(57)【要約】  螺旋型スクリューモーターコンプレッサ（Ｋ）が、圧力容器（Ｔ）に対して作用するのに適し、その圧力（Ｐ）を最低圧力（Ｐ２）と最高圧力（Ｐ１）との間で変化させることができ、また前記コンプレッサが電動モーター（Ｍ）によって駆動される。電動モーター（Ｍ）が、圧力容器（Ｔ）の圧力間隔（Ｐ）によって画定された一つの動作範囲において、モーターはモーターのトルクの半分で、前記モーターの速度を少なくとも6％増えるような特性を有することを特徴とする。また好ましくはコンプレッサ（Ｋ）が内容積係数に関して最適であり、コンプレッサ（Ｋ）の圧力が開放時にP2＋0.85＊（P1−P2）よりも低い。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器（Ｔ）に対して作用するのに適し、その圧力（Ｐ）を最低圧力（Ｐ２）と最高圧力（Ｐ１）との間で変化させることができる螺旋型スクリューモーターコンプレッサ（Ｋ）であり、更に電動モーター（Ｍ）によって駆動される前記コンプレッサ（Ｋ）において、
圧力容器（Ｔ）の圧力間隔（Ｐ）によって画定された動作範囲において、モーターはモーターのトルクの半分で、前記モーターの速度を少なくとも6％増えるような特性を有することを特徴とするコンプレッサ（Ｋ）。
【請求項２】
電動モーター（Ｍ）が、前記モーターのトルクの半分で多くて100％まで前記モーターの速度を増すことを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサ（Ｋ）。
【請求項３】
電動モーター（Ｍ）が、整流子モーターであることを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサ（Ｋ）。
【請求項４】
コンプレッサ（Ｋ）の圧力が開放時にP2＋0.85＊（P1−P2）よりも低いように、コンプレッサ（Ｋ）が内容積係数に関して最適であることを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサ（Ｋ）。
【請求項５】
コンプレッサ（Ｋ）が内容積係数に関して最適であり、コンプレッサ（Ｋ）の圧力が圧力容器において開放時に最低作業圧力Ｐ２であることを特徴とする請求項４に記載のコンプレッサ（Ｋ）。
【請求項６】
コンプレッサ（Ｋ）が内容積係数に関して最適であり、コンプレッサ（Ｋ）の圧力が圧力容器において開放時に最低作業圧力Ｐ２よりも低いことを特徴とする請求項４に記載のコンプレッサ（Ｋ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度調節式の螺旋型スクリューモーターコンプレッサに関するもので、そのスクリューモーターコンプレッサは、圧力容器に対して適切に作用し、圧力Ｐがコンプレッサの作業範囲内にあって、最低圧力と最高圧力の間で変化させることができる。コンプレッサは、電動モーターによって駆動される。
【背景技術】
【０００２】
圧力の変化が小さいことは、圧力容器またはアキュムレータタンクのようなものでは望ましい。これは、大きなアキュムレータタンクの場合、高周波始動停止制御機器またはモーターの速度（r.p.m）を調節することによって達成できる。
【０００３】
コンプレッサの速度制御は、電力10〜30kWに下げられた大電力モーターによって駆動されるエアコンプレッサに関して一般的に利用されている。コンプレッサの速度は、電子制御手段によって制御されている。10〜30kWよりも小電力または極小電力のモーターのように低能力なモーターによって駆動されるコンプレッサに関して、電子回路をベースにしたコンプレッサ速度制御は経済的に採用されていない。これは制御電子部品が、コンプレッサ速度制御によるエネルギーの節約には極端に高価であるためである。しかし速度制御コンプレッサの電力に関して前記10〜30kWの下限が、エネルギー消費の増加とともに、下がり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧力容器内の圧力を制御する高度な方法は、容器内に圧力センサーを使用することであって、圧力センサーは適切な制御手段により、容器内の圧力がその最大値に到達した時にコンプレッサモーターをスイッチオフにし、容器内の圧力が予定の最小値に到達した時にモーターをスイッチオンにするように機能する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
典型的な非同期モーターを使用すると、そのような制御は圧力容器を最高圧力に急速に満たすことになる。消費量が多いか、圧力容器が比較的小さいと、モーターを周期的にスイッチオンにしたり、スイッチオフにしたりする。そのように周期的なモーターの始動は、モーターの有効な寿命をかなり顕著に短くする。
【発明の効果】
【０００６】
エネルギー節約に加えて、速度制御の目的はコンプレッサが作用するバッファタンクを従来例よりもかなり小さくすることである。速度を制御できないコンプレッサが、大きなバッファタンクをと大きなタンクを収容する空間を必要とするので、高額な投資費用を背負っている
【０００７】
シンプルな応用、スクリュードライバー、塗装スプレー及び他の様々な手持工具に使用できる小型の速度制御コンプレッサが必要とされている。
【０００８】
それに関して本発明の目的は、モーターが前記の最小電力よりも相当小さな電力を有し、その速度を少なくとも一つの作動範囲内で高価な制御機器なしでも制御できる、モーター駆動コンプレッサを提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この目的は本発明によると、速度が所定の作動範囲内でトルクまたはモーメント値に充分依存したモーターによって駆動されるコンプレッサで達成される。好ましい実施形態は従属の請求項により明らかである。
【実施例】
【００１０】
本発明を、添付図面を参照して更に詳しく記載する。
【００１１】
螺旋型スクリューコンプレッサの構造及び動作要旨の簡潔な説明を、図１及び図２を参照して行う。
【００１２】
互いに噛み合う一対のスクリューローター１０１、１０２が、二つの端壁１０３、１０４によって画定され且つ、前記二つの端壁の間に延びる円筒壁１０５を含む作業空間で回転するように備えられている。円筒状壁１０５が、図２に示されているように、互いに交差する二つのシリンダーの形状に大体対応する形状を有している。各ローター１０１、１０２が個々に、多数のローブ１０７及び１０７と、ローターに沿った螺旋型の線で延びる個々の中間溝１１１及び１１２を備えている。一方のローター１０１が雄型ローターであり、ピッチ円の外に配置された各ローブ１０６の主要部を備え、他方のローター１０２が雌型ローターであり、ピッチ円の内に配置された各ローブ１０７の主要部分を備えている。雌型ローター１０２が通常、雄型ローター１０１よりも多くのローブを有する。典型的な組み合わせの一つで、雄型ローター１０１が四個のローブを有し、雌型ローター１０２が六個のローブを有する。
【００１３】
圧縮されるガス、通常空気が、入口ポート１０８を介してコンプレッサの作業空間に送られ、ローターと作業空間の壁との間に形成されたＶ型作業チャンバにて圧縮される。ローター１０１、１０２が回転すると、各作業チャンバが図１において右側へ移動する。よってそのサイクルの最後の部分で作業チャンバの寸法が、連続して減り、その結果入口ポートとの連通が遮断される。それによってガスが圧縮され、圧縮状態でコンプレッサから出口ポート１０９を介して排出される。出口圧力と入口圧力との割合は、入口ポート１０８との連通が遮断された直後の作業チャンバの寸法と、チャンバが出口ポート１０９と連通し始めた時の前記チャンバの寸法との間の本質的な寸法の関連性によって、決定される。
【００１４】
図３は、好ましくは螺旋型スクリューコンプレッサであるコンプレッサＫを図示しており、それはシャフトまたは軸１を介してモーターＭによって駆動される。コンプレッサが入口ポート６を具備し、その中に入口ライン２が繋がっている。ライン２は空気をコンプレッサに入れるチェック弁３に繋がって、空気を逆方向に流さないようにしている。コンプレッサが、その他端部に、ライン４を介して圧力タンクＴに接続される出口ポート７を有している。圧縮空気によって駆動される一つかそれ以上の工具Ｖに、タンクＴからライン５を介して圧力を供給する。タンクが圧力センサー９を備え、圧力センサーはモーターの始動及び停止を制御するために機能する制御手段８に、送信ライン１０を介して接続されている。
【００１５】
タンクＴ内の圧力が、最高圧力Ｐ１と最低圧力Ｐ２との間で変化し得る。タンク内の圧力が前記最高圧力Ｐ１に達するまで、モーターＭがコンプレッサＫを駆動し、その際にモーターＭがスイッチオフにされる。タンクＴ内の圧力が、最低圧力Ｐ２に下がると、モーターＭが再始動して再びコンプレッサを駆動させ、それにより圧縮空気をタンクＴに送る。チェック弁３が、圧縮空気をタンクからコンプレッサＫ及び入口ライン２を介して戻らないようにしている。
【００１６】
図４は、非同期モーターの回転速度を関数として、トルク曲線をグラフで表している。軸には目盛りが付いていない。モーターが、トルクＭ２Ａに関して速度Ｎ４を有している。モーターのトルクがＭ１Ａに増えると、モーター速度がＮ３に落ちる。この非同期モーターとの関係が、前記モーターの一作業範囲において少なくともほぼ直線状である。よって非同期モーターが、比較的大きなトルクの増加ΔMk＝（M1A−M2A）すると、比較的小さなモーター速度の減少を誘発するという特性を有している。
【００１７】
非同期モーターの特性によって、タンク圧力が圧力Ｐ２に落ちると、モーターが始動し、それによってコンプレッサが空気を圧縮し始める。モーターのトルクをＭ２ＡからＭ１Ａに上げるために速度の小さな増加が必要なので、コンプレッサがこのトルク範囲における殆ど最大容量で作動する。この結果、タンク圧力が急速に増加する。よって非同期モーターによって駆動されるコンプレッサは、タンク内で所望の最高圧力に到達する際に、コンプレッサの動作時間が短い。タンクの圧力を下げることに関連して比較的少量だけの空気が、比較的短い時間の周期で消費される。これにより、タンクの圧力を所望の圧力範囲内に保つため、モーターを頻繁に始動させる。モーターを頻繁に始動及び停止させるモーメントが、例えばモーター巻線の過熱により、モーターの有効寿命をかなり短くしている。
【００１８】
図４に類似した図５は、モーター速度を関数としてトルク曲線をグラフで示している。図５に示されている曲線は、整流子モーターに関連している。図５に示されている軸には目盛りが付いていない。図５におけるトルクＭ１Ｋ及びＭ２Ｋは、図４におけるトルクＭ１Ａ及びＭ２Ａに対応している。整流子モーターは、トルクＭ２Ｋに関して速度Ｎ２を有する。前記モーターのトルクがＭ１Ｋに増加すると、モーターのr.p.m.が、Ｎ１に落ちる。この関係は、作業範囲における整流子に関して少なくともほぼ直線である。このモーターの場合、トルクの比較的大きな増加ΔMK＝（M1A−M2A）が、モーター速度を比較的大きく減らす。
【００１９】
整流子モーターの特性により、モーターが始動すると、タンクの圧力がＰ２Ｋに落ちる（図３参照）、それと共にコンプレッサが空気を圧縮し始める。モーターのトルクをＭ２ＫからＭ１Ｋに増やすのに必要な、r.p.m.またはモーター速度の充分な増加に関連して、それは非同期モーターで必要とされるよりも、最高圧力に到達するために充分長い時間周期にわたってコンプレッサを作動させる必要がある。これは、コンプレッサが整流子モーターによって駆動される時と、タンク圧力Ｐ１に到達するには遙かに長くかかることを意味している。この長時間のコンプレッサ作業の間、消費される空気の量が、コンプレッサが非同期モーターによって駆動される時よりもかなり多い。それによって最大のタンク圧力が一層急速に到達される。従って、整流子モーターを使用する時に必要とする始動回数が、タンクＴを加圧して保持するため、同じコンプレッサを非同期モーターで駆動する時に必要とする始動回数よりも、遙かに少ない。
【００２０】
本発明の好ましい一実施例によると、比較的低い内容積係数（internal volume factor）を有するコンプレッサを使用する。内容積係数は、使用される螺旋型ローターコンプレッサで囲まれた最小ネジ寸法と最大ネジ寸法との間の関係を意味している。タンクＴとの連通を開始する作業チャンバのネジ寸法が、その最小寸法である時、内容積係数は、好ましくはコンプレッサＫの圧力がP2＋0.85*（P1−P2）以下である。これは、所定の作業チャンバにおけるコンプレッサ出口圧力が、タンクの最高圧力と最低圧力との差の85％と、多くともタンクの最低圧力とを加えたものであることを意味している。内容積係数に関してコンプレッサが最適であり、開放の瞬間のコンプレッサ圧力が圧力容器内で最小の作業圧力Ｐ２に等しく、好ましい。内容積係数に関してコンプレッサが最適で、コンプレッサ圧力が開放の瞬間に圧力容器において最低の作業圧力Ｐ２よりも低く、特に好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来型の螺旋型スクリューコンプレッサの長手方向断面図。
【図２】図１の線II-IIで見た断面図。
【図３】コンプレッサを含んだシステムの概略図。
【図４】速度（r.p.m）を関数として典型的なコンプレッサのトルクをグラフで示した図。
【図５】本発明によるコンプレッサモーターに対応するグラフ。
【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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【国際調査報告】
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