(57)【要約】【課題】圧縮機無負荷運転状態を削減することで圧縮機本体を駆動する電動機の消費電力を減らすことができるとともに、前記電動機に高頻度の起動電流に起因する早期故障が発生することを防止できるようにすること。【解決手段】圧縮機本体を駆動する電動機の温度を検出する電動機温度検出手段と、運転状態検出手段により検出した運転状態検出値と予め定めた無負荷運転状態判断設定値とを比較することにより、圧縮機無負荷運転状態か否かを判断する第１判断手段と、圧縮機無負荷運転状態である場合、前記電動機温度検出手段により検出した電動機温度検出値に基づいて、前記電動機を停止させても直ちに再起動可能か否かを判断する第２判断手段と、前記電動機を停止させても直ちに再起動可能であるとき、前記電動機を停止させる電動機停止指令出力手段とを備えていることを特徴とする圧縮機。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体を駆動する電動機の温度を検出する電動機温度検出手段と、圧縮機運転状態を検出するための運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段により検出した運転状態検出値と予め定めた無負荷運転状態判断設定値とを比較することにより、圧縮機無負荷運転状態か否かを判断する第１判断手段と、前記第１判断手段による判断の結果、圧縮機無負荷運転状態である場合、前記電動機温度検出手段により検出した電動機温度検出値と予め定めた電動機温度設定値とを比較することにより、前記電動機を停止させても直ちに再起動可能か否かを判断する第２判断手段と、前記第２判断手段による判断の結果、前記電動機を停止させても直ちに再起動可能であるとき、前記電動機を停止させる電動機停止指令出力手段とを備えていることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記電動機温度検出手段が前記電動機のステータコイルの温度を検出する温度検出器であることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】
前記運転状態検出手段は、前記運転状態検出値として、前記圧縮機本体の吸込流路に設けられた吸気調節弁の閉弁状態継続時間を計時して検出することを特徴とする請求項１又は２記載の圧縮機。
【請求項４】
圧縮機の運転状態を検出するための運転状態検出値を得ること、検出した前記運転状態検出値と予め定めた無負荷運転状態判断設定値とを比較することにより、圧縮機が無負荷運転状態か否かを判断する第１の判断を行うこと、前記第１の判断の結果、圧縮機が無負荷運転状態である場合、圧縮機本体を駆動する電動機の温度を検出し、検出した電動機温度検出値と予め定めた電動機温度設定値とを比較することにより、前記電動機を停止させても直ちに再起動可能か否かを判断する第２の判断を行うこと、前記第２の判断の結果、前記電動機を停止させても直ちに再起動可能であるとき、前記電動機を停止させることを特徴とする圧縮機の制御方法。
【請求項５】
前記電動機温度検出値が、前記電動機のステータコイルの温度検出値であることを特徴とする請求項４記載の圧縮機の制御方法。
【請求項６】
前記運転状態検出値が、前記圧縮機本体の吸込流路に設けられた吸気調節弁の閉弁状態継続時間であることを特徴とする請求項４又は５記載の圧縮機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機及び圧縮機の制御方法に係り、圧縮機無負荷運転状態を削減することで圧縮機本体を駆動する電動機の消費電力を減らして省エネルギー化を図ることができるとともに、前記電動機に高頻度の起動電流に起因する早期故障が発生することを防止できるようにした、圧縮機及び圧縮機の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機本体を電動機によって駆動する圧縮機では、起動の際に、電動機に定格電流の数倍、例えば直入れ起動では３〜８倍の大きさの起動電流が流れる。このため、電動機は、起動電流に起因してステータのコイル、ロータ、ステータ及びケーシングなどが温度上昇するため、許容される起動頻度を超えると、コイルの焼損や絶縁破壊などの早期故障が発生することになる。そのため、従来は、無負荷運転状態の圧縮機を停止させると、その後は、予め定められた一定時間が経過するまでは電動機を再起動できないようになっていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−５８２８４号公報（段落番号０００２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように電動機を保護するため、従来は、無負荷運転状態の圧縮機を停止させると、その後は、予め定められた一定時間が経過するまでは電動機を再起動できないようになっていた。このため、前記再起動できない間に負荷（圧縮空気消費量）が変動して急に増え、圧縮機本体の吐出流路の圧力が低下してしまうおそれがある生産設備では、圧縮機は、次の負荷運転状態になるまで無負荷運転状態を継続するように運転されている。この場合、圧縮機無負荷運転状態を継続させることで、圧縮機本体を駆動する電動機により定格負荷運転時の消費電力の１０％程度の消費電力が消費されており、省エネルギーの観点から好ましくない。
【０００５】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、圧縮機無負荷運転状態を削減することで圧縮機本体を駆動する電動機の消費電力を減らして省エネルギー化を図ることができるとともに、前記電動機の発熱状態を検出することで前記電動機に高頻度の起動電流に起因する早期故障が発生することを防止できるようにした、圧縮機及び圧縮機の制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本願発明は次のように構成されている。
【０００７】
請求項１の発明は、圧縮機本体を駆動する電動機の温度を検出する電動機温度検出手段と、圧縮機運転状態を検出するための運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段により検出した運転状態検出値と予め定めた無負荷運転状態判断設定値とを比較することにより、圧縮機無負荷運転状態か否かを判断する第１判断手段と、前記第１判断手段による判断の結果、圧縮機無負荷運転状態である場合、前記電動機温度検出手段により検出した電動機温度検出値と予め定めた電動機温度設定値とを比較することにより、前記電動機を停止させても直ちに再起動可能か否かを判断する第２判断手段と、前記第２判断手段による判断の結果、前記電動機を停止させても直ちに再起動可能であるとき、前記電動機を停止させる電動機停止指令出力手段とを備えていることを特徴とする圧縮機である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の圧縮機において、前記電動機温度検出手段が前記電動機のステータコイルの温度を検出する温度検出器であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の圧縮機において、前記運転状態検出手段は、前記運転状態検出値として、前記圧縮機本体の吸込流路に設けられた吸気調節弁の閉弁状態継続時間を計時して検出することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の発明は、圧縮機の運転状態を検出するための運転状態検出値を得ること、検出した前記運転状態検出値と予め定めた無負荷運転状態判断設定値とを比較することにより、圧縮機が無負荷運転状態か否かを判断する第１の判断を行うこと、前記第１の判断の結果、圧縮機が無負荷運転状態である場合、圧縮機本体を駆動する電動機の温度を検出し、検出した電動機温度検出値と予め定めた電動機温度設定値とを比較することにより、前記電動機を停止させても直ちに再起動可能か否かを判断する第２の判断を行うこと、前記第２の判断の結果、前記電動機を停止させても直ちに再起動可能であるとき、前記電動機を停止させることを特徴とする圧縮機の制御方法である。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４記載の圧縮機の制御方法において、前記電動機温度検出値が、前記電動機のステータコイルの温度検出値であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項４又は５記載の圧縮機の制御方法において、前記運転状態検出値が、前記圧縮機本体の吸込流路に設けられた吸気調節弁の閉弁状態継続時間であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明による圧縮機及び圧縮機の制御方法は、圧縮機が無負荷運転状態である場合、圧縮機本体を駆動する電動機の電動機温度検出値に基づいて、前記電動機を停止させても該電動機が過熱状態になることなく（許容温度を超えることなく）直ちに再起動可能であると判断したときに、前記電動機を停止させるように構成されている。これにより、本発明による圧縮機及び圧縮機の制御方法によれば、圧縮機無負荷運転状態を削減することで圧縮機本体を駆動する電動機の消費電力を減らして省エネルギー化を図ることができるとともに、前記電動機の発熱状態を示す温度を検出することで前記電動機に高頻度の起動電流に起因する早期故障が発生することを防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による圧縮機の全体構成を示す図である。この実施の形態では、圧縮機は容積形圧縮機、例えばスクリュ圧縮機である。
【００１５】
図１に示すように、圧縮機は、空気などの気体を圧縮する圧縮機本体１１と、圧縮機本体１１を駆動するための電動機１２と、圧縮機本体１１の吸込流路１３に設けられた吸込流路開閉用の吸気調節弁１４と、圧縮機本体１１の吐出流路１５に設けられた電動式放気弁１６と、後述する制御装置１と、電動機駆動部１７と、吸気調節弁駆動部（吸気調節弁１４を開閉させるための三方口電磁弁駆動部）１８などとから構成されている。圧縮機本体１１を駆動する電動機１２は、この実施形態では永久磁石電動機が用いられている。
【００１６】
制御装置１は、圧縮機本体１１からの圧縮気体の圧力を一定範囲内に保つように、吸気調節弁１４の開閉と、電動機１２の起動、停止とを制御するものである。制御装置１は、圧縮機本体１１の吐出流路１５に設けられ、吐出流路１５内における圧縮機本体１１からの圧縮気体の圧力Ｐを検出する圧力検出器３と、電動機１２のステータコイル１２ａの温度を検出する温度検出器４と、制御部２とにより構成されている。温度検出器４は電動機１２の温度を検出する電動機温度検出手段を構成している。
【００１７】
前記温度検出器４は、本実施形態では、熱電対温度計であり、図示しない縛り糸にてステータコイル１２ａに巻き付けられている。温度検出器４は、熱電対温度計以外に、例えば測温抵抗体でもよい。
【００１８】
制御部２は、図１に示すように、吸気調節弁制御部２ａ及び電動機制御部２ｂを備え、この実施の形態では、マイクロコンピュータを主体に構成されている。
【００１９】
制御部２による基本的な運転制御について説明する。吸気調節弁制御部２ａには、圧力上限設定値ＰＨと圧力下限設定値ＰＬとが入力されている。吸気調節弁制御部２ａは、圧力検出器３による圧力検出値Ｐを設定値ＰＨ，ＰＬと比較し、その結果、圧力検出値Ｐ≧圧力上限設定値ＰＨの場合、前記吸気調節弁駆動部１８に閉弁指令を与えて、吸気調節弁１４を閉じる。さらに、吸気調節弁制御部２ａは、電動式放気弁１６に開弁指令を与えてこれを開くようになっている。これにより、圧縮機が負荷運転状態から無負荷運転状態に切り換えられる。
【００２０】
また、吸気調節弁制御部２ａは、圧力検出値Ｐ≦圧力下限設定値ＰＬの場合、吸気調節弁駆動部１８に開弁指令を与えて、吸気調節弁１４を開く。さらに、吸気調節弁制御部２ａは、電動式放気弁１６に閉弁指令を与えるようになっている。これにより、圧縮機が負荷運転状態となる。なお、この実施形態では、電動機１２は所定の一定回転数にて運転されるようになっている。
【００２１】
図２は図１における制御装置による電動機停止処理の制御の手順の一例を示すフローチャートである。次に、制御装置１による電動機停止処理について、図１及び図２を参照して説明する。
【００２２】
ここで、電動機制御部２ｂには、温度検出器４により検出された電動機温度検出値としてのステータコイル１２ａのコイル温度検出値（電動機温度検出値）Ｔと比較するために、電動機温度設定値としてのコイル温度上限値Ｔｍａｘが入力されている。コイル温度上限値Ｔｍａｘ＝（Ｔｓｍａｘ：ステータコイル１２ａの許容最高温度）−（ΔＴ：起動電流による温度上昇値）である。具体的には、Ｆ種絶縁の電動機ではＴｓｍａｘ＝１５５℃であり、ΔＴは７０℃と設定できるので、コイル温度上限値Ｔｍａｘは８５℃が適切である。よって、温度検出器４によるコイル温度検出値Ｔが８５℃以下であれば、電動機１２を停止させた後、たとえ直ちに再起動させた場合でも、電動機１２が過熱状態にならずにすみ、高い頻度で起動電流が流れることによる早期故障を招くようなことがない。なお、次に説明するステップ１〜５の手順は、電動機制御部２ｂにより実行されるようになっている。
【００２３】
まず、ステップ１において、吸気調節弁１４の閉弁状態継続時間ｔ１を計時する。吸気調節弁制御部２ａは、吸気調節弁駆動部１８に閉弁指令を与えるとともに、該閉弁指令を与えたことを示す無負荷運転状態開始信号を電動機制御部２ｂに与える。電動機制御部２ｂは、圧縮機運転状態を検出するために、前記無負荷運転状態開始信号を受けると、運転状態検出値として、吸気調節弁１４の閉弁状態継続時間ｔ１の計時を開始し、閉弁状態継続時間ｔ１の検出を行う。なお、吸気調節弁制御部２ａは、吸気調節弁１４の開弁指令を出力するときには、同時に無負荷運転状態終了信号を電動機制御部２ｂに与えるようになっている。これにより、電動機制御部２ｂは、閉弁状態継続時間ｔ１の計時を終了するようになっている。
【００２４】
次に、ステップ２において、ステップ１で検出される閉弁状態継続時間ｔ１と予め定めた無負荷運転状態判断設定値としての継続時間設定値ｔ２とを比較することにより、圧縮機が無負荷運転状態か否かを判断する。すなわち、ステップ２において、閉弁状態継続時間ｔ１が継続時間設定値ｔ２より大きいか否かが判断される。閉弁状態継続時間ｔ１が継続時間設定値ｔ２以上であり（ステップ２でＹＥＳ）、圧縮機が無負荷運転状態であることが確認されると、ステップ３に進む。なお、前記継続時間設定値ｔ２の値は、例えば３分の時間である。
【００２５】
ステップ３において電動機１２のステータコイル１２ａのコイル温度検出値Ｔを読み込む。しかる後、ステップ４において、このコイル温度検出値Ｔとコイル温度上限値Ｔｍａｘとを比較することにより、電動機１２を停止させても直ちに再起動可能か否かを判断する。すなわち、ステップ４において、コイル温度検出値Ｔがコイル温度上限値Ｔｍａｘより低いか否かが判断される。コイル温度検出値Ｔがコイル温度上限値Ｔｍａｘ以下の場合（ステップ４でＹＥＳ）には、ステータコイル１２ａの温度が許容最高温度Ｔｓｍａｘを超えるようなことなく、電動機１２の再起動が可能なことから、ステップ５において電動機駆動部１７に電動機停止指令を与えて、電動機１２を停止させる。一方、コイル温度検出値Ｔがコイル温度上限値Ｔｍａｘを上回る場合（ステップ４でＮＯ）には、再度、ステップ２に戻り、圧縮機が無負荷運転状態であることを確認してから、ステップ３，４の手順を実行する。ステップ２〜４の手順を繰り返す無負荷運転状態の間に電動機１２が冷却されることでコイル温度検出値Ｔがコイル温度上限値Ｔｍａｘ以下（ステップ４でＹＥＳ）になると、直ちに電動機１２が停止される。
【００２６】
このように、圧縮機無負荷運転状態を削減することで圧縮機本体１１を駆動する電動機１２の消費電力を減らして省エネルギー化を図ることができる。また、温度検出器４から得られるステータコイル１２ａのコイル温度検出値Ｔに基づいて、電動機１２を停止させても直ちに再起動可能であると判断したときに、電動機１２を停止させるようにしたので、電動機１２に高頻度の起動電流に起因する早期故障が発生することを防止できる。
【００２７】
なお、圧縮機が無負荷運転状態か否かを判断するに際し、前述した実施の形態では、吸気調節弁１４の閉弁状態継続時間ｔ１に基づいて前記判断を行う例について説明したが、例えば、圧縮機本体からの圧縮気体の圧力を一定範囲内に保つように電動機の回転数を制御する回転数制御方式のものでは、電動機の最低回転数状態の継続時間に基づいて前記判断を行うようにすればよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による圧縮機及び圧縮機の制御方法は、圧縮機が無負荷運転状態である場合、圧縮機本体を駆動する電動機の電動機温度検出値に基づいて、前記電動機を停止させても該電動機が過熱状態になることなく直ちに再起動可能であると判断したときに、前記電動機を停止させるように構成されている。これにより、本発明による圧縮機及び圧縮機の制御方法によれば、圧縮機無負荷運転状態を削減することで圧縮機本体を駆動する電動機の消費電力を減らして省エネルギー化を図ることができるとともに、前記電動機の発熱状態を示す温度を検出することで前記電動機に高頻度の起動電流に起因する早期故障が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による圧縮機の全体構成を示す図である。
【図２】図１における制御装置による電動機停止処理の制御の手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…制御装置  ２…制御部  ２ａ…吸気調節弁制御部  ２ｂ…電動機制御部  ３…圧力検出器  ４…温度検出器  １１…圧縮機本体  １２…電動機  １２ａ…ステータコイル  １３…吸込流路  １４…吸気調節弁  １５…吐出流路  １６…電動式放気弁  １７…電動機駆動部  １８…吸気調節弁駆動部
【図１】
2004156533.tif 000002
【図２】
2004156533.tif 000003