(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、第１の（１台目の）圧縮機本体と、第１の圧縮機本体に連結された第１のモータと、第２の（２台目の）圧縮機本体と、第２の圧縮機本体に連結された第２のモータと、第１の圧縮機本体と第２の圧縮機本体とに共通に設けられ、第１の圧縮機本体及び第２の圧縮機本体より吐出された圧縮空気と循環液とを導入して圧縮空気と循環液とに分離・貯溜するレシーバタンクとを備え、第１のモータを先に起動して第１の圧縮機本体により圧縮を開始した後、第２のモータを起動して第２の圧縮機本体により圧縮を開始する場合があるコンプレッサにおいて、第２の圧縮機本体の吐出し口の手前に相手方である第１の圧縮機本体の吸気側へ循環液を含む圧縮空気を戻す前記第２のモータの起動負荷軽減のためのバイパス回路を開閉可能に設けたコンプレッサであって、前記第２のモータの回転が安定領域に達した時点で、前記と逆の動作を行い、前記第２のモータの起動負荷軽減を終了することを特徴とするコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサに関し、特に、圧縮機とモータを複数個並列に繋ぎ、繋いだ先はその複数台分の性能を持たせた機器を搭載し、部品点数及び設置スペースを少なくでき、且つ低コストを可能とする省エネ型のコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機とモータ各複数個のユニットを搭載した、いわゆるタンデム型のコンプレッサが知られている。かかる従来のタンデム型コンプレッサでは、例えば、圧縮機とモータ各一個ずつを搭載する小室を複数有する筐体を備え、この筐体の各小室に圧縮機とモータ各一個ずつを搭載することでタンデム型のコンプレッサと成すようにしている（例えば、特許文献１参照）。
また、各々圧縮機に連結された２台のモータを有し、１台のモータにはインバータモータ、もう１台のモータには定速モータを用いて、それぞれ異なる制御を行うようにしたタンデム型のコンプレッサも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９８１４７号公報
【特許文献２】特開２００５−２０７３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のタンデム型コンプレッサでは、例えば、圧縮機とモータ各二個のユニットを搭載し、それに取り付ける主要機器としては、一台分の圧縮機・モータ性能に合わせた主要機器を２個ずつ搭載する構成であるため、その分、設置スペースが大きくなり、且つ部品点数も増加するため、低コスト化にも限界があった。
そこで、圧縮機とモータ各二個のユニットを搭載し、それに取り付ける主要機器は二台分の性能を持たせた各１ユニット部品とし、一台分の圧縮機・モータ性能に合わせた主要機器を２個ずつ搭載するのではなく、二台分の性能を備えたものにすることで設置スペースを小さくでき、且つ部品点数を少なくできるので、低コスト化も可能となる。
しかしながら、かかる構成を採用した場合の課題として、圧縮機二台に対し、圧縮機下流に位置した吐出した空気の空気溜めであるレシーバタンクが一つの為、一台目の圧縮機によって昇圧された圧縮空気がレシーバタンクに溜められた状態にある時、二台目圧縮機を順次起動させた場合に、二台目圧縮機の吐出し口からレシーバタンクへ正常に圧縮空気を送ることができる背圧の最大値である臨界背圧を超えてしまい、正常に圧縮空気をレシーバタンクへ送ることができず、２台目圧縮機を駆動するモータを起動させる際にトルクの増加による余計な負担がかかり、過負荷でモータが回らない現象が起こる場合がある。
そこで、部品点数及び設置スペースを少なくでき、且つ低コスト化が可能な上に、過負荷でモータが回らない等の現象も防止できる省エネ型のコンプレッサの開発が待たれていた。
【０００５】
本発明は上述のような事情から為されたものであり、その目的は、部品点数及び設置スペースを少なくでき、且つ低コスト化が可能な上に、過負荷でモータが回らない等の現象も防止できる省エネタイプのタンデム型コンプレッサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本出願人は、種々検討を重ねた結果、上述した過負荷でモータが回らない等の現象を回避する手段として、二台目起動時に、第１に、吸込み弁を閉じ、吸気をしないことで圧縮機内での昇圧をさせず空気の圧縮に必要なトルクを低減し、第２に、二台目圧縮機の吐出し口の手前に、二台目圧縮機吸気側へと繋がる開閉可能なバイパス回路を設けることで圧縮空気を大気圧である吸気側へ戻し、圧縮室とバイパス回路内を低圧の空気が循環する空回しに近い状態にすることによりモータ負荷を軽減し、第３に、圧縮機内のスクリューにかかる潤滑剤の攪拌抵抗を減らす為に潤滑剤投入量を調整する弁を設けて投入量を減らすことで起動時のモータにかかる負荷を極力減らし、第２のモータの回転が安定領域に達した時点で、上述した第１乃至第３の動作と逆の動作、即ち、吸込み弁を開き、バイパス弁を閉じ、潤滑剤投入量調整弁を通常設定に戻し潤滑剤を定格流量分流すようにすることで一つのレシーバタンクでも二台の圧縮機の順次起動が可能となることを見出し、これらの技術から構成される発明を出願し、特願２０１３−１９４７２０として係属中である。
【０００７】
即ち、特願２０１３−１９４７２０に係る発明は、少なくとも、第１の（１台目の）圧縮機本体と、第１の圧縮機本体に連結された第１のモータと、第２の（２台目の）圧縮機本体と、第２の圧縮機本体に連結された第２のモータと、第１の圧縮機本体と第２の圧縮機本体とに共通に設けられ、第１の圧縮機本体及び第２の圧縮機本体より吐き出された圧縮空気と循環液とを導入して圧縮空気と循環液とに分離・貯溜するレシーバタンクとを備え、第１のモータを先に起動して第１の圧縮機本体により圧縮を開始した後、第２のモータを起動して第２の圧縮機本体により圧縮を開始するコンプレッサであって、所定のタイミングで第２の圧縮機本体の吸込み弁を閉じる動作を行うことを特徴とする。これにより、圧縮機内での昇圧をさせず空気の圧縮に必要なトルクを低減することができ、過負荷で第２のモータが回らない現象を回避することが可能となる。
【０００８】
また、特願２０１３−１９４７２０に係る発明は、少なくとも、第１の（１台目の）圧縮機本体と、第１の圧縮機本体に連結された第１のモータと、第２の（２台目の）圧縮機本体と、第２の圧縮機本体に連結された第２のモータと、第１の圧縮機本体と第２の圧縮機本体とに共通に設けられ、第１の圧縮機本体及び第２の圧縮機本体より吐き出された圧縮空気と循環剤とを導入して圧縮空気と循環剤とに分離・貯溜するレシーバタンクとを備え、第１のモータを先に起動して第１の圧縮機本体により圧縮を開始した後、第２のモータを起動して第２の圧縮機本体により圧縮を開始するコンプレッサであって、第２の圧縮機本体の吐出口の手前に第２の圧縮機本体の吸気側へ圧縮空気を戻すバイパス回路を開閉可能に設けたことを特徴とする。これにより、上述した臨界背圧を越え、吐出し口からレシーバタンクへ正常に圧縮空気を送ることができないことによるモータ負荷の増大が起こらなくなり、過負荷で第２のモータが回らない現象を回避することが可能となる。
【０００９】
更に、特願２０１３−１９４７２０に係る発明は、少なくとも、第１の（１台目の）圧縮機本体と、第１の圧縮機本体に連結された第１のモータと、第２の（２台目の）圧縮機本体と、第２の圧縮機本体に連結された第２のモータと、第１の圧縮機本体と第２の圧縮機本体とに共通に設けられ、第１の圧縮機本体及び第２の圧縮機本体より吐出された圧縮空気と循環液とを導入して圧縮空気と循環液とに分離・貯溜するレシーバタンクとを備え、第１のモータを先に起動して第１の圧縮機本体により圧縮を開始した後、第２のモータを起動して第２の圧縮機本体により圧縮を開始するコンプレッサであって、第２の圧縮機本体内への潤滑剤投入量を調整する弁を設けたことを特徴とする。これにより、第２の圧縮機本体内のスクリューにかかる潤滑剤の攪拌抵抗を減らすことができるので、過負荷で第２のモータが回らない現象を回避することが可能となる。尚、上記のコンプレッサにおいて、第２のモータの回転が安定領域に達した時点で、上述したのと逆の動作を行うのが好適であり、また、前記第１のモータにはインバータモータを用い、第２のモータには定速モータを用いるのが良い。
【００１０】
更に、本出願人における本発明者は、上述した第２の技術を中心に改良研究を重ねた結果、特願２０１３−１９４７２０に係る発明では、第２の圧縮機本体の吐出口の手前に第２の圧縮機本体の吸気側へ圧縮空気を戻すバイパス回路を開閉可能に設けた、即ち、第２の圧縮機本体の圧縮空気をその第２の圧縮機本体の吸気側へ戻す構造であるのを、第２の圧縮機本体の吐出口の手前に、タンデムの相手方である第１の圧縮機本体の吸気側へ循環液を含む圧縮空気を戻す前記第２のモータの起動負荷軽減のためのバイパス回路を開閉可能に設け、前記第２のモータの回転が安定領域に達した時点で、前記と逆の動作を行い、前記第２のモータの起動負荷軽減を終了することで、残圧起動を大幅に改良できることを見出した。
即ち、本発明は、少なくとも、第１の（１台目の）圧縮機本体と、第１の圧縮機本体に連結された第１のモータと、第２の（２台目の）圧縮機本体と、第２の圧縮機本体に連結された第２のモータと、第１の圧縮機本体と第２の圧縮機本体とに共通に設けられ、第１の圧縮機本体及び第２の圧縮機本体より吐出された圧縮空気と循環液とを導入して圧縮空気と循環液とに分離・貯溜するレシーバタンクとを備え、第１のモータを先に起動して第１の圧縮機本体により圧縮を開始した後、第２のモータを起動して第２の圧縮機本体により圧縮を開始する場合があるコンプレッサにおいて、第２の圧縮機本体の吐出し口の手前に相手方である第１の圧縮機本体の吸気側へ循環液を含む圧縮空気を戻す前記第２のモータの起動負荷軽減のためのバイパス回路を開閉可能に設けたコンプレッサであって、前記第２のモータの回転が安定領域に達した時点で、前記と逆の動作を行い、前記第２のモータの起動負荷軽減を終了することを特徴とする。かかる構成により、残圧起動を大幅に改良できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第２の圧縮機本体の吐出口の手前に、タンデムの相手方である第１の圧縮機本体の吸気側へ循環液を含む圧縮空気を戻す前記第２のモータの起動負荷軽減のためのバイパス回路を開閉可能に設け、前記第２のモータの回転が安定領域に達した時点で、前記と逆の動作を行い、前記第２のモータの起動負荷軽減を終了するようにしたので、残圧起動を大幅に改良できる。これにより、部品点数及び設置スペースを少なくでき、且つ低コスト化が可能な上に、過負荷でモータが回らない等の現象も防止できる省エネタイプのタンデム型コンプレッサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】特願２０１３−１９４７２０及び本発明に係るコンプレッサの原理を示す図である。
【図２】（a）は、定速モータ起動時の残圧起動という課題を説明するためのグラフ、（b）及び（c）は、レシーバタンク内の圧力の影響により、第２のモータの起動時の電流波形が変化することを示すグラフ、（d）は、その電流波形の本発明による改善効果を示すグラフである。
【図３】特願２０１３−１９４７２０及び本発明に係るコンプレッサの基本原理を示す図である。
【図４】特願２０１３−１９４７２０に係るコンプレッサの要部の基本構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るコンプレッサの筐体内部の構成を示す斜視図であり、（a）は、図示しない筐体の開閉扉側から見た斜視図、（b）は、その開閉扉の反対側から見た斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係るコンプレッサの要部の基本構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るコンプレッサの効果を説明するためのグラフであり、（a）は、本発明の実施形態に係るコンプレッサの効果を示し、（b）は、比較例として自己の圧縮機に戻す形態のコンプレッサの効果を示す。
【図８】特願２０１３−１９４７２０及び本発明に係るコンプレッサの各部の制御フローを示す図である。
【図９】特願２０１３−１９４７２０及び本発明に係るコンプレッサの各部の動作を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、本発明の理解を容易にするために、特願２０１３−１９４７２０及び本発明に係るコンプレッサについて図面を参照して説明する。図１は、上記コンプレッサの原理を示す図である。図１に示すように、特願２０１３−１９４７２０及び本発明のコンプレッサ１０は、第１の（１台目の）圧縮機本体１２と、第１の圧縮機本体１２に連結された第１のモータ１４と、第２の（２台目の）圧縮機本体２２と、第２の圧縮機本体２２に連結された第２のモータ２４と、第１の圧縮機本体１２と第２の圧縮機本体２２とに共通に設けられ、第１の圧縮機本体１２及び第２の圧縮機本体２２より吐出された圧縮空気と循環剤とを導入して圧縮空気と循環剤とに分離・貯溜するレシーバタンク３４とを備える。ここで、第１のモータ１４には、インバータモータを用い、第２のモータ２４には、いわゆる定速モータを用いている。かかる構成によれば、第１及び第２のモータの両方ともインバータモータを用いる場合に比べて、コストを低減できるというメリットを享受できる。また、同じレシーバタンク３４を、第１の圧縮機本体１２を介する第１の循環系１６と、第２の圧縮機本体２２を介する第２の循環系２６に共通して用いることがきるので、レシーバタンクのサイズ（容量）はその分大きくなるが、２個のレシーバタンクを用いる必要が無いので、部品点数及び設置スペースを少なくでき、低コスト化が可能になるというメリットも享受できる。尚、大きなモータを１個用いる場合に比べて、小さなモータを２個用いる点も低コスト化に寄与する面もある。
【００１４】
ところで、第１及び第２のモータの両方ともインバータモータを用いる場合に比べて、第１、第２のモータの片方に定速モータを用い、或いは第１及び第２のモータの両方とも定速モータを用いることにより、コストを低減することが可能になる。しかしながら、片方又は両方に定速モータを用いる場合、以下のような課題を生じる。例えば、片方に定速モータを用いる場合では、図１に示すように、インバータモータである第１のモータ１４を駆動し、第１の圧縮機本体１２の運転を開始しレシーバタンク内を昇圧した後、定速モータである第２のモータ２４を起動した直後に、レシーバタンク３４内の圧力の影響などにより、定速モータである第２のモータ２４に負荷がかかり、過負荷による異常停止という不具合を生じる場合が考えられる。この課題について、図２を参照して詳説する。図２（ａ）は、定速モータ起動時の残圧起動という課題を説明するためのグラフであり、縦軸に、モータの動力性能の上昇を０％から１００％の範囲で示し、横軸は、モータに加わる負荷率を０％から１００％の範囲で示している。図２（b）及び（c）は、レシーバタンク内の圧力の影響により、第２のモータの起動時の電流波形が変化することを示すグラフであり、（b）はレシーバタンク内の残圧力が０ＭＰａ（メガパスカル）の場合、（c）はレシーバタンク内の残圧力が０．７ＭＰａ（メガパスカル）の場合を示す。尚、図２（d）は、その電流波形の本発明による改善効果を示すグラフである。
【００１５】
即ち、図２（ａ）に示すように、インバータモータを先に駆動し、圧縮機の運転を開始した後、定速モータを後に起動する場合、先のインバータモータでは負荷率、即ち吐出し空気量の上昇に比例するように動力も上昇していく。そして、負荷率が５０％まで上昇したところで、後の定速モータを起動し、定速モータは、定速のため負荷率５０％を５０％の動力で担い、インバータモータは残りの負荷率上昇分に比例して動力も上昇する動作を継続する。しかしながら、レシーバタンク内の圧力の影響などにより、定速モータ起動時に負荷がかかり、過負荷による異常停止という不具合を生じる虞がある。仮に、インバータモータ１台の場合、常にレシーバタンク内の圧力がない、又は低圧時に起動をかけるので、このような不具合は生じ難い。また、２台のインバータモータを用い、１台目のインバータモータの駆動により負荷率が５０％まで上昇したところで、後のインバータモータを起動させる場合、誘導電動機である定速モータと比較して、一般的に起動時から高トルクを出せるインバータ専用モータであればレシーバタンク内の圧力が高いことによる起動時の高い負荷をインバータ専用モータの高トルク起動で補うことができ、このような不具合は生じ難い。一方、１台目と２台目の両方に定速モータを用いる場合にも、後に起動する定速モータについては、同様に、過負荷による異常停止という不具合を生じる虞がある。
【００１６】
しかしながら、上述した２台のモータを用いるタンデム型のメリットを享受しつつ、少なくとも片方のモータには定速モータを用いて低コスト化を図る意義は大きい。そこで、例えば、一方にインバータモータ、他方には定速モータを用いることを可能にしながら、上述した過負荷による２台目の定速モータの異常停止という不具合を防止する技術の開発が重要である。
【００１７】
このような過負荷による定速モータの異常停止という不具合を有効に防止するため、特願２０１３−１９４７２０及び本願の発明者は、種々検討を重ねた結果、上述した２台目モータ（定速モータ）の異常停止の原因ともなる負荷は、主として、吸込んだ空気を昇圧するのに必要なトルク、上述した臨界背圧を超えることによる過負荷、及び圧縮機内のスクリューにかかる潤滑剤の攪拌抵抗に起因することを見出した。上述した臨界背圧を超えることによる過負荷とは、レシーバタンク内の圧力の影響により二台目圧縮機の吐出し口からレシーバタンクへ正常に圧縮空気を送ることができる背圧の最大値である臨界背圧を超えてしまい、２台目圧縮機から吐き出された圧縮空気がレシーバタンク側へ正常に流れないことによる２台目の定速モータが受ける駆動抵抗である。即ち、図２（b）に示すように、レシーバタンク内の圧力が０ＭＰａ（メガパスカル）の場合、即ち、１台目のモータが受ける抵抗に関しては、レシーバタンク内の圧力の影響は無いので、その１台目のモータの起動時の電流波は、正常の電流波を示す。これに対し、１台目のモータを先に起動して第１の圧縮機本体により圧縮を開始した後、第２のモータを起動して第２の圧縮機本体により圧縮を開始しようとする場合、第１の圧縮機本体により圧縮された空気がレシーバタンク内に留まり、圧力を形成するので、例えば、図２（c）に示すように、レシーバタンク内の圧力が０．７ＭＰａ（メガパスカル）になると、２台目のモータの起動時の電流波は、同図に示すように、正常の電流波形を形成せず、電流が収束しようとしても収束できずに、過電流の状態を維持する波形を示す。このように、２台目モータ（定速モータ）の異常停止の原因となる負荷には、レシーバタンク内の圧力が影響していることを確認できている。尚、図２（c）に示す過電流の状態を維持する電流波形は、本発明により、図２（d）に示すように、改善されることも確認できている。
【００１８】
以上の考察により、特願２０１３−１９４７２０及び本願のコンプレッサは、上述した課題を解決するために、以下の３つの制御を基本に構成される。図３は、特願２０１３−１９４７２０及び本願に係るコンプレッサの基本原理を示す図である。図３に示すように、このコンプレッサは、第２のモータの起動時に、第２のモータに連結された第２の圧縮機本体において、第１に、潤滑剤の投入量を調整することで、第２の圧縮機本体内のスクリューにかかる潤滑剤の攪拌抵抗を減らすこと、第２に、圧縮空気を吸入側に戻す制御を行い、上記臨界背圧を超えることによる過負荷を回避すること、第３に、吸気をしないことで圧縮機内での昇圧をさせず空気の圧縮に必要なトルクを低減すること、を基本に構成される。
【００１９】
これら３つの制御は、それぞれを単独で行っても良いし、いずれか２つの制御を組み合わせて行っても良く、更に、３つの制御を全て行うようにしても良い。それぞれを単独で行ってもそれなりの効果が得られることは勿論であるが、２つの制御を組み合わせ、或いは３つの制御を全て行うようにすれば、効果をより高めることができる。
【００２０】
まず、本発明の理解を容易にするために、図４を参照して、特願２０１３−１９４７２０に係るコンプレッサについて説明しておく。図４は、特願２０１３−１９４７２０に係るコンプレッサの要部の基本構成を示す図である。尚、図４では、第２の（２台目の）圧縮機本体と、（第１の圧縮機本体と）第２の圧縮機本体とに共通に設けられ（第１の圧縮機本体及び）第２の圧縮機本体より吐出された圧縮空気と循環液とを導入して圧縮空気と循環液とに分離・貯溜するレシーバタンク、及び各経路と各種弁を中心に示し、第２のモータや、第１の（１台目の）圧縮機本体、及び第１の圧縮機本体に連結された第１のモータ等は、図示を省略しているが、特願２０１３−１９４７２０に係るコンプレッサの基本構成は、図１に示したものと同様であり、これらを有するのは勿論である。
【００２１】
図４に示すように、特願２０１３−１９４７２０のコンプレッサ１０は、第１の（１台目の）圧縮機本体１２と、第１の圧縮機本体１２に連結された第１のモータ１４と、第２の（２台目の）圧縮機本体２２と、第２の圧縮機本体２２に連結された第２のモータ２４と、第１の圧縮機本体１２と第２の圧縮機本体２２とに共通に設けられ、第１の圧縮機本体１２及び第２の圧縮機本体２２より吐出された圧縮空気と循環液とを導入して圧縮空気と循環液とに分離・貯溜するレシーバタンク３４とを備える。ここで、第１のモータ１４には、インバータモータを用い、第２のモータ２４には、いわゆる定速モータを用いている。また、本実施形態に係るコンプレッサ１０は、第１のモータ１４を先に起動して第１の圧縮機本体１２により圧縮を開始した後、第２のモータ２４を起動して第２の圧縮機本体２２により圧縮を開始する場合がある。
【００２２】
以上の構成において、更に、コンプレッサ１０は、第２の圧縮機本体２２内への潤滑剤投入量を調整する弁を設けている。また、第２の圧縮機本体２２の吐出口の手前に第２の圧縮機本体２２の吸気側へ圧縮空気を戻すバイパス回路を開閉可能に設けている。更にまた、所定のタイミングで第２の圧縮機本体２２の吸込み弁を閉じる動作を行う。
【００２３】
即ち、図４において、特願２０１３−１９４７２０のコンプレッサ１０は、第２の圧縮機本体２２内への潤滑剤の投入量を調整する潤滑冷媒調整弁V１を有しており、この潤滑冷媒調整弁V１を調整することにより第２の圧縮機本体２２内への潤滑剤の投入量を減らすことができる。これにより、第２の圧縮機本体２２内のスクリュー２２Ａ、２２Ｂ（図３参照）にかかる潤滑剤の攪拌抵抗を減らすことができるので、過負荷で第２のモータ２４が回らない現象を回避することが可能となる。また、本実施形態のコンプレッサ１０は、第２の圧縮機本体２２の吐出し口の手前に第２の圧縮機本体２２の吸気側へ圧縮空気を戻す吐出バイパス回路２００を開閉可能に設けており、この吐出しバイパス回路２００を開にし、レシーバタンク３４への流路を閉にすることで、第２の圧縮機本体２２の吸気側へ圧縮空気を戻すようにして、第２のモータ２４の起動時に圧縮室とバイパス回路内を低圧の空気が循環する空回しに近い状態にすることによりモータ負荷を軽減し、上述した臨界背圧を超えることによる過負荷を回避することで、図２に示した問題が生じるのを防止するようにしている。更に、本実施形態のコンプレッサ１０は、エアクリーナ３０２を介して吸入するエアの量を調節する空気容量調整弁３００を有し、この空気容量調整弁（吸入弁）３００を閉じることで、圧縮機内での昇圧をさせず空気の圧縮に必要なトルクを低減することが可能である。
【００２４】
特願２０１３−１９４７２０のコンプレッサ１０によれば、二台目起動時に、第１に、圧縮機内のスクリューにかかる潤滑剤の攪拌抵抗を減らす為に潤滑剤投入量を調整する弁を設け、第２に、二台目圧縮機の吐出し口の手前に二台目圧縮機吸気側へ圧縮空気を戻すバイパス回路を設けることで上記臨界背圧を超えることによる過負荷を回避し、第３に、吸込み弁を閉じることで圧縮機内での昇圧をさせず空気の圧縮に必要なトルクを低減することで、起動時のモータにかかる負荷を極力減らし、回転が安定領域に達した時点で、上述した第１乃至第３の動作と逆の動作、即ち、潤滑剤投入量調整弁を通常設定に戻し潤滑剤を定格流量分流すようにし、バイパス弁を閉じ、吸込み弁を開くようにすることで一つのレシーバタンクでも二台の圧縮機の順次起動が可能となる。これにより、部品点数及び設置スペースを少なくでき、且つ低コスト化が可能な上に、過負荷でモータが回らない等の現象も防止できる省エネタイプのタンデム型コンプレッサが得られる。
【００２５】
次に、本発明の実施形態に係るコンプレッサについて説明する。この実施形態に係るコンプレッサは、上述した特願２０１３−１９４７２０に係るコンプレッサの改良版であり、上述した特願２０１３−１９４７２０に係るコンプレッサにおいては、第２の圧縮機本体の圧縮空気をその第２の圧縮機本体の吸気側へ戻していたが、第２の圧縮機本体の圧縮空気をタンデムの相手方である第１の圧縮機本体の吸気側へ戻すことで、残圧起動がスムーズとなるようにするものである。図５は、本発明の実施形態に係るコンプレッサの筐体内部の構成を示す斜視図であり、（a）は、図示しない筐体の開閉扉側から見た斜視図、（b）は、その開閉扉側から見た斜視図である。図６は、本発明の実施形態に係るコンプレッサの要部の基本構成を示す図である。図７は、本発明の実施形態に係るコンプレッサの効果を説明するためのグラフであり、（a）は、本発明の実施形態に係るコンプレッサの効果を示し、（b）は、比較例として自己の圧縮機に戻す形態のコンプレッサの効果を示す。
図５及び図６に示すように、本発明の実施形態に係るコンプレッサ１００は、第１の（１台目の）圧縮機本体１２０と、第１の圧縮機本体１２０に連結された第１のモータ１４０と、第２の（２台目の）圧縮機本体２２０と、第２の圧縮機本体２２０に連結された第２のモータ２４０と、第１の圧縮機本体１２０と第２の圧縮機本体２２０とに共通に設けられ、第１の圧縮機本体１２０及び第２の圧縮機本体２２０より吐出された圧縮空気と循環剤とを導入して圧縮空気と循環剤とに分離・貯溜するレシーバタンク３４０とを備える。ここで、第１のモータ１４０には、インバータモータを用い、第２のモータ２４０には、いわゆる定速モータを用いている。かかる構成によれば、第１及び第２のモータの両方ともインバータモータを用いる場合に比べて、コストを低減できるというメリットを享受できる。また、同じレシーバタンク３４０を、第１の圧縮機本体１２０を介する第１の循環系１６０と、第２の圧縮機本体２２０を介する第２の循環系２６０に共通して用いることがきるので、レシーバタンクのサイズ（容量）はその分大きくなるが、２個のレシーバタンクを用いる必要が無いので、部品点数及び設置スペースを少なくでき、低コスト化が可能になるというメリットも享受できる。尚、大きなモータを１個用いる場合に比べて、小さなモータを２個用いる点も低コスト化に寄与する面もある。
【００２６】
ところで、第１及び第２のモータの両方ともインバータモータを用いる場合に比べて、第１、第２のモータの片方に定速モータを用い、或いは第１及び第２のモータの両方とも定速モータを用いることにより、コストを低減することが可能になる。しかしながら、片方又は両方に定速モータを用いる場合、前述したように、第２のモータ２４を起動した直後に、レシーバタンク３４内の圧力の影響などにより、定速モータである第２のモータ２４に負荷がかかり、過負荷による異常停止という不具合を生じる場合が考えられる。このような過負荷による定速モータの異常停止という不具合を有効に防止するため、上述した２台目モータ（定速モータ）の異常停止の原因ともなる負荷は、主として、吸込んだ空気を昇圧するのに必要なトルク、上述した臨界背圧を超えることによる過負荷、及び圧縮機内のスクリューにかかる潤滑剤の攪拌抵抗に起因することを見出した。上述した臨界背圧を超えることによる過負荷とは、レシーバタンク内の圧力の影響により二台目圧縮機の吐出し口からレシーバタンクへ正常に圧縮空気を送ることができる背圧の最大値である臨界背圧を超えてしまい、２台目圧縮機から吐き出された圧縮空気がレシーバタンク側へ正常に流れないことによる２台目の定速モータが受ける駆動抵抗である。そこで、本発明は、特願２０１３−１９４７２０に係るコンプレッサと同様に、第２のモータの起動時に、第２のモータに連結された第２の圧縮機本体において、圧縮空気を吸入側に戻す制御を行い、上記臨界背圧を超えることによる過負荷を回避するようにするが、特願２０１３−１９４７２０に係る発明では、第２の圧縮機本体の吐出口の手前に第２の圧縮機本体の吸気側へ圧縮空気を戻すバイパス回路を開閉可能に設けた、即ち、第２の圧縮機本体の圧縮空気をその第２の圧縮機本体の吸気側へ戻す構造であるのを、第２の圧縮機本体の吐出口の手前に、タンデムの相手方である第１の圧縮機本体の吸気側へ圧縮空気を戻すバイパス回路を開閉可能に設けた、即ち、第２の圧縮機本体の圧縮空気をタンデムの相手方である第１の圧縮機本体の吸気側へ戻す構造に改良することで、残圧起動を大幅に改良することができる。尚、詳しくは述べないが、潤滑剤の投入量を調整することで、第２の圧縮機本体内のスクリューにかかる潤滑剤の攪拌抵抗を減らすこと、更に、吸気をしないことで圧縮機内での昇圧をさせず空気の圧縮に必要なトルクを低減することは、特願２０１３−１９４７２０の係る発明と同様である。
【００２７】
まず、特願２０１３−１９４７２０に係るコンプレッサと同様に、自己の圧縮機に戻す形態のものでは、図４に示したように、第２の圧縮機本体２２の吐出し口の手前に第２の圧縮機本体２２の吸気側へ圧縮空気を戻す吐出バイパス回路２００を開閉可能に設けている。従って、この吐出しバイパス回路２００を開にし、レシーバタンク３４への流路を閉にすることで、第２の圧縮機本体２２の吸気側へ圧縮空気を戻すようにして、第２のモータ２４の起動時に圧縮室とバイパス回路内を低圧の空気が循環する空回しに近い状態にすることによりモータ負荷を軽減し、上述した臨界背圧を超えることによる過負荷を回避するようにしている。
【００２８】
これに対して、本発明の実施形態に係るコンプレッサでは、図６に示すように、第２の圧縮機本体２２０の吐出口の手前に、タンデムの相手方である第１の圧縮機本体１２０の吸気側へ圧縮空気を戻すバイパス回路２９０を開閉可能に設けることで、第２の圧縮機本体２２０の圧縮空気をタンデムの相手方である第１の圧縮機本体１２０の吸気側へ戻すようにしている。このように、特願２０１３−１９４７２０に係る発明では、第２の圧縮機本体の吐出口の手前に第２の圧縮機本体の吸気側へ圧縮空気を戻すバイパス回路を開閉可能に設けた、即ち、第２の圧縮機本体の圧縮空気をその第２の圧縮機本体の吸気側へ戻す構造（配管構成）であるのを、第２の圧縮機本体の吐出口の手前に、タンデムの相手方である第１の圧縮機本体の吸気側へ圧縮空気を戻すバイパス回路を開閉可能に設けた、即ち、第２の圧縮機本体の圧縮空気をタンデムの相手方である第１の圧縮機本体の吸気側へ戻す構造（配管構成）に変更している。第２の圧縮機本体の圧縮空気をタンデムの相手方である第１の圧縮機本体の吸気側へ戻すことで、始動時の第２の圧縮機側は、負荷軽減となり、油温度が低くても、電動機の電流収束が早く、残圧起動を大幅に改良できることが分かった。図７は、本発明の実施形態に係るコンプレッサの効果を示すグラフであり、（a）は、本発明の実施形態に係るコンプレッサの効果を示し、（b）は、比較例として自己の圧縮機に戻す形態のコンプレッサの効果を示す。図７（b）に示すように、比較例として自己の圧縮機に戻す形態のコンプレッサでは、第２の圧縮機起動による電圧降下でタンデムの相手方である第１の圧縮機が電圧不足で異常停止となる場合が考えられる。これに対し、図７（a）に示すように、本発明の実施形態に係るコンプレッサでは、第２の圧縮機起動による電圧降下は見られず、タンデムの相手方である第１の圧縮機が電圧不足で異常停止することは有効に防止される。
【００２９】
図８は、本発明の実施形態に係るコンプレッサの各部の制御フローを示す図、図９は、そのコンプレッサの各部の動作を示すタイムチャートである。図８を参照して、本発明の実施形態に係るコンプレッサ１００の制御方法の概略を説明する。図８に示すフローにおいて、この制御がスタートすると（Ｓ７００）、１台目運転中か否かを判定し（Ｓ７０１）、運転中でなければ（Ｓ７０１でＮｏ）、ユーザー圧力は低下しているので（Ｓ７０２）、２台目の運転をONにし（Ｓ７０３）、ユーザー圧が目標圧に達しているか否かを監視し（Ｓ７０４）、達していなければ（Ｓ７０４でＮｏ）、２台目の運転をONで継続し（Ｓ７０３）、達していれば（Ｓ７０４でＹｅｓ）、２台目の運転をOFFにし（Ｓ７０５）、Ｓ７０１の処理に戻る。
【００３０】
一方、１台目が運転中であれば（Ｓ７０１でＹｅｓ）、ユーザー圧力は低下しているので（Ｓ７０６）、２台目の運転をONにし（Ｓ７０７）、吸入弁閉、吐出しバイパス回路開、潤滑冷媒調整弁ONの制御を行い（Ｓ７０８）、第２のモータが指定回転数に到達したか否かを判定し（Ｓ７０９）、達していなければ（Ｓ７０９でＮｏ）、吸入弁閉、吐出しバイパス回路開、潤滑冷媒調整弁ONの制御を継続し（Ｓ７０８）、達していれば（Ｓ７０９でＹｅｓ）、Ｓ７１０と逆の動作を行うように制御する。即ち、吸入弁開、吐出しバイパス回路閉、潤滑冷媒調整弁OFFの制御を行い（Ｓ７１０）、ユーザー圧が目標圧に達しているか否かを監視し（Ｓ７１１）、達していなければ（Ｓ７１１でＮｏ）、２台目の運転をONで継続し（Ｓ７１２）、ユーザー圧が目標圧に達しているか否かを監視し続ける（Ｓ７１１）。達していれば（Ｓ７１１でＹｅｓ）、２台目の運転をOFFにし（Ｓ７１３）、Ｓ７０１の処理に戻る。
【００３１】
続いて、そのコンプレッサ１０の制御を、図９をも参照して詳説する。図９は、上記各プロセスにおけるコンプレッサ１００の各部の動作を示すタイムチャートである。１台目コンプレッサは運転中でユーザー目標圧力は低下していない上記制御が行われていない状態（初期状態）においては、２台目コンプレッサは起動せず、吸入弁は閉じ、吐出しバイパス弁は閉じ、潤滑冷媒調整弁は閉じ、２台目モータ回転数はゼロである（図９中のＴ０）。
【００３２】
以上の初期状態から、ユーザー圧力（センサ感知）が低下すれば、２台目コンプレッサを起動させ、吐出しバイパス弁を開にする。これにより、２台目モータ回転数は上昇していく（図９中のＴ１）。２台目モータ回転数が安定領域（モータ指定回転数）まで到達した時、吐出しバイパス弁は閉じ、吸入弁を開にし、潤滑冷媒調整弁OFFにする（図９中のＴ２）。ユーザー圧力（センサ感知）が上昇してくるので、これにより、２台目の運転を継続した結果、ユーザー圧が目標圧に達したら、２台目コンプレッサの運転をOFFにし、吸入弁は閉じ、潤滑冷媒調整弁も閉じる。２台目モータ回転数はゼロになる（図９中のＴ３）。尚、図９のタイムチャートに示す制御は、一例であり、他の制御も勿論可能である。モータの電力値や電流値による負荷状況から２台の圧縮機の駆動制御も可能だが、周囲温度が高いなどの劣悪環境の影響によるモータ負荷の増加や消耗による電力値や電流値の誤認識による不要な圧縮機の駆動を防止する上では、ユーザー側圧力を圧力センサで感知し、ユーザー側の圧力が低下した時のみ圧縮機を駆動、即ち必要最小限の圧縮機の駆動の制御可能とできる点で図９の制御が有効と言える。
【００３３】
以上に述べたように、本発明のコンプレッサでは、二台目起動時に、第１に、二台目圧縮機の吐出し口の手前にタンデムの相手方である一台目圧縮機吸気側へ圧縮空気を戻すバイパス回路を設けることで上述した臨界背圧を超えることによる過負荷を回避し、第２に、圧縮機内のスクリューにかかる潤滑剤の攪拌抵抗を減らす為に潤滑剤投入量を調整する弁を設け、第３に、吸込み弁を閉じることで圧縮機内での昇圧をさせず空気の圧縮に必要なトルクを低減することで、起動時のモータにかかる負荷を極力減らし、回転が安定領域に達した時点で、上述した第１乃至第３の動作と逆の動作、即ち、潤滑剤投入量調整弁を通常設定に戻し潤滑剤を定格流量分流すようにし、バイパス弁を閉じ、吸込み弁を開くようにすることで一つのレシーバタンクでも二台の圧縮機の順次起動が可能となる。特に、二台目圧縮機の圧縮空気をタンデムの相手方である一台目圧縮機の吸気側へ戻すようにしたので、二台目圧縮機の残圧起動がスムーズとなる。これにより、部品点数及び設置スペースを少なくでき、且つ低コスト化が可能な上に、過負荷でモータが回らない等の現象も防止できる省エネタイプタンデム型コンプレッサが得られる。
【００３４】
以上に述べた本発明の実施形態では、本発明を第１の（１台目の）圧縮機本体と、第１の圧縮機本体に連結された第１のインバータモータと、第２の（２台目の）圧縮機本体と、第２の圧縮機本体に連結された第２の定速モータとを有するタンデム型コンプレッサに適用したが、第１及び第２のモータのどちらも定速のモータとしたコンプレッサにも、本発明の技術を拡張できるのは勿論である。また、本発明では、二台目圧縮機の吐出し口の手前にタンデムの相手方である一台目圧縮機吸気側へ圧縮空気を戻すバイパス回路を設けることで上述した臨界背圧を超えることによる過負荷を回避し、また、圧縮機内のスクリューにかかる潤滑剤の攪拌抵抗を減らす為に潤滑剤投入量を調整する弁を設け、更に、吸込み弁を閉じることで圧縮機内での昇圧をさせず空気の圧縮に必要なトルクを低減することで、起動時のモータにかかる負荷を極力減らすこと、即ち残圧等の圧力の面から過負荷でモータが回らない等の問題を解決しようとするものであるが、タンデム型コンプレッサにおける２つの（第１及び第２の）モータ・圧縮機の連動運転制御方法において、圧力に加え、一方の圧縮機の継続時間を延長することでモータの収束を良くして電圧降下を抑え、或いは一部の弁の開閉時間を短縮することで、圧縮機のコールド状態でも起動を可能にする等、各種の時間の制御を加えることで残圧起動対策を更に進めるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、少なくとも、第１の（１台目の）圧縮機本体と、第１の圧縮機本体に連結された第１のモータと、第２の（２台目の）圧縮機本体と、第２の圧縮機本体に連結された第２のモータと、第１の圧縮機本体と第２の圧縮機本体とに共通に設けられ、第１の圧縮機本体及び第２の圧縮機本体より吐出された圧縮空気と循環液とを導入して圧縮空気と循環液とに分離・貯溜するレシーバタンクとを備えるコンプレッサであれば、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１００  コンプレッサ、  １２、２２、１２０、２２０  圧縮機本体、  １４、２４、１４０、２４０  モータ、３４、３４０  レシーバタンク、
【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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【図８】
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【図９】
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