(57)【要約】【課題】  コンプレッサにおける音圧レベルを一定に低減させつつ、駆動電流の電流値を一定値以下に維持すること。【解決手段】  エアコンプレッサは、圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段と、圧縮空気生成手段により生成された圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気生成手段を駆動させるためのモータ手段と、モータ手段の駆動量を制御する制御手段５、２０と、モータ手段の駆動に用いられる駆動電流値を検出する電流検出手段２８と、モータ手段の回転数を検出する回転数検出手段１８とを有している。制御手段５、２０は、電流検出手段２８により検出された駆動電流値に基づいて、モータ手段における目標回転数の値を増減して目標回転数の値の調整を行い、調整の行われた目標回転数と、回転数検出手段１８により検出されたモータ手段の回転数との回転数差に基づいて、モータ手段の駆動量制御を行う。【選択図】  図２
2010007537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段と、
該圧縮空気生成手段により生成された前記圧縮空気を貯留するタンク部と、
前記圧縮空気生成手段を駆動させるためのモータ手段と、
該モータ手段の駆動量を制御する制御手段と
前記モータ手段の駆動に用いられる駆動電流値を検出する電流検出手段と、
前記モータ手段の回転数を検出する回転数検出手段と
を有し、
前記制御手段は、前記電流検出手段により検出された駆動電流値に基づいて、前記モータ手段における目標回転数の値を増減して前記目標回転数の値の調整を行い、調整の行われた目標回転数と、前記回転数検出手段により検出された前記モータ手段の回転数との回転数差に基づいて、前記モータ手段の駆動量制御を行うこと
を特徴とするエアコンプレッサ。
【請求項２】
前記制御手段は、前記目標回転数が所定値以上である場合には、前記駆動電流値の値にかかわらず、前記目標回転数の値の増加処理を行わないこと
を特徴とする請求項１に記載のエアコンプレッサ。
【請求項３】
モータ手段の駆動量を制御する制御手段が、駆動する前記モータ手段の回転数と、前記モータ手段における目標回転数との回転数差に基づいて前記モータ手段の駆動量制御を行うモータ駆動制御方法において、
前記制御手段は、前記モータ手段の駆動に用いられる駆動電流値の値に基づいて、前記目標回転数の値を増減することを特徴とするモータ駆動制御方法。
【請求項４】
前記制御手段は、前記目標回転数が所定値以上である場合には、前記駆動電流値の値にかかわらず、前記目標回転数の値の増加処理を行わないこと
を特徴とする請求項３に記載のモータ駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコンプレッサおよびモータ駆動制御方法に関し、より詳細には、モータ手段を駆動させて圧縮空気を建築用の駆動工具に供給することが可能なエアコンプレッサおよびモータ手段に対するモータ駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮空気を利用した釘打機等の駆動工具を建築現場で利用する場合には、駆動工具に対して圧縮空気を供給するエアコンプレッサを設置する必要がある。エアコンプレッサは、モータ部を駆動させることによって圧縮空気生成部で圧縮空気を生成し、生成させた空気をタンク部に貯留することによって、所定圧力の圧縮空気を駆動工具に提供する構造となっている。ここで、エアコンプレッサは、一般的なコンセント（交流電源）用のプラグを備えており、プラグをコンセントに接続することによって、モータ部を駆動させるための駆動電力の供給を受けている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方で、作業現場等で使用される工具であって、コンセントを介して駆動電力の供給を受ける必要がある工具は、エアコンプレッサ以外にも多数存在する。しかしながら、各コンセントには、合計して使用可能な電力量が予め規定されており、使用可能な電流値を超えた場合にはコンセントへの電力供給を一時的に遮断するためのブレーカが通常設けられている。
【０００４】
ブレーカによる電力の遮断が行われると、同一コンセントに接続された全ての駆動工具の動作が停止されてしまうため、作業に支障が生ずる可能性が高い。そのため、使用可能な電流値を確認し、この使用可能な電流値以内に、接続された全ての駆動工具の使用電流値が収まるように注意する必要がある。また、電流値の確認を確実に行うためにも、各駆動装置の使用電流値が、駆動装置毎に予め設定される電流目標量で安定して維持されるように電流制御を行う必要がある。
【０００５】
しかしながら、エアコンプレッサで圧縮空気を生成する処理では、タンク部の圧力状態等によってモータ部の駆動負荷が変化することから、モータ部において使用される電流値も上下するおそれがあるという問題があった。このため、今日のエアコンプレッサでは、ブレーカによる電力の遮断が行われない一定の電流値以下に電流が維持されるように、電流値に基づくエアコンプレッサの駆動制御が行われている。
【０００６】
エアコンプレッサにおける負荷が重い場合、回転数に基づく制御を行うと回転数が安定しにくいため、電流値が大きく変動してしまうおそれがある。このため、電流値に基づく制御は、エアコンプレッサの負荷が重い場合に有効な制御であるといえる。一方で、エアコンプレッサの負荷が軽い場合には、回転数の変動が少なく、電流値が大きく変動してしまうおそれが少ないため、回転数に基づいて駆動制御を行う方法が用いられている。
【特許文献１】特開２００６−５４９４１号公報（第３頁〜第４頁、第６図参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、エアコンプレッサで圧縮空気を生成する処理では、タンク部の圧力状態等によってモータ部の駆動負荷が変化する。一般的に、タンク部の容量が大きい場合（例えば、タンク容量が１０リットルのエアコンプレッサ）の場合には、そのタンク容量の大きさから、図７に示すように、タンク部内の圧力を所定圧力（例えば４０ｋｇｆ／ｃｍ２）にするまである程度の時間（図７においては、約２５０秒）を要し、圧力値の上昇が緩やかに行われる。このため、大容量型のエアコンプレッサでは、エアコンプレッサにおける負荷状態変化もゆるやかとなり、電流値に基づいてモータ部の制御を行っても、回転数に基づいてモータ部の制御を行っても、モータの回転数変動が少ないため、製品の音圧レベルを一定を保つことが可能となる。
【０００８】
一方で、タンク部の容量の少ない小型タイプのエアコンプレッサ（例えば、タンク容量が２．５リットルのエアコンプレッサ）では、その容量が小さいことから、図７に示すように、タンク部内の圧力を所定圧力（例えば４０ｋｇｆ／ｃｍ２）にするまでの時間（図７においては、約１３０秒）が、大容量のエアコンプレッサの場合（図７においては、約２５０秒）に比べて短く、大容量のエアコンプレッサに比べて圧力値が急激に上昇（変動）するという特徴を有している。このため、小容量型のエアコンプレッサでは、エアコンプレッサにおける負荷状態が大きく変動する傾向があり、電流値に基づく制御から回転数に基づく制御に制御を移行する場合や、逆に、回転数に基づく制御から電流値に基づく制御に制御を移行する場合において、モータ部の回転が脈動してしまい、製品の音圧レベルが不安定に変動してしまう（例えば、うなりを生じてしまう）場合があった。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、エアコンプレッサにおける音圧レベルを一定に低減させつつ、駆動電流の電流値を一定値以下に維持することが可能なエアコンプレッサおよびモータ駆動制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係るエアコンプレッサは、圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段と、該圧縮空気生成手段により生成された前記圧縮空気を貯留するタンク部と、前記圧縮空気生成手段を駆動させるためのモータ手段と、該モータ手段の駆動量を制御する制御手段と、前記モータ手段の駆動に用いられる駆動電流値を検出する電流検出手段と、前記モータ手段の回転数を検出する回転数検出手段とを有し、前記制御手段が、前記電流検出手段により検出された駆動電流値に基づいて、前記モータ手段における目標回転数の値を増減して前記目標回転数の値の調整を行い、調整の行われた目標回転数と、前記回転数検出手段により検出された前記モータ手段の回転数との回転数差に基づいて、前記モータ手段の駆動量制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
エアコンプレッサにおけるモータ手段は、タンク部の圧縮空気の圧力値に応じて負担が変動するという特徴を有している。このように負荷が重い場合において積極的にモータ手段の駆動制御を行うと、負荷に応じてモータ手段における駆動電流値の急激な上昇を招いてしまい、ブレーカにより電力が遮断されてしまうおそれがある。このため、モータ手段の駆動制御を駆動電流値に基づいて制御することが望ましいが、駆動電流値に基づいてモータ手段の駆動制御を行うと、モータ手段の回転数変動が生じやすくなるため、回転数変動に伴う回転の脈動等が生じて、回転駆動に伴う音圧レベルの変動などが発生してしまうおそれがある。
【００１２】
このため、上述したように、駆動するモータ手段の回転数とモータ手段における目標回転数との回転数差に基づいてモータ手段の駆動量制御を行うことによって、モータ手段の回転数に応じた制御を行うことができるため、回転数の急激な変動を抑制することが可能となる。さらに、制御手段が、モータ手段の駆動に用いられる駆動電流値の値に基づいて目標回転数の値の調整を行うことにより、制御手段がモータ手段の回転数を中心としてモータ手段の駆動制御を行いつつ、補助的に駆動電流値に基づいてモータ手段の駆動量補正を行うことが可能となる。このため、回転数の急激な変動を抑制しつつ、駆動電流値の急激な上昇を防止することができ、騒音レベルの抑制と、駆動電流値の急激な変動防止という両方の効果を実現することが可能となる。
【００１３】
また、上記エアコンプレッサにおいて、前記制御手段は、前記目標回転数が所定値以上である場合には、前記駆動電流値の値にかかわらず、前記目標回転数の値の増加処理を行わないものであってもよい。
【００１４】
上述したように、前記モータ手段の駆動に用いられる駆動電流値の値に基づいて、前記目標回転数の値を増減することにより、制御手段がモータ手段の回転数を中心としてモータ手段の駆動制御を行いつつ、補助的に駆動電流値に基づいてモータ手段の駆動量補正を行うことが可能となる。しかしながら、目標回転数が所定値以上となっている場合においても、補助的な補正により目標回転数が増加されると、駆動する前記モータ手段の回転数と目標回転数とによる回転数の差が大きくなってモータ手段の駆動量制御が増大し、かえって急激な回転数変動を招いてしまうおそれがある。このため、目標回転数が所定値以上である場合には、駆動電流値の値にかかわらず、目標回転数の値の増加処理を行わないようにすることにより、回転数変動を効果的に防止することができ、騒音レベルの抑制を図ることが可能となる。
【００１５】
一方で、本発明に係るモータ駆動制御方法は、モータ手段の駆動量を制御する制御手段が、駆動する前記モータ手段の回転数と、前記モータ手段における目標回転数との回転数差に基づいて前記モータ手段の駆動量制御を行うモータ駆動制御方法において、前記制御手段が、前記モータ手段の駆動に用いられる駆動電流値の値に基づいて、前記目標回転数の値を増減することを特徴とする。
【００１６】
一般的に、モータ手段の駆動が行われる場合には、そのモータ手段に対する負荷に応じて回転数が変動するだけでなく、負荷に応じて駆動電流値の変動が生ずる。モータ手段における駆動電流値の急激な上昇を抑制するためには、モータ手段の駆動制御を駆動電流値に基づいて制御することが望ましいが、このように駆動電流値に基づいてモータ手段の駆動制御を行うと、モータ手段の回転数変動が生じやすくなるため、回転数変動に伴う回転の脈動等が生じて、回転駆動に伴う音圧レベルの変動などが発生してしまうおそれがある。
【００１７】
このため、上述したように、駆動するモータ手段の回転数とモータ手段における目標回転数との回転数差に基づいてモータ手段の駆動量制御を行うことによって、モータ手段の回転数に応じた制御を行うことができるため、回転数の急激な変動を抑制することが可能となる。さらに、制御手段が、モータ手段の駆動に用いられる駆動電流値の値に基づいて、目標回転数の値を増減することにより、制御手段がモータ手段の回転数を中心としてモータ手段の駆動制御を行いつつ、補助的に駆動電流値に基づいてモータ手段の駆動量補正を行うことが可能となる。このため、回転数の急激な変動を抑制しつつ、駆動電流値の急激な上昇を防止することができ、騒音レベルの抑制と、駆動電流値の急激な変動防止という両方の効果を実現することが可能となる。
【００１８】
また、上記モータ駆動制御方法において、前記制御手段は、前記目標回転数が所定値以上である場合には、前記駆動電流値の値にかかわらず、前記目標回転数の値の増加処理を行わないようにするものであってもよい。
【００１９】
上述したように、前記モータ手段の駆動に用いられる駆動電流値の値に基づいて、前記目標回転数の値を増減することにより、制御手段がモータ手段の回転数を中心としてモータ手段の駆動制御を行いつつ、補助的に駆動電流値に基づいてモータ手段の駆動量補正を行うことが可能となる。しかしながら、目標回転数が所定値以上となっている場合においても、補助的な補正により目標回転数が増加されると、駆動する前記モータ手段の回転数と目標回転数とによる回転数の差が大きくなってモータ手段の駆動量制御が増大し、かえって急激な回転数変動を招いてしまうおそれがある。このため、目標回転数が所定値以上である場合には、駆動電流値の値にかかわらず、目標回転数の値の増加処理を行わないことにより、回転数変動を効果的に防止することができ、騒音レベルの抑制を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るエアコンプレッサおよびモータ駆動制御方法によれば、駆動するモータ手段の回転数と、モータ手段における目標回転数との回転数差に基づいてモータ手段の駆動量制御を行うことによって、モータ手段の回転数に応じた制御を行うことができるため、回転数の急激な変動を抑制することができる。さらに、制御手段が、モータ手段の駆動に用いられる駆動電流値の値に基づいて、目標回転数の値を増減するので、制御手段がモータ手段の回転数を中心としてモータ手段の駆動制御を行いつつ、補助的に駆動電流値に基づいてモータ手段の駆動量補正を行うことが可能となる。このため、回転数変動を抑制しつつ、駆動電流値の急激な上昇を防止することができ、騒音レベルの抑制と、駆動電流値の急激な変動防止という両方の効果を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係るエアコンプレッサについて、図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図１は、エアコンプレッサの概略構成を示したブロック図である。エアコンプレッサ１は、タンク部２と、圧縮空気生成部（圧縮空気生成手段）３と、モータ部（モータ手段）４と、制御回路部（制御手段）５とによって概略構成されている。
【００２３】
タンク部２は、圧縮空気を貯留するための貯留タンク８を有している。貯留タンク８には、圧縮空気生成部３により生成された一定圧力の圧縮空気が蓄えられており、通常３．５ＭＰａ〜４．３ＭＰａ程度の圧力に維持されている。
【００２４】
また、本実施の形態に係る貯留タンク８は、容量が２．５リットルに規定されている。この容量は、大型の貯留タンクを備える一般的なエアコンプレッサのタンク容量１０リットルよりも小容量となっている。
【００２５】
貯留タンク８には、複数の圧縮空気取出口９が設けられている。本実施の形態においては、高圧の圧縮空気を取り出すための高圧取出口９ａと、常圧の圧縮空気を取り出すための常圧取出口９ｂとが設けられている。各取出口９ａ、９ｂには、それぞれの取出口９ａ、９ｂより得られる圧縮空気を所望の圧力に減圧させるための減圧弁１０ａ、１０ｂが設けられており、高圧取出口９ａでは、減圧弁１０ａによって取り出される圧縮空気の圧力が１．５ＭＰａ〜２．５０ＭＰａ程度に減圧され、常圧取出口９ｂでは、減圧弁１０ｂによって取り出される圧縮空気の圧力が０．７ＭＰａ〜１．５ＭＰａ程度に減圧される。
【００２６】
貯留タンク８内の圧縮空気は、上述したように通常３．５ＭＰａ〜４．３ＭＰａ程度の圧力に維持されるため、高圧取出口９ａから取り出される圧縮空気も常圧取出口９ｂから取り出される圧縮空気も、上述した所望の圧力を減圧弁１０ａ、１０ｂによって維持することが可能となる。また、各取出口９ａ、９ｂには、減圧弁１０ａ、１０ｂにより減圧された圧縮空気を釘打機等の駆動工具に供給するために、エアホース（図示省略）を着脱することが可能となっている。
【００２７】
圧縮空気生成部３は、シリンダ内に設けられるピストンを往復運動させ、シリンダの吸気弁からシリンダ内に引き込まれた空気を圧縮することによって圧縮空気を生成する構造を備えている。圧縮された空気は、連結パイプ１４を介してタンク部２の貯留タンク８へと供給される。
【００２８】
モータ部４は、圧縮空気生成部３のピストンを往復運動させるための駆動力を発生させる役割を有している。モータ部４には、駆動力を発生させるためのステータ１６とロータ１７とが設けられている。ステータ１６には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線１６ａ、１６ｂ、１６ｃが形成されており、これらの巻線１６ａ〜１６ｃに対して電流を流すことによって回転磁界が形成される。
【００２９】
ロータ１７は、永久磁石によって構成されており、ステータ１６の巻線１６ａ、１６ｂ、１６ｃを流れる電流によって形成される回転磁界により、ロータ１７の回転が行われる。また、モータ部４には、ロータ１７の回転を検出するための回転数検出部（回転数検出手段）１８が設けられている。回転数検出部１８には、ホールＩＣが設けられており、このホールＩＣを用いてロータ１７における磁界の変化を検出することによってロータ１７の回転数を検出する。
【００３０】
制御回路部５は、図２に示すように、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ：Micro Processing Unit、制御手段）２０と、コンバータ回路２１と、インバータ回路２２とによって概略構成されている。
【００３１】
コンバータ回路２１は、整流回路２４と昇圧回路２５と平滑回路２６とにより概略構成されており、このコンバータ回路２１によっていわゆるＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御が実行される。ここで、ＰＡＭ制御とは、コンバータ回路２１によって出力電圧のパルスの高さを変化させることにより、モータ部４の回転数を制御する方法である。一方で、インバータ回路２２では、いわゆるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御が実行される。ＰＷＭ制御とは、出力電圧のパルス幅を変化させてモータ部４の回転数を制御させる方法である。
【００３２】
ＰＡＭ制御は、ＰＷＭ制御に比べて、モータ部４における低回転時の効率低下が少なく、電圧を上げることによって高回転にも対応することが可能であるという特性を有しているため、高出力時および定常運転時に主として用いられる制御方法である。一方で、ＰＷＭ制御は、起動時や電圧低下時などにおいて主として用いられる制御方法である。マイクロプロセッサ２０は、エアコンプレッサ１の運転状態に応じて、コンバータ回路２１によるＰＡＭ制御とインバータ回路２２によるＰＷＭ制御とを好適に切り替えて制御を実行する。
【００３３】
コンバータ回路２１の整流回路２４および平滑回路２６は、エアコンプレッサ１の駆動源となる交流電源２９を整流・平滑することによって直流電圧に変換する役割を有している。昇圧回路２５の内部には、スイッチング素子２５ａが設けられており、マイクロプロセッサ２０の制御命令に応じて直流電圧の振幅制御を行う役割を有している。昇圧回路２５は、マイクロプロセッサ２０のＰＡＭ命令を受けた昇圧コントローラ２７を介して制御されている。
【００３４】
なお、コンバータ回路２１の整流回路２４と昇圧回路２５との間には、電流検出部（電流検出手段）２８が設けられている。電流検出部２８において検出された電流値は、マイクロプロセッサ２０に出力される構造となっている。
【００３５】
インバータ回路２２は、コンバータ回路２１によって変換された直流電圧のパルスを一定周期で正負変換させるとともに、パルス幅を変換させることによって直流電圧を擬似的な正弦波を備える交流電圧に変換する役割を有している。このパルス幅を調整することによって、上述したようにモータ部４の回転制御を行うことが可能となる。マイクロプロセッサ２０は、モータ部４の操作量（制御量）を調整することによってインバータ回路２２の制御を行う。
【００３６】
マイクロプロセッサ２０は、コンバータ回路２１およびインバータ回路２２の駆動制御を行うことによって、タンク部２の圧縮空気の圧力を３．５ＭＰａ〜４．３ＭＰａに安定させるための制御手段である。マイクロプロセッサ２０は、演算処理ユニット（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、ワークメモリ等の一時記憶領域として利用されるＲＡＭ（Random Access Memory）、後述する制御処理プログラム（図４参照、本発明に係るモータ駆動制御方法を示すプログラム）等が記録されるＲＯＭ（Read Only Memory）等の機能が、１チップのＬＳＩにより実現されたものである。
【００３７】
マイクロプロセッサ２０には、回転数検出部１８によって検出されたモータ部４（より詳細にはロータ１７）の回転数情報（駆動回転数の情報）が入力されると共に、電流検出部２８で検出された電流値情報（駆動電流値の情報）が入力される。一方でマイクロプロセッサ２０は、制御情報（ＰＡＭ命令、ＰＷＭ命令）をコンバータ回路２１およびインバータ回路２２に対して出力することが可能な構成となっている。コンバータ回路２１およびインバータ回路２２では、マイクロプロセッサ２０によって出力された制御情報に基づいて、モータ部４の駆動制御を実行する。
【００３８】
マイクロプロセッサ２０は、昇圧コントローラ２７にＰＡＭ命令を出力することによって、昇圧コントローラ２７を介して昇圧回路２５のスイッチング素子２５ａを制御して、コンバータ回路２１の駆動制御を行う。また、同様に、マイクロプロセッサ２０は、インバータ回路２２に対してＰＷＭ命令を出力することによってインバータ回路２２の制御を行う。
【００３９】
但し、上述したように、ＰＡＭ制御は高出力時および定常運転時に主として用いられる制御方法であり、ＰＷＭ制御は、起動時や電圧低下時などにおいて主として用いられる制御方法である。このため、マイクロプロセッサ２０は、エアコンプレッサ１の起動時には、インバータ回路２２のｄｕｔｙ値を２０％から１００％へと徐々に増加させることによって円滑にエアコンプレッサ１（モータ部４）の駆動状態を立ち上げる制御を行い、インバータ回路２２の出力電圧が所定電圧値（例えば２００Ｖ）に到達するか、またはモータ部４の回転数が所定回転数（例えば、３０００ｒｐｍ）に到達した場合に、ＰＷＭ制御のｄｕｔｙ値を１００％に固定した状態で、ＰＡＭ命令をコンバータ回路２１に出力してＰＡＭ制御によるモータ部４の駆動制御を行う。
【００４０】
マイクロプロセッサ２０では、ＰＡＭ制御またはＰＷＭ制御を行う場合、電流検出部２８により検出される駆動電流値と、回転数検出部１８により検出されるモータ部４の駆動回転数とに基づいて、目標とするモータの回転数（目標回転数）との回転数差を求め、求められた回転数差を補うようにしてコンバータ回路２１およびインバータ回路２２の操作量を決定して、モータ部４の駆動制御を行う。
【００４１】
図３は、実施の形態に係るエアコンプレッサ１のように、貯留タンク８の容量が小容量であるエアコンプレッサと、貯留タンクの容量が大型である従来から知られるエアコンプレッサとの負荷変動状態を示したグラフである。
【００４２】
既に図７を示して説明したように、小容量の貯留タンクを備えたエアコンプレッサ１では、そのタンク容量が小さいことから、貯留タンク８のタンク内圧力状態に応じて負荷状態が急激に変化して、回転数の変動を生じる傾向がある。
【００４３】
具体的には、図３に示すように、小容量の貯留タンクを備えたエアコンプレッサでは、タンク内圧力が１．２ＭＰＡ（約１２．２ｋｇｆ／ｃｍ２）を超えた辺り（図３のＡ点）から急激に負荷が増して回転数が減少し始め、一方で４．０ＭＰａ（約４０．７８８ｋｇｆ／ｃｍ２）を超えた辺り（図３のＢ点）から急激に負荷が軽減されて回転数が上昇する傾向がある。このＡ点（タンク内圧力値が１．２ＭＰａ辺り）は、モータ部４の駆動制御が、回転制御から電流制御に切り替えられるポイントに該当し、また、Ｂ点（タンク内圧力値が４．０ＭＰａ辺り）は、モータ部４の駆動制御が、電流制御から回転制御に切り替えられるポイントに該当する。このように、電流制御および回転制御を切り替えて、モータ部４の駆動制御を行う方法では、この２点のポイント（Ａ点およびＢ点）において回転数が大きく変動してしまい、モータ部４の駆動騒音（駆動音圧変動）が顕著に発生してしまうという問題ある。なお、４．０ＭＰａを超えた辺りから急激に負荷が軽減されるのは、貯留タンク８内の圧縮効率が下がって空気の圧縮量が減少してモータ部４が空回りする傾向にあるためである。
【００４４】
一方で、図３に示すように、大容量の貯留タンクを備えた従来のエアコンプレッサでは、小容量の貯留タンク８を備えたエアコンプレッサ１とは異なり、タンク内圧力値に連動して緩やかに負荷が軽減されて回転数が減少する傾向がある。従って、大容量の貯留タンクを備えたエアコンプレッサでは、小容量の貯留タンク８を備えたエアコンプレッサ１とは異なり、モータ部４の回転数変動に伴う騒音が生じにくいという傾向がある。
【００４５】
このため、本実施の形態に係る制御回路部５のマイクロプロセッサ２０では、回転数検出部１８により検出される回転数情報に基づいたモータ部４の駆動制御を制御の中心としつつ、電流検出部２８により検出された電流値に基づいて補助的に目標回転数の補正を行うことにより、モータ部４の駆動制御を行うことを特徴とする。
【００４６】
図４は、制御回路部５のマイクロプロセッサ２０が、コンバータ回路２１およびインバータ回路２２の操作量を決定する処理を示したフローチャートである。このフローチャートに基づく処理は、４０ミリセカンド毎に周期的に実行される。
【００４７】
マイクロプロセッサ２０は、まず、回転数検出部１８より現在のモータ部４の回転数を求める（ステップＳ．１）。次にマイクロプロセッサ２０は、電流検出部２８より、現在の電流値を取得する（ステップＳ．２）。そして、マイクロプロセッサ２０は、電流検出部２８より取得した電流値の値が９．５Ａより上か否かの判断を行う（ステップＳ．３）。
【００４８】
本実施の形態では、電流値が１０Ａを超える値まで上昇してしまうことを防止するために、１０Ａよりも低い値である９．５Ａを閾値として設定している。このため、この電流値の値は、許容される電流値の上限値によって変更することが可能である。
【００４９】
電流値が９．５Ａよりも上の値であった場合（ステップＳ．３においてＹｅｓの場合）、マイクロプロセッサ２０は、目標回転数を１だけ減少させる（ステップＳ．４）。ここで、目標回転数とは、エアコンプレッサ１の駆動状態に応じて最適とされるモータ部４の回転数を示したものであり、本実施形態に係るエアコンプレッサ１では、安定した状態でモータ部４の駆動が行われる目標回転数として、３３００回転の値が設定されている。マイクロプロセッサ２０では、後述するステップＳ．７に示すように、この目標回転数と現実のモータ部４の回転数との差分を算出し、この差分に応じてコンバータ回路２１およびインバータ回路２２の操作量を決定する。
【００５０】
電流値が９．５Ａよりも高い値となる場合に、マイクロプロセッサ２０が目標回転数を下げることによって、間接的に電流値に基づくモータ部４の駆動量補正を行うことが可能となる。従って、マイクロプロセッサ２０では、直接電流値に基づいてモータ部４の駆動量を制御することなく、間接的に電流値に基づく駆動量制御を行うことができる。また、この補正により、モータ部４の駆動量が低減されるので、モータ部４の回転数上昇などに伴う電流値の上昇を抑制することができ、結果として駆動電流が一定に保たれるように制御を行うことが可能となる。
【００５１】
目標回転数を１だけ下げる処理を行った場合（ステップＳ．４）、あるいは、電流検出部２８より求めた電流値の値が９．５Ａ以下であった場合（ステップＳ．３においてＮｏの場合）、マイクロプロセッサ２０は、取得した電流値が９．３Ａより下の値であって、かつ、目標回転数が３３００回転よりも下であるか否かの判断を行う（ステップＳ．５）。
【００５２】
取得した電流値が９．３Ａより下の値であって、かつ、目標回転数が３３００回転よりも下である場合（ステップＳ．５においてＹｅｓの場合）、マイクロプロセッサ２０は、目標回転数の値を１だけ増加させる（ステップＳ．６）。このように、電流検出部２８により検出された電流値が９．３Ａよりも低い値となる場合には、目標回転数の値を増加させることにより電流値の上昇を促し、電流値が９．３Ａ〜９．５Ａ近辺で安定した電圧値となるようにモータ部４の駆動制御を行うことが可能となる。
【００５３】
なお、電流検出部２８により検出された電流値が９．３Ａよりも低い値となる場合であっても、目標回転数が３３００回転以上の値である場合には、目標回転数の増加処理は行われない。これは、目標回転数が３３００回転以上である場合において、目標回転数をそれ以上に増加させてしまうと、増加された目標回転数の値に応じてモータ部４の駆動量が急激に増加してしまい、かえって急激な回転数変動を招いてしまうおそれがあるためである。従って、マイクロプロセッサ２０は、検出された電流値のみに基づいて目標回転数を調整するのではなく、目標回転数の設定値が適切な値であるか否かを考慮した上で目標回転数の増加制御を行っている。この点からも、図４に示す処理は、電流値を主としてモータ部４の制御を行うのではなく、回転数を主としてモータ部４の制御を行う処理であると理解することができる。
【００５４】
目標回転数の値を１だけ増加させた場合（ステップＳ．６）、あるいは、取得した電流値が９．３Ａより下の値でない場合、あるいは、目標回転数が３３００回転よりも下でない場合（ステップＳ．５においてＮｏの場合）、マイクロプロセッサ２０は、ステップＳ．１において回転数検出部１８より求めたモータ部４の回転数と、目標回転数との差分を算出し、算出された回転数の差分に基づいて、コンバータ回路２１およびインバータ回路２２の操作量を算出する（ステップＳ．７）。
【００５５】
このようにして決定された操作量に基づいて、コンバータ回路２１およびインバータ回路２２が適宜操作され、モータ部４が適切に駆動制御されることになる。この処理（ステップＳ．７）の後、マイクロプロセッサ２０は、図４に示す処理を終了する。そして、また４０ミリセカンド毎に、定期的に同様の処理を繰り返し実行する。
【００５６】
図５は、図４に示すように、電流値に応じて目標回転数を増減させてモータ部４を駆動させた場合（この方法を、本実施例の制御とする）と、従来より用いられているように、回転制御と電流制御とを切り替えることによりモータ部４を駆動させる場合（この方法を従来の制御とする）とにおける、モータ部４の回転数と貯留タンク８内の圧力状態との変化とを対比したグラフである。
【００５７】
図５に示すように、本実施例の制御（電流値に応じて目標回転数を増減させてモータ部を駆動させた場合）では、タンク内圧力が１．２ＭＰＡ（約１２．２ｋｇｆ／ｃｍ２）を超えた辺り（Ａ点）において、従来の制御方法のように急激に回転数が減少してしまうことがなく、緩やかに回転数が減少することなる。また同様に、タンク内圧力が４．０ＭＰａ（約４０．７８８ｋｇｆ／ｃｍ２）を超えた辺り（Ｂ点）においても、従来の制御方法により制御される場合に比べて、モータ部４の回転数の上昇が緩やかとなっている。このように、本実施例の制御方法を用いてモータ部４の駆動制御を行うことによって、この２点（Ａ点およびＢ点）における回転数の変動、さらにＡ点からＢ点における回転数の変動も従来よりも低減させることができるので、モータ部４の回転数変動に伴う駆動騒音（駆動音圧変動）を低減させることが可能となる。
【００５８】
図６（ａ）は、本実施例の制御および従来の制御を用いた場合における、モータ部４の電流値変化と貯留タンク８内の圧力値変化とを対比して示したグラフである。図６（ａ）に示すように、従来の制御を用いても本実施例の制御を用いても、貯留タンク８内の圧力値が１５ＭＰａ以上となった場合（図のＣ点）に、電流値を９．５Ａ前後で安定した状態に維持することが可能となる。このため、本実施例の制御を用いた場合であっても、急激にエアコンプレッサ１の電流値が上昇してしまうことを防止することができ、意図しないブレーカの遮断等を回避することが可能となる。
【００５９】
さらに、図６（ｂ）は、従来の制御および本実施例の制御を用いた場合における、貯留タンク８内の圧力値上昇の時間変化を示したグラフである。図６（ｂ）に示すように、従来の制御を用いても本実施例の制御を用いても、貯留タンク８における充填処理時間に変化が生じないため、従来の制御と同様の感覚で、本実施例の制御を用いてエアコンプレッサ１を使用することが可能となる。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態に係るエアコンプレッサ１では、従来のように回転制御と電流制御とで切り替えるのではなく、回転制御を中心としてモータ部４の駆動制御を行うので、回転数の急激な変動を抑制することができる。このため、エアコンプレッサ１の起動時やエアー工具の使用時などにおいて貯留タンク８内の圧力値が変動した場合であっても、モータ部４の回転数の変動を低減させることができ、駆動騒音（音圧レベルの変動）を抑制することが可能となる。
【００６１】
また、本実施の形態に係るエアコンプレッサ１では、検出される電流値に応じてモータ部４の目標回転数の増減処理を行うので、電流値に基づいて補助的にモータ部４の駆動量修正を行うことが可能となる。このため、回転制御を中心としてモータ部４の駆動制御を行いつつ、電流値が所定値以上まで上昇してしまうことを効果的に抑制することが可能となる。
【００６２】
以上、本発明に係るエアコンプレッサおよびモータ駆動制御方法について、図面を用いて詳細に説明を行ったが、本発明に係るエアコンプレッサおよびモータ駆動制御方法は、上述したものに限定されるものではない。いわゆる当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。
【００６３】
例えば、図４に示すフローチャートでは、ステップＳ．３において電流値が９．５Ａより上の値であるか否かを判断し、ステップＳ．５において電流値が９．３Ａよりも下の値であるか否かを判断する構成としたが、既に説明したように、この電流値の値は、必ずしも図４に示した値に限定されるものではなく、異なる値を判断基準値として用いてもよい。
【００６４】
また、同様に、図４に示すフローチャートでは、ステップＳ．５において目標回転数が３３００回転より下であるか否かを判断する構成としたが、目標回転数の判断値は３３００回転には限定されず、異なる回転数を基準として判断するものであってもよい。
【００６５】
また、上述した本実施の形態では、本発明に係るモータ駆動制御方法を、エアコンプレッサ１に用いる場合について説明を行ったが、本発明に係るモータ駆動制御方法は、必ずしもエアコンプレッサ１のモータ部４の駆動制御だけには限定されず、他の製品におけるモータ手段の駆動制御にも用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施の形態に係るエアコンプレッサの概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係るエアコンプレッサの制御回路部を示すブロック図である。
【図３】貯留タンクの容量が小容量であるエアコンプレッサと、貯留タンクの容量が大容量であるエアコンプレッサとの負荷変動状態を示したグラフである。
【図４】実施の形態に係るマイクロプロセッサの処理内容（モータ駆動制御方法）を示したフローチャートである。
【図５】電流値に応じて目標回転数を増減させてモータ部を駆動させた場合と、回転制御と電流制御とを切り替えることによりモータ部を駆動させる場合とにおける、モータ部の回転数と貯留タンク内の圧力状態との変化を対比したグラフである。
【図６】（ａ）は、本実施例の制御を用いた場合と従来の制御を用いた場合とにおける、モータ部の電流変化と貯留タンク内の圧力値変化とを対比して示したグラフであり、（ｂ）は、本実施例の制御を用いた場合と従来の制御を用いた場合とにおける、貯留タンク内の圧力値上昇の時間変化を示したグラフである。
【図７】貯留タンクの容量が小容量であるエアコンプレッサと、貯留タンクの容量が大容量であるエアコンプレッサとにおける貯留タンク内の圧力上昇の時間経過を示したグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１     …エアコンプレッサ
２     …タンク部
３     …圧縮空気生成部（圧縮空気生成手段）
４     …モータ部（モータ手段）
５     …制御回路部（制御手段）
８     …（タンク部の）貯留タンク
９     …圧縮空気取出口
９ａ   …（圧縮空気取出口の）高圧取出口
９ｂ   …（圧縮空気取出口の）常圧取出口
１０ａ、１０ｂ  …減圧弁
１４   …連結パイプ
１６   …（モータ部の）ステータ
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ  …（ステータの）巻線
１７   …ロータ
１８   …（モータ部の）回転数検出部（回転数検出手段）
２０   …マイクロプロセッサ（制御手段）
２１   …コンバータ回路
２２   …インバータ回路
２４   …（コンバータ回路の）整流回路
２５   …（コンバータ回路の）昇圧回路
２５ａ  …（昇圧回路の）スイッチング素子
２６   …（コンバータ回路の）平滑回路
２７   …昇圧コントローラ
２８   …電流検出部（電流検出手段）
２９   …交流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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