05㎫ 이내), 압력 목표치(Pref)로 유지할 수 있도록 모터(3)의 회전 속도를 조정한다. 한편, 검출된 압력이 상기 소정의 범위의 상한을 초과했을 경우(예를 들면: Pref＋0.05㎫ 이상)에는, 최저 회전 속도로 운전하도록 한다. 또한, 검출된 압력이 소정의 범위의 하한에 미달될 경우에는, 최고 회전 속도로 운전하도록 제어한다.

실시형태 1에 따른 압축 장치(1)는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 것이고, 다음으로, 도 2∼도 3을 참조하여, 압축 장치(1)의 압력 측정치(P(t))를 이용한 제어에 대해서 설명한다.

도 2는 압축 장치(1)의 기동시에 있어서 저속 기동 모드로부터 통상 운전 모드로 전환하는 제어 플로우를 나타낸다. 도 3은 압축 장치(1)를 기동하고 나서 통상 운전 모드로 이행하기까지의, 압력 목표치(Pref)에 대한 압력 변화 및 압축기의 운전 속도(운전 모드)의 변화를 나타낸다.

스텝 1에서는, 사용자가 운전 SW를 압하(押下)하여, 압축 장치(1)를 기동시킨다. 스텝 2에서는, 기동 후 저속 기동 모드로 이행하고, 압축기 본체(4)는 낮은 회전 주파수로 기동한다(예를 들면 최저 회전 주파수 35Hz). 저속 기동 모드는, 목표 압력치(Pref)나 현재의 압력치에 상관없이, 압축기로서 운전 가능한 저속의 회전 주파수(소음과 압축 효율의 밸런스를 고려한 회전 주파수, 예를 들면 35Hz)로 운전하는 모드이다. 고속의 회전 주파수의 운전에 비해, 소음을 저감할 수 있다. 인버터의 성능상, 기동하고 나서 목표 주파수에 도달하기까지 일정 시간(예를 들면 4초)이 필요하기 때문에, 스텝 3에서는 기동부터 일정 시간(예를 들면 4초간) 경과하기까지는, 다음 스텝으로 가지 않도록 한다. 일정 시간(예를 들면 4초) 경과 후에는 압력의 상승 구배가 안정되기 때문에, 스텝 4로 이행한다. 스텝 4에서는, 제어 회로(7)가 압력 센서(6)로부터 얻어지는 값을 이용하여, (식 1)에 의해 압력의 상승률(K)을 산출한다.

K＝(P(t)-P(t-1))/Ts (식 1)

여기에서, K: 압력의 상승률, P(t): 현재 압력치, P(t-1): 1초 전의 압력치, Ts: 1초

스텝 5에서는, 제어 회로(7)에 있어서, 계산된 압력의 상승률(K)을 미리 정해진 상승률 임계값(Kh)보다 작은지의 여부를 판정한다. 「Yes」라고 판정했을 경우 스텝 6으로 이행하고, 「No」라고 판정했을 경우에는, 공기 탱크(5)에 대한 충전 속도가 충분하다고 판단되기 때문에, 저속 운전을 계속한다. 이 경우에는, 일정 시간 후에 스텝 4로 돌아가, 다시 (식 1)로 압력의 상승률(K)을 구하고, 다시 스텝 5에서 판정을 행한다.

스텝 5에서는 「Yes」라고 판정했을 경우에는, 압력의 상승률(K)은 상승률 임계값(Kh)보다 작고, 충전 속도가 충분하지 않음을 나타내므로, 스텝 6에서는 저속 기동 모드를 해제하고, 통상 운전 모드로 이행한다. 마지막으로, 스텝 7로 이행하여, 리턴한다.

통상 운전 모드 이행 후 즉시, 도 3에 나타내는 바와 같이, 목표 압력치(Pref)에 대하여, 소정의 압력 범위에 충족되지 않기 때문에, 일단 최고 회전 주파수로 운전하고, 목표치(Pref)에 가까워짐에 따라, 압력을 목표치(Pref)에 추종하도록 모터 회전 속도의 조정을 행한다.

실시형태 1에서는, 기동시에 저속 기동 모드로 운전함으로써, 소음이 저감되는 것이 가능해진다. 사용자의 설비의 탱크 용적이 작아, 고속 운전의 필요성이 없을 경우에는, 탱크에의 충전 완료까지 시종(始終) 저속 기동 모드로 운전 가능해진다. 한편, 탱크 용적이 커, 저속 운전으로는 공기 충전이 느리다고 판단될 경우에는, 자동적으로 통상 운전 모드로 전환되기 때문에, 충전 속도의 점에서도 지장이 생기지 않는다.

또한, 압력 상승률(K)의 계산은 일정 주기(예를 들면 1초)로 연산을 행함으로써, 항상 압력 상승률을 감시 가능하다. 그 때문에, 예를 들면 기동시의 탱크에의 공기 충전 도중에 있어서 사용자가 공기의 사용을 개시함으로써 압력의 상승이 완만해지거나, 압력 하강했을 경우에도, 즉시 자동적으로 통상 운전 모드로 전환된다.

이상과 같이, 사용자 설비의 외부 공기 탱크(12)의 용적에 따라, 미리 사용자측에서의 설정을 행하지 않더라도, 저속 운전할지 통상 운전할지를 자동적으로 선택하기 때문에, 탱크에의 충전 속도를 확보하면서, 저소음화를 최대한 행하는 것이 가능해진다.

본 실시형태에서는, 예를 들어 기동시의 회전 속도(주파수)를 최저 회전 속도(주파수)로 했지만, 압축기의 특성에 따라서는, 최저 회전 속도에서의 운전시의 소음이 가장 낮다고는 할 수 없기 때문에, 소음 진동 등의 특성을 고려한 후, 기동시의 회전 속도(주파수)를 설정하면 된다.

또한, 조작 패널(8)에 의해 저속 기동 모드를 유효 또는 무효로 설정하는 것이 가능하다. 저속 기동 모드를 필요로 하지 않는 사용자는, 버튼 조작에 의해 당해 기능을 무효로 하면, 압축기 기동시부터 통상 운전 모드로 운전을 행할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시형태 2를 나타낸다. 실시형태 2에서는, 전술한 실시형태 1과 마찬가지의 구성의 압축 장치(1)를 전제로 하기 때문에, 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하여, 마찬가지의 부분에 대해서는 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

도 4는 압축 장치(1)의 기동시에 있어서 저속 기동 모드로부터 통상 운전 모드로 전환하는 제어 플로우를 나타낸다. 도 5는 압축 장치(1)를 기동하고 나서 통상 운전 모드로 이행하기까지의, 압력 목표치(Pref)에 대한 압력 변화 및 압축기의 운전 속도(운전 모드)의 변화를 나타낸다.

스텝 1에서는, 운전 SW를 압하하여, 압축 장치(1)를 기동시킨다. 스텝 2에서는, 저속 기동 모드로 이행하고, 압축기 본체(4)는 낮은 회전 주파수로 기동한다(예를 들면 최저 회전 주파수 35Hz). 인버터의 성능상, 기동하고 나서 목표 주파수에 도달하는데 일정 시간(예를 들면 4초)이 필요하기 때문에, 스텝 3에서는 기동으로부터 일정 시간(예를 들면 4초)은 다음 처리로 가지 않도록 한다. 일정 시간(예를 들면 4초) 경과 후, 압력의 상승 구배가 안정되기 때문에, 스텝 4로 이행한다. 스텝 4에서는, 압력의 상승률(K)을 전술한 (식 1)을 이용하여 계산한다.

스텝 5에서는, 제어 회로(7)에 있어서, 스텝 4에서 계산한 상승률(K)을 이용하여, 탱크 압력이 0㎫에서 목표치(Pref)까지 도달하는데 필요한 예상 충전 시간(Tx)을 계산한다. 계산식은 (식 2)에 나타낸다.

Tx＝Pref/K (식 2)

스텝 6에서는, 제어 회로(7)는, 예상 충전 시간(Tx)은 미리 마련된 임계값(Th)을 초과하였는지의 여부를 판정한다. 임계값(Th)은 목표 충전 시간이며, 사용자가 미리 조작 패널(8)로 설정 가능하다. 「No」라고 판정했을 경우에는, 저속 운전 모드를 계속하고, 스텝 4로 돌아가, 다시 압력의 변화율을 확인한다. 스텝 6에서 「Yes」라고 판정했을 경우 스텝 7로 이행하고, 저속 기동 모드를 해제하고, 통상 운전 모드로 이행한다.

즉, Tx가 Th보다 클 경우에는, 목표 충전 시간(Th) 이내에 충전 완료할 수 없음을 나타내므로 통상 운전 모드로 이행하고, 일단 최고 회전 주파수로 운전하고, 목표치(Pref)에 가까워짐에 따라, 압력을 목표치(Pref)에 추종하도록 모터 회전 속도의 조정을 행한다.

스텝 8에서 리턴한다. 압축 장치(1)는 상기 플로우에 따라, 기동시에 저속 운전 모드로 운전하고, 도중에 통상 운전 모드로의 이행을 행한다.

실시형태 2에서는 실시형태 1과 마찬가지로 기동시의 저소음과, 탱크에의 충분한 공기 충전 속도의 확보를 양립시킬 수 있다. 또한, 사용자가 설정한 목표 충전 시간을 저속 운전 모드와 통상 운전 모드의 전환의 임계값으로 하기 때문에, 사용자의 의사를 압축 장치(1)의 제어에 반영시킬 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시형태 3을 나타낸다. 실시형태 3에서는, 실시형태 1과 마찬가지의 구성의 압축 장치(1)를 전제로 하기 때문에, 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하여, 마찬가지의 부분에 대해서는 그 설명을 생략하는 것으로 한다. 도 6은 압축 장치(1)의 기동시에 있어서 저속 기동 모드로부터 통상 운전 모드로 전환하는 제어 플로우를 나타낸다. 도 7은 압축 장치(1)를 기동하고 나서 통상 운전 모드로 이행하기까지의, 압력 목표치(Pref)에 대한 압력 변화 및 압축기의 운전 속도(운전 모드)의 변화를 나타낸다.

스텝 1에서는, 운전 SW를 압하하여, 압축 장치(1)를 기동시킨다. 다음 스텝 2에서는, 저속 기동 모드로 이행하여, 압축기 본체(4)는 낮은 회전 주파수로 기동한다(예를 들면 최저 회전 주파수 35Hz). 스텝 3에서는 기동으로부터 일정 시간(예를 들면 30초) 경과했는지 또는 압력 목표치(Pref) 이상이 되었는지를 판정한다. 「Yes」라고 판정했을 경우에는 스텝 4로 이행하여, 저속 기동 모드를 해제하고, 통상 운전 모드로 돌아간다. 「No」라고 판정했을 경우에는, 일정 시간 후(예를 들면 1초)에 다시 스텝 3으로 돌아가, 압력과 시간을 확인한다.

압축 장치(1)는 도 6의 플로우에 따라, 기동시에 저속 운전 모드로 운전하고, 도중에 통상 운전 모드로의 이행을 행한다.

실시형태 3에서는 압축기의 기동으로부터 압력 목표치(Pref)에 도달하지 않는 한, 일정 시간은 저속 운전 모드로 운전을 행하는 것이 가능해진다. 다른 실시형태와 비교하면, 운전 모드의 전환을 판단하는 방법이 심플하며, 실장(實裝)을 용이하게 할 수 있다는 메리트도 있다.

또한, 여기에서의 압력 목표치는, 소정의 범위(예를 들면: Pref±5％ 이내)에 압력이 도달했을 경우에 있어서도 압력 목표치(Pref)에 도달했다고 해도 된다.

다음으로, 본 발명의 실시형태 4를 나타낸다. 실시형태 4에서는, 실시형태 1과 마찬가지의 구성의 압축 장치(1)를 전제로 하기 때문에, 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하여, 마찬가지의 부분에 대해서는 그 설명을 생략하는 것으로 한다. 도 8은 압축 장치(1)의 기동시에 있어서 저속 기동 모드로부터 통상 운전 모드로 전환하는 제어 플로우를 나타낸다. 도 9는 압축 장치(1)를 기동하고 나서 통상 운전 모드로 이행하기까지의, 압력 목표치(Pref)에 대한 압력 변화 및 압축기의 운전 속도(운전 모드)의 변화를 나타낸다.

스텝 1에서는, 운전 SW를 압하하여, 압축 장치(1)를 기동시킨다. 스텝 2에서는, 저속 기동 모드로 이행하여, 압축기 본체(4)는 낮은 회전 주파수로 기동한다(예를 들면 최저 회전 주파수 35Hz). 인버터의 성능상, 기동하고 나서 목표 주파수에 도달하는데 일정 시간(예를 들면 4초)이 필요하기 때문에, 스텝 3에서는 기동으로부터 일정 시간(예를 들면 4초) 이내에 다음 처리로 가지 않도록 한다. 일정 시간(예를 들면 4초) 경과 후에는 압력의 상승 구배가 안정되기 때문에, 스텝 4로 이행한다. 스텝 4에서는, 압력의 상승률(K)을 전술한 (식 1)을 이용하여 계산한다. 스텝 5에서는 계산된 압력의 상승률(K)을 미리 정해진 상승률 임계값(Kh)보다 작은지의 여부를 판정한다. 「No」라고 판정했을 경우 스텝 7로 이행하고, 「Yes」라고 판정했을 경우에는 스텝 6으로 이행한다. 스텝 6에서는, 인버터(2)에 대한 지령 회전 주파수(Fref)를 하기의 (식 3)으로 계산하고, 변경한다.

Fref＝F(t)＋Fn(Hz) (식 3)

여기에서, Fref: 지령 회전 주파수, F(t): 현재 회전 주파수, Fn: 임의치(예를 들면 5)

스텝 7에서는 압력 센서(6)에 의해 검출되는 현재 압력(P(t))이 목표 압력(Pref) 이상인지의 여부를 판정한다. 「No」라고 판정했을 경우에는, 일정 시간 후(예를 들면 1초 후)에 스텝 4로 돌아가, 다시 압력 상승률(K)을 계산한다. 「Yes」라고 판정했을 경우에는 스텝 8로 이행하여, 통상 운전 모드로 전환한 후, 스텝 9에서 리턴한다.

압축 장치(1)는 상기 제어 플로우에 따라, 기동시에 저속으로 운전하고, 도중에 통상 운전으로의 이행을 행한다.

실시형태 4에서는 실시형태 1과 마찬가지로 기동시의 저소음과 탱크에의 충분한 공기 충전 속도를 확보시킬 수 있다. 실시형태 1과 비교하여, 실시형태 4에서는 압력의 상승률(K)을 임계값(Kh) 이상이 되도록, 조금씩 증속(增速)하는 것이 특징이다. 이에 따라, 저속 기동 모드로부터 통상 운전 모드로 이행할 때에, 서서히 최고 회전으로 이행하기 때문에, 필요 이상의 속도로 충전하는 것을 방지할 수 있고, 또한, 최저 회전 속도로부터 최고 회전 속도로 급격하게 회전 속도가 상승할 때의 소음의 변화에 의한 사용자의 불쾌감을 저감하는 효과가 있다.

실시형태 4에서는, 필요 이상으로 회전 속도를 올리지 않기 때문에, 저소음의 운전 시간이 비교적 길어진다. 또한, 압력 목표치(Pref)에서 통상 운전으로 전환하기 때문에, 최고 회전 속도로 운전할 필요도 없이, 보다 부드러운 소리로 공기 충전을 완료할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시형태 5를 나타낸다. 실시형태 5에서는, 전술한 실시형태 1과 마찬가지의 구성의 압축 장치(1)를 전제로 하기 때문에, 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하여, 마찬가지의 부분에 대해서는 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

도 10은 압축 장치(1)의 기동시에 있어서 저속 기동 모드로부터 통상 운전 모드로 전환하는 제어 플로우를 나타낸다. 도 11은 압축 장치(1)를 기동하고 나서 통상 운전 모드로 이행하기까지의, 압력 목표치(Pref)에 대한 압력 변화 및 압축기의 운전 속도(운전 모드)의 변화를 나타낸다.

스텝 1에서는, 운전 SW를 압하하여, 압축 장치(1)를 기동시킨다. 스텝 2에서는, 저속 기동 모드로 이행하여, 압축기 본체(4)는 낮은 회전 주파수로 기동한다(예를 들면 35Hz). 인버터의 성능상, 기동하고 나서 목표 주파수에 도달하는데 일정 시간(예를 들면 4초)이 필요하기 때문에, 스텝 3에서는 기동으로부터 일정 시간(예를 들면 4초)은 다음 처리로 가지 않도록 한다. 일정 시간(예를 들면 4초) 경과 후, 압력의 상승 구배가 안정되기 때문에, 스텝 4로 이행한다. 스텝 4에서는, 압력의 상승률(K)을 전술한 (식 1)을 이용하여 계산한다.

스텝 5에서는, 제어 회로(7)에 있어서, 스텝 4에서 계산한 상승률(K)을 이용하여, 탱크 압력이 0㎫부터 목표치(Pref)까지 도달하는데 필요한 예상 충전 시간(Tx)을 전술한 (식 2)를 이용하여 계산한다.

스텝 6에서는, 제어 회로(7)는, 예상 충전 시간(Tx)이 미리 마련된 임계값(Th)을 초과했는지의 여부를 판정한다. 임계값(Th)은 목표 충전 시간이며, 사용자가 미리 조작 패널(8)로 설정 가능하다. 「No」라고 판정했을 경우에는, 저속 운전 모드를 계속하고, 스텝 10으로 이행한다. 스텝 6에서 「Yes」라고 판정했을 경우 스텝 7로 이행한다. 스텝 7에서는, 지령 회전 주파수는 (식 4)에 의해 구해진다.

지령 회전 주파수(Fref)＝F(t)×Tx/Th (식 4)

여기에서, F(t): 현재의 회전 주파수, Tx: 예상 충전 시간, Th: 목표 충전 시간

다음으로, 스텝 8에서는, 계산한 지령 회전 주파수(Fref)가 최고 회전 주파수(Fmax)를 초과했는지의 여부를 판정한다. 「Yes」일 경우에는 스텝 9에서 지령 주파수를 최고 회전 주파수가 되도록 보정하고, 스텝 10으로 이행한다. 「No」일 경우에는, 그대로 스텝 10으로 이행한다.

스텝 10에서 압력이 압력 목표치(Pref) 이상인지의 여부를 판정한다. 「No」일 경우에는, 일정 시간 후 스텝 4로 돌아가, 다시 압력의 상승을 확인한다. 「Yes」일 경우에는 스텝 11로 이행하여, 압력 일정 제어를 행한다. 마지막 스텝 12에서 리턴한다.

실시형태 5에서는 실시형태 2와 마찬가지로 기동시의 저소음과 탱크에의 충분한 공기 충전 속도를 확보할 수 있다. 실시형태 2와 비교하여, 실시형태 5에서는 목표 충전 시간에 충족하도록 저속 운전시의 회전 주파수를 조정하는 것이 특징이다. 이에 따라, 저속 기동 모드로부터 통상 운전 모드로 이행할 때에, 최고 회전 속도 이하의 회전 속도로 운전하기 때문에, 필요 이상의 속도로 충전하는 것을 방지할 수 있고, 또한, 최저 회전 속도로부터 최고 회전 속도로 급격하게 회전 속도가 상승할 때의 소음의 변화에 의한 사용자의 불쾌감을 저감하는 효과가 있다. 또한 실시형태 4와 비교하여, 단시간에 회전 속도를 최적으로 조정할 수 있는 효과도 있다.

실시형태 5에서는, 필요 이상으로 회전 속도를 올리지 않기 때문에, 저소음의 운전 시간이 비교적 길어진다. 또한, 압력 목표치(Pref)에서 통상 운전으로 전환하기 때문에, 최고 회전 속도로 운전할 필요도 없이, 보다 부드러운 소리로 공기 충전을 완료할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시형태 6을 나타낸다. 실시형태 6에서는, 전술한 실시형태 1과 마찬가지의 구성의 압축 장치(1)를 전제로 하기 때문에, 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하여, 마찬가지의 부분에 대해서는 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

도 12는 압축 장치(1)의 기동시에 있어서 저속 기동 모드로부터 통상 운전 모드로 전환하는 제어 플로우를 나타낸다. 도 13은 압축 장치(1)를 기동하고 나서 통상 운전 모드로 이행하기까지의, 압력 목표치(Pref)에 대한 압력 변화 및 압축기의 운전 속도(운전 모드)의 변화를 나타낸다.

스텝 5에서는, 제어 회로(7)는, 압력 상승률(K)은 미리 마련된 목표치(Kh) 미만인지의 여부를 판정한다. 「No」라고 판정했을 경우에는, 저속 운전 모드를 계속하고, 스텝 9로 이행한다. 스텝 5에서 「Yes」라고 판정했을 경우 스텝 6으로 이행한다. 스텝 6에서는, 압력 상승률이 목표 압력 상승률이 되도록, 모터에의 지령 회전 주파수(Fref)가 식 5에 의해 구해진다.

지령 회전 주파수(Fref)＝F(t)×Kh/K (식 5)

여기에서, F(t): 현재의 회전 주파수, Kh: 압력 상승률 목표치

다음으로, 스텝 7에서는, 계산한 지령 회전 주파수(Fref)가 최고 회전 주파수(Fmax)를 초과했는지의 여부를 판정한다. 「Yes」일 경우에는 스텝 8에서 지령 주파수를 최고 회전 주파수가 되도록 보정하고, 스텝 9로 이행한다. 「No」일 경우에는, 그대로 스텝 9로 이행한다.

스텝 9에서 압력은 압력 목표치(Pref) 이상인지의 여부를 판정한다. 「No」일 경우에는, 일정 시간 후 스텝 4로 돌아가, 다시 압력의 상승을 확인한다. 「Yes」일 경우에는 스텝 10으로 이행하여, 압력 일정 제어를 행한다. 마지막 스텝 11에서 리턴한다.

실시형태 6에서는 실시형태 1과 마찬가지로 기동시의 저소음과 탱크에의 충분한 공기 충전 속도를 확보할 수 있다. 실시형태 1과 비교하여, 실시형태 6에서는 압력 상승률 목표치에 충족하도록 저속 운전시의 회전 주파수를 조정하는 것이 특징이다. 이에 따라, 저속 기동 모드로부터 통상 운전 모드로 이행할 때에, 최고 회전 속도 이하의 회전 속도로 운전하기 때문에, 필요 이상의 속도로 충전하는 것을 방지할 수 있고, 또한, 최저 회전 속도로부터 최고 회전 속도로 급격하게 회전 속도가 상승할 때의 소음의 변화에 의한 사용자의 불쾌감을 저감하는 효과가 있다. 또한, 실시형태 5와 비교하여 계산이 용이하므로, 실장이 간단하다는 메리트도 있다.

또한, 실시형태 6에서는, 필요 이상으로 회전 속도를 올리지 않기 때문에, 저소음의 운전 시간이 비교적 길어진다. 또한, 압력 목표치(Pref)에서 통상 운전으로 전환하기 때문에, 최고 회전 속도로 운전할 필요도 없이, 보다 부드러운 소리로 공기 충전을 완료할 수 있다.

Claims

공기를 압축하는 압축기 본체와,
상기 압축기 본체를 구동하는 모터와,
상기 모터의 회전 속도를 제어하는 인버터와,
상기 인버터에 접속되는 제어 회로와,
상기 압축기 본체에 있어서 압축된 공기의 압력을 검출하는 압력 센서를 구비하여 이루어지는 공기 압축 장치로서,
상기 제어 회로는, 상기 공기 압축 장치를 기동할 경우에는, 상기 압축기 본체를 최고 회전 속도보다 낮은 저속 회전 주파수로 운전하는 저속 기동 모드로 운전하고, 상기 압력 센서에 있어서 검출한 압력치 및 기동으로부터의 경과 시간에 의거하여, 상기 저속 기동 모드로부터 최고 회전 주파수를 포함하여 주파수를 가변으로 해서 운전하는 통상 운전 모드로 전환하여, 상기 압축기 본체를 운전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공기 압축 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 압력 센서에서 검출한 압력치에 의해 산출한 압력 변화율이, 소정의 값보다 작을 경우에, 상기 저속 기동 모드로부터 상기 통상 운전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 공기 압축 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 공기 압축 장치의 기동으로부터 상기 저속 회전 주파수에 도달하기까지의 시간을 경과한 후에 상기 통상 운전 모드로 전환 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 공기 압축 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 압력 센서에서 검출한 압력치가, 압력 목표치에 도달하기까지의 예상 충전 시간이, 미리 설정된 목표 충전 시간보다 짧을 경우에, 상기 저속 기동 모드로부터 상기 통상 운전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 공기 압축 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 압력 센서에서 검출한 압력치가 압력 목표치에 도달했거나, 공기 압축 장치의 기동으로부터 소정 시간 경과했을 경우에, 상기 저속 기동 모드로부터 상기 통상 운전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 공기 압축 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 압력 센서에서 검출한 압력치에 의해 산출한 압력 변화율이, 소정의 값보다 작을 경우에, 압축기 본체의 회전 주파수를 소정치 증속(增速)시키고, 검출한 압력치가 압력 목표치에 도달했을 경우에, 상기 저속 기동 모드로부터 상기 통상 운전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 공기 압축 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 압력 센서에서 검출한 압력치가 압력 목표치에 도달하기까지의 예상 충전 시간이, 미리 설정된 목표 충전 시간보다 짧을 경우에, 압축기 본체의 회전 주파수를 상기 예상 충전 시간과 상기 목표 충전 시간에 의거하여 산출되는 회전 주파수가 되도록 증속시키고, 검출한 압력치가 압력 목표치에 도달했을 경우에, 상기 저속 기동 모드로부터 상기 통상 운전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 공기 압축 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 압력 센서에서 검출한 압력치에 의해 산출한 압력 변화율이 미리 설정된 압력 변화율의 목표치보다 작을 경우, 압축기 본체의 회전 주파수를 상기 산출한 압력 변화율과 상기 압력 변화율의 목표치에 의거하여 산출되는 회전 주파수가 되도록 증속시키고, 검출한 압력치가 압력 목표치에 도달했을 경우에, 상기 저속 기동 모드로부터 상기 통상 운전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 공기 압축 장치.
압축된 공기의 압력을 검출하고, 압축기 본체를 구동하는 모터의 회전 속도를 제어 가능한 공기 압축 장치를 제어하는 제어 방법으로서,
상기 공기 압축 장치를 기동할 경우에는, 상기 압축기 본체를 최고 회전 속도보다 낮은 저속 회전 주파수로 운전하는 저속 기동 모드로 운전하고, 상기 압력 센서에 있어서 검출한 압력치 및 기동으로부터의 경과 시간에 의거하여, 상기 저속 기동 모드로부터 최고 회전 주파수를 포함하여 주파수를 가변으로 해서 운전하는 통상 운전 모드로 전환하여, 상기 압축기 본체를 운전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제9항에 있어서,
검출된 압력치에 의해 산출한 압력 변화율이, 소정의 값보다 작을 경우에, 상기 저속 기동 모드로부터 상기 통상 운전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 공기 압축 장치의 기동으로부터 상기 저속 회전 주파수에 도달하기까지의 시간을 경과한 후에 상기 통상 운전 모드로 전환 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제9항에 있어서,
검출된 압력치가 압력 목표치에 도달하기까지의 예상 충전 시간이, 미리 설정된 목표 충전 시간보다 짧을 경우에, 상기 저속 기동 모드로부터 상기 통상 운전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제9항에 있어서,
검출된 압력치가 압력 목표치에 도달했거나, 공기 압축 장치의 기동으로부터 소정 시간 경과했을 경우에, 상기 저속 기동 모드로부터 상기 통상 운전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제9항에 있어서,
검출된 압력치에 의해 산출한 압력 변화율이, 소정의 값보다 작을 경우에, 압축기 본체의 회전 주파수를 소정치 증속시키고, 검출한 압력치가 압력 목표치에 도달했을 경우에, 상기 저속 기동 모드로부터 상기 통상 운전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제10항에 있어서,
검출된 압력치가 압력 목표치에 도달하기까지의 예상 충전 시간이 미리 설정된 목표 충전 시간보다 짧을 경우에, 압축기 본체의 회전 주파수를 상기 예상 충전 시간과 상기 목표 충전 시간에 의거하여 산출되는 회전 주파수가 되도록 증속시키고, 검출한 압력치가 압력 목표치에 도달했을 경우에, 상기 저속 기동 모드로부터 상기 통상 운전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.