(57)【要約】【課題】本発明の課題は、空気使用量が多い時はパワフルで使い勝手が良く、空気使用量が少ない時は音の静かな空気圧縮機を提供することにある。【解決手段】空気動工具に用いられる圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、上記タンク部に供給するための圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するためのモータを有する駆動部と、該駆動部を制御するための制御回路部とを有する空気圧縮機において、上記圧力センサからの検出信号より上記タンク部内の圧力Ｐを求めると共に、所定時間ΔＴにおける圧力変化率ΔＰ／ΔＴを求め、上記圧力Ｐ及び圧力変化率ΔＰ／ΔＴの少なくとも一方から上記モータの回転数を決定するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気工具に用いられる圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、上記タンク部に供給するための圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するためのモータを有する駆動部と、該駆動部を制御するための制御回路部とを有する空気圧縮機において、上記タンク部の圧縮空気の圧力を検出するための圧力センサを有し、上記制御回路部は上記圧力センサからの検出信号に基づいて前記モータの回転数を複数段階に制御する手段を備えたことを特徴とする空気圧縮機。
【請求項２】
空気工具に用いられる圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、上記タンク部に供給するための圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するためのモータを有する駆動部と、該駆動部を制御するための制御回路部とを有する空気圧縮機において、上記制御回路部は圧力センサからの検出信号より上記タンク部内の圧力Ｐを求めると共に、所定時間ΔＴにおける圧力変化率ΔＰ／ΔＴを求め、上記圧力Ｐ及び圧力変化率ΔＰ／ΔＴの少なくとも一方から上記モータの回転数を決定する手段を備えたことを特徴とする空気圧縮機。
【請求項３】
請求項２において、上記制御回路部はタンク部の圧力Ｐ及び圧力変化率ΔＰ／ΔＴと上記モータの回転数Ｎの関係を表す情報を格納するメモリを有し、該メモリを検索することにより上記モータの回転数を決定するようにしたことを特徴とする空気圧縮機。
【請求項４】
請求項１において前記モータの回転数は０、Ｎ、２Ｎ、３Ｎ、…ｎＮ（ｎは任意の数）のように多段階に設定され、制御回路部によりその一つが選択されてモータを制御することを特徴とする空気圧縮機。
【請求項５】
空気工具に用いられる圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、上記タンク部に供給するための圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するためのモータを有する駆動部と、該駆動部を制御するための制御回路部とを有する空気圧縮機を制御する方法において、上記タンク部の圧縮空気の圧力Ｐを検出するステップと、該圧力Ｐの所定時間ΔＴにおける圧力変化率ΔＰ／ΔＴを算出するステップと、上記タンク部の圧力Ｐと上記圧力変化率ΔＰ／ΔＴの少なくとも一方から上記駆動部のモータの回転数を決定するステップとを備えたことを特徴とする空気圧縮機の制御方法。
【請求項６】
請求項５において、上記タンク部の圧力Ｐと圧力変化率ΔＰ／ΔＴから上記制御回路部のメモリに格納されたテーブルを参照して上記モータの回転数を検索するステップを備えたことを特徴とする空気圧縮機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気釘打機等の空気工具に用いられる圧縮空気を生成する空気圧縮機及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に空気工具に用いられる空気圧縮機は、モータによって圧縮機本体のクランク軸を回転駆動し、このクランク軸の回転に応じてシリンダ内でピストンを往復動させることにより、吸気弁から吸い込んだ空気を圧縮するように構成されている。そして圧縮機本体で形成された圧縮空気は排気弁からパイプを通して空気タンクに吐出され、このタンク内に貯留される。空気動工具はこのタンクに貯留された圧縮空気を用いて釘打等の作業を行うものである。
【０００３】
このような空気圧縮機は建築現場に持ち運び野外で用いられたり、人家の密集している場所で使用されることが多いため、いろいろな観点から改良が求められている。本発明者等が現場で使用されている状況を調査した結果、ユーザから求められている要求、技術課題は次のような項目に整理することができる。
【０００４】
（１）低騒音化
空気圧縮機はモータの回転をシリンダ内のピストンの往復動に変換する機構を有するためにモータの回転時にはかなりの騒音が発生するのを避けられない。またこの空気圧縮機からの圧縮空気を利用する釘打機なども作動時に作動音を出すため空気圧縮機自体の騒音と相まって建築現場の周囲にかなりの騒音を発生することとなる。特に人家の密集しているところで早朝や夕方以降に使用するときにはできるだけこの騒音を低減して欲しいという要求が大きい。
【０００５】
（２）高パワー高効率化
空気圧縮機が用いられる現場は、必ずしも十分な電力環境にあるとは限らず、むしろ長いコードを用いて別の場所から電源電圧を供給するために十分な大きさの電圧が確保できなかったり、多数の空気工具を同時に使用するために圧縮空気が大量に消費されるような環境で使用されることがある。
【０００６】
このため、空気圧縮機から高パワーの出力を発生できなくなることがあり、出力が不足した状態で例えば釘打機を使用するといわゆる釘浮き現象が生じ、十分に釘を加工材に打ち込むことができなくなるという問題を生ずる。
【０００７】
また空気圧縮機は通常、空気タンクに２６〜３０ｋｇ／ｃｍ２の空気を貯留しているが、この空気は工具を使用していない期間にも少しずつリークすることを避けられず、使い方によっては効率の低下を招くという問題もある。
【０００８】
（３）小型化可搬性の向上
空気動工具用の空気圧縮機はまれに据置型として用いられるものもあるが、殆どは可搬型であり建築現場に持ち込んで使用される。従ってできるだけ小型で可搬性に優れていることも要求される。従って圧縮空気生成部及びこれを駆動する駆動部の構成を複雑にして可搬性を損なうことは極力避けなければならない。
【０００９】
（４）長寿命化
冷蔵庫や空調機等に用いられるコンプレッサに比べ空気動工具に用いられる空気圧縮機は寿命が短いという問題がある。これは過酷な環境で用いられるため、一面においては止むを得ないところでもあるが、できるだけ負荷の変動を抑制したり、無駄な圧縮空気の生成を抑えることにより更に寿命の長期化を図ることが望まれている。
【００１０】
（５）温度上昇の抑制
シリンダ内のピストンの往復動及びピストンを駆動するモータに流れる電流により空気圧縮機はかなり高温になるのを避け難い。しかしながら圧縮機が高温になると損失が大きくなり高効率化を阻害する原因にもなる。従って空気圧縮機の温度上昇を可及的に抑制することも強く要望されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたようないくつかの技術課題の中で本発明は特に上記（１）の低騒音化及び（２）の高パワー高効率化の問題を改善しようとするものである。
【００１２】
具体的には、本発明の目的は空気使用量が多い時はパワフルで使い勝手が良く、空気使用量が少ない時は音の静かな空気圧縮機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、空気工具に用いられる圧縮空気を貯留するタンク部と、圧縮空気を生成し、上記タンク部に供給するための圧縮空気生成部と、該圧縮空気生成部を駆動するためのモータを有する駆動部と、該駆動部を制御するための制御回路部とを有する空気圧縮機において、上記タンク部の圧縮空気の圧力を検出するための圧力センサを有し、上記制御回路部は上記圧力センサからの検出信号に基づいて前記モータの回転数を複数段階に制御する手段を備えたことに一つの特徴がある。
このようにタンクの圧力に応じてモータの回転数を複数段階に制御することにより、負荷の状況を予測して効率よく圧縮空気を生成することができ、空気使用量が多いときでもパワーが不足することがなく、また使用量が少ない時は回転数を落として静かに運転することができる。
【００１４】
本発明の他の特徴は、上記制御回路部において、圧力センサからの検出信号より上記タンク部内の圧力Ｐを求めると共に、所定時間ΔＴにおける圧力変化率ΔＰ／ΔＴを求め、上記圧力Ｐ及び圧力変化率ΔＰ／ΔＴの少なくとも一方から上記モータの回転数を決定するようにしたことにある。
このように構成することにより、空気使用量の予測を更にきめ細かく行なうことが可能になり、高パワー、低騒音化の効果を一層高めることができる。
本発明の他の特徴は、上記制御回路部に、タンク部の圧力Ｐ及び圧力変化率ΔＰ／ΔＴと上記モータの回転数の関係を表す情報を格納するメモリを有し、該メモリを検索することにより上記モータの回転数を決定するようにしたことにある。このように構成することにより回転数の制御をより簡便に行なうことができる。
【００１５】
本発明の他の特徴は、前記モータの回転数を０、Ｎ、２Ｎ、３Ｎ、…ｎＮ（ｎは任意の数）のように多段階に設定し、制御回路部によりその一つを選択してモータを制御するようにしたことにある。このように、多段階に制御することにより、従来のオン・オフ制御に比べて圧縮空気の生成の効率を向上することができる。
本発明の他の特徴は以下の説明により一層明瞭に理解される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明にかかる空気圧縮機は図１の概念図に示すように圧縮空気を貯留するタンク部１０、圧縮空気を生成する圧縮空気生成部２０、該圧縮空気生成部２０を駆動するための駆動部３０及び該駆動部３０を制御するための制御回路部４０より構成されている。
【００１７】
（１）タンク部１０
タンク部１０は図２に示すように高圧圧縮空気を貯留するための空気タンク１０Ａを有し、圧縮部２０Ａの吐出口に連結されたパイプ２１を通して例えば２０〜３０ｋｇ／ｃｍ２の高圧圧縮空気が供給される。
【００１８】
上記空気タンク１０Ａには通常複数個の圧縮空気取出口１８、１９が設けられており、本実施例では低圧の圧縮空気を取り出すための取出口１８と、高圧の圧縮空気を取り出すための取出口１９が取り付けられている例が示されている。勿論本発明がこれに限定されるものではない。
【００１９】
低圧用圧縮空気取出口１８は減圧弁１２を介して低圧用カプラ１４に接続されている。減圧弁１２はその入口側の圧縮空気の圧力に拘らず出口側の圧縮空気の最高圧力が定められており、本実施例ではその最高圧力が７〜１０ｋｇ／ｃｍ２の範囲の所定値に選定されている。従って減圧弁１２の出口側からは空気タンク１０Ａの圧力に拘らず上記の最高圧力以下の圧力の圧縮空気が得られる。
【００２０】
減圧弁１２の出力側の圧縮空気は低圧用カプラ１４を介して図１に示した低圧用の空気工具５１に供給される。
【００２１】
一方高圧用圧縮空気取出口１９は減圧弁１３を介して高圧用カプラ１５に接続されている。減圧弁１３はその入口側の圧縮空気の圧力に拘らず出口側の圧縮空気の最高圧力が定められており、本実施例ではその最高圧力が１０〜３０ｋｇ／ｃｍ２の範囲の所定値に選定されている。従って減圧弁１３の出口側からはこの最高圧力以下の圧力の圧縮空気が得られる。減圧弁１３の出力側の圧縮空気は高圧用カプラ１５を介して図１に示した高圧用の空気工具５２に供給される。
【００２２】
減圧弁１２及び１３には低圧用圧力計１６及び高圧用圧力計１７がそれぞれ取り付けられており、減圧弁１２及び１３の出口側の圧縮空気の圧力をモニタできるように構成されている。また低圧用カプラ１４と高圧用カプラ１５は寸法が異なり互換性がないので低圧用カプラ１４には高圧用の空気工具５２を接続することができず、また高圧用カプラ１５には低圧用の空気工具５１は接続することができないように構成されている。このような構成は既に本願発明と同一の出願人により特開平４−２９６５０５に出願されている。
【００２３】
上記空気タンク１０Ａの一部には圧力センサ１１が取り付けられており、タンク１０Ａ内の圧縮空気の圧力が検出される。この検出信号は制御部４０に供給され、後述のモータの制御に用いられる。また空気タンク１０Ａの一部には安全弁１０Ｂが取り付けられており、空気タンク１０Ａ内の圧力が異常に高くなったときにその空気の一部を外部に逃がして安全を確保している。
【００２４】
（２）圧縮空気生成部２０
圧縮空気生成部２０はシリンダ内に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り圧縮空気を生成するもので、このように圧縮機自体は既に公知である。例えば本願発明と同一の出願人により出願されている特開平１１−２８０６５３にはモータの回転を、ロータ軸の先端に設けたピニオン及びこれとかみ合うギアを介して出力軸に伝達し、出力軸の運動によりピストンを往復動される機構が開示されている。
【００２５】
ピストンがシリンダ内を往復動するとシリンダヘッドに設けられた吸気弁より引き込まれた空気が圧縮され、所定の圧力に達するとシリンダヘッドに設けられた排気弁から圧縮空気が得られる。この圧縮空気は図２のパイプ２１を通して前述の空気タンク１０Ａに供給される。
【００２６】
（３）駆動部３０
駆動部３０は上述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もので図３に示すようにモータ３３とモータ駆動回路３２及び電源回路３１より構成されている。電源回路３１は１００Ｖの交流電源３１０の電圧を整流するための整流回路３１３及び整流された電圧を平滑し、昇圧した後定電圧にするための平滑・昇圧・定電圧回路３１４を含んでいる。
【００２７】
また必要に応じて電源３１０の両端の電圧を検出するための電圧検出器３１１及び電源３１０に流れる電流を検出するための電流検出器３１２を設け、各検出器３１１及び３１２の出力信号が後述の制御部４０に供給される。これらの検出器３１１、３１２は例えば、電源３１０のブレーカ（図示せず）が切れない範囲で極めて短時間の間、モータ３３を超高速回転するような場合の制御に用いられるが、本実施例の制御には直接関係しないため詳細な説明は省略する。また定電圧回路３１４により一定の電圧を得るためにも制御部４０が関与するが定電圧回路の構成自体は公知であるのでここでは詳しく述べない。
【００２８】
モータ駆動回路３２は直流電圧からＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のパルス電圧を発生するためのスイッチング用トランジスタ３２１〜３２６を含んでいる。各トランジスタ３２１〜３２６のオン・オフは制御部４０によって制御される。各トランジスタ３２１〜３２６に供給されるパルス信号の周波数を制御することによって、モータの回転数を制御している。
【００２９】
一例として、モータ３３の回転数Ｎは、０ｒｐｍ，１２００ｒｐｍ，２４００ｒｐｍ，３６００ｒｐｍのように、基準値Ｎの任意の数ｎ倍に多段階に設定され、この中から選択された回転数で駆動するように制御される。
【００３０】
各スイッチング用トランジスタ３２１〜３２６には並列にダイオードが接続されているが、これはモータ３３のステータ３３Ａに発生する逆起電力によりトランジスタ３２１〜３２６が破壊するのを防止するためのものである。
【００３１】
次にモータ３３はステータ３３Ａとロータ３３Ｂを含む。ステータ３３ＡにはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線３３１、３３２、３３３が形成されており、これら巻線３３１〜３３３に流れる電流によって回転磁界が形成される。
【００３２】
ロータ３３Ｂは本実施例では永久磁石から構成され、ステータ３３Ａの巻線３３１〜３３３に流れる電流により形成される回転磁界により回転する。このロータ３３Ｂの回転力が前述の圧力空気生成部２０（図１）のピストンを動作させる駆動力になる。
【００３３】
モータ３３にはステータ３３Ａの巻線の温度を検出するための温度検出回路３３４が設けられ、その検出信号が制御部４０に供給される。また必要に応じてロータ３３Ｂの回転数を検出する回転数検出回路３３５が設けられ、その検出信号が制御部４０に供給される。
【００３４】
（４）制御回路部４０
制御回路部４０は図１に示すように中央処理ユニット（以下ＣＰＵと略す）４１、ランダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭと略す）４２、及びリードオンリメモリ（以下ＲＯＭと略す）４３を含む。
【００３５】
前述の圧力センサ１１の検出信号及び温度検出回路３３４の検出信号はインターフェース回路（以下Ｉ／Ｆ回路と略す）４４、４５を介してＣＰＵ４１に供給される。またＣＰＵからの指令信号はＩ／Ｆ回路４５を介して駆動部３０のモータ駆動回路３２に供給されスイッチング用トランジスタ３２１〜３２６（図３）の制御が行われる。
【００３６】
ＲＯＭ４３には図４に示すようなモータの制御プログラムが格納されており、ＲＡＭ４２はそのプログラムの実行に必要なデータや演算結果を一時格納するために用いられる。
【００３７】
（５）制御用のプログラム
図４は本発明の制御回路部４０のＲＯＭ４３に格納されているプログラムのフローチャートを示す。
図４のステップ１００においては初期設定が行われ、モータ３３の回転数がＮ２（２４００ｒｐｍ）に設定される。次にステップ１０１においては後述のステップ１０９により回転数の変更があった場合に、その変更された回転数を制御回路部４０のＲＡＭに格納されているテーブルより検索して取り出し、設定値が変更される。本実施例においてはモータ３３の回転数Ｎを４段階、即ちＮ０、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３に制御する例を示しており、それぞれ、Ｎ＝０ｒｐｍ、Ｎ１＝１２００ｒｐｍ、Ｎ２＝２４００ｒｐｍ、Ｎ３＝３６００ｒｐｍの各速度で制御することができる。勿論本発明はこのような例に限定されるものではなく、回転数Ｎを多段階に制御することも可能であり、またＮ０、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の値も任意に設定することができる。
【００３８】
ステップ１０２においては圧力センサ１１（図２）により空気タンク１０Ａ内の圧縮空気の圧力Ｐ（ｔ）が検出される。この圧力Ｐ（ｔ）は制御回路部４０内において適宜Ａ／Ｄ変換され、ＲＡＭ４２の中の領域に格納される。
【００３９】
次にステップ１０３においてタンク１０Ａ内の圧力Ｐが３０ｋｇ／ｃｍ２を超えたか否かの判定が行われ、もし越えた場合はステップ１０４に進みモータ３３の回転を停止するように制御される。すなわち、本実施例では空気タンク１０Ａの圧力を２６〜３０ｋｇ／ｃｍ２の範囲に保持されるように制御するために、３０ｋｇ／ｃｍ２を超えた場合にはモータ３３の回転を停止し、圧縮空気生成部２０の動作を停止する。
【００４０】
空気タンク１０Ａ内の圧力Ｐが３０ｋｇ／ｃｍ２を超えていない場合はステップ１０５に進み、Ｐ（ｔ）を測定した時点から５秒を経過したか（ΔＴ＝５秒）否かの判定が行われる。これは単に空気タンク１０Ａ内の圧力を検出するだけでなく、圧力変化率ΔＰ／ΔＴを検出するためである。もしΔＴ＝５秒を経過したときには再びタンク１０Ａ内の圧力Ｐ（ｔ＋ΔＴ）を検出し、その値を制御回路部４０のＲＡＭ４２に格納する。
【００４１】
ステップ１０７においては制御回路部４０で圧力変化率ΔＰ／ΔＴの算出が行われる。即ち本実施例ではΔＴ＝５秒としてある時点ｔにおけるタンク内圧力Ｐ（ｔ）とΔＴ後におけるタンク内の圧力Ｐ（ｔ＋ΔＴ）との差ΔＰ＝Ｐ（ｔ＋ΔＴ）−Ｐ（ｔ）を求め、次にΔＰ／ΔＴの算出が行われる。通常、タンク１０Ａの圧力変化は緩やかであるので本実施例ではΔＴ＝５秒としたが、圧力センサ１１の取付場所や感度に応じてΔＴの値は適宜選定される。
【００４２】
次にステップ１０８では回転数遷移テーブルの選定が行われる。制御回路部４０のＲＡＭ４２には予め図５、図６、図７、図８に示すような４種類の回転数遷移判定テーブルが格納されている。モータ３３の現在の回転数Ｎが初期値のＮ２（＝２４００ｒｐｍ）のときは図５のテーブルが選択される。また現在の回転数ＮがＮ３（＝３６００ｒｐｍ）のときは図６のテーブルが選択される。同様にして回転数ＮがＮ１のときは図７のテーブルが、ＮがＮ０のときは図８のテーブルが選択される。これらのテーブルは何れも縦軸にタンク内の圧力Ｐ、横軸にタンク内圧力の圧力変化率ΔＰ／ΔＴをとってあり、それらの値からモータ３３の回転数を決定するために用いられる。
【００４３】
図５を例にとって説明すると、まずタンク内の圧力Ｐが３０ｋｇ／ｃｍ２を超えた場合はΔＰ／ΔＴの値にかかわらず回転数をＮ０にする。つまりモータを停止する。これはタンク内の圧力を常に２６ｋｇ／ｃｍ２から３０ｋｇ／ｃｍ２の範囲に保持するように制御しているのであるから当然である。
【００４４】
圧力変化率ΔＰ／ΔＴが負であるということは、タンク１０Ａに供給される圧縮空気よりも消費される圧縮空気の方が多いことを意味するからモータ３３の現在の回転数Ｎ２（＝２４００ｒｐｍ）をこれよりも高い回転数Ｎ３（＝３６００ｒｐｍ）に切換える制御が行われる。特に、空気動工具５１、５２（図１）がフル稼働しているような場合は圧縮空気の消費量が多くタンク１０Ａ内の圧力が急速に低下するおそれがあるので、この例ではΔＰ／ΔＴが−１ｋｇ／ｃｍ２以上のときはタンク内の圧力Ｐが３０ｋｇ／ｃｍ２にあれば直ちに回転数をＮ３に切換える。但し圧力変化率ΔＰ／ΔＴが０〜−１ｋｇ／ｃｍ２と比較的小さい場合は、タンク１０Ａの圧力Ｐが２６ｋｇ／ｃｍ２以上あれば引き続きＮ２の回転数でモータ３３を運転し、タンク１０Ａの圧力Ｐが２６ｋｇ／ｃｍ２より下がったときにＮ３に切換える。またΔＰ／ΔＴが０〜＋１ｋｇ／ｃｍ２の範囲にあるとき、即ち圧縮空気の消費よりも供給の方が若干多いときにはタンク１０Ａ内の圧力Ｐが２０ｋｇ／ｃｍ２以上あれば引き続きＮ２で運転し、これより低下したときにＮ３に切換える。
【００４５】
ΔＰ／ΔＴの値が＋０．１〜＋０．１５ｋｇ／ｃｍ２の範囲にあるときは、タンク１０Ａ内の圧縮空気の量が増加しつつあることを示しているからタンク内圧力Ｐが１０ｋｇ／ｃｍ２以上あればＮ２で回転し続け、１０ｋｇ／ｃｍ２より低下したらＮ３に切換える。ΔＰ／ΔＴが＋０．１５〜＋０．３ｋｇ／ｃｍ２と大きくなると、急速にタンク内圧力Ｐの増加が予測されるのでタンク内の圧力が１０ｋｇ／ｃｍ２以上あればモータの回転数を現在のＮ２からＮ１に低下させるように制御する。
【００４６】
以上の説明は現在運転中のモータ３３の回転数をＮ２として、これからＮ０、Ｎ３、Ｎ１に遷移する場合であるが、現在の回転数がＮ３、Ｎ１、Ｎ０の場合には図６、図７、図８のように異なったパターンにより遷移するように制御される。
【００４７】
図４に戻り、ステップ１０９においてはＰ（ｔ＋ΔＴ）、ΔＰ／ΔＴから、選択された判定テーブルを検索し、モータ３３の回転数を決定する。そしてこの回転数がステップ１０１においてＲＡＭ４２に記憶され、モータ３３の制御のために用いられる。
（６）動作
次に本発明装置の動作について説明する。
図９は回転数の遷移がない場合のタンク内圧力Ｐの変化カーブを示す。これは、例えば空気工具が全く使用されない状態であり、曲線ａはモータ３３を３６００ｒｐｍで回転したとき、ｂは２４００ｒｐｍ、ｃは１２００ｒｐｍで回転したときの変化を示す。回転数の設定値が２４００ｒｐｍとすると、最初モータのスイッチを入れ、曲線ｂに従ってタンク内の圧力が上昇し、３分程度経過すると３０ｋｇ／ｃｍ２に達してモータの運転が停止する。そのまま放置しておくと圧力タンク内の圧縮空気はエア漏れのために少しずつリークして減少し、２６ｋｇ／ｃｍ２まで低下すると再びモータの運転が開始される。曲線ａ及びｃの場合も同様に３０ｋｇ／ｃｍ２でモータがオフ、２６ｋｇ／ｃｍ２でオンとなるようなオン・オフ制御動作をする。
【００４８】
図１０〜１３は本発明により回転数が多段階に制御される場合の回転数の遷移を説明するための図である。図１０はモータの回転数Ｎが３６００ｒｐｍで運転されていた状態から他の回転数に遷移する場合を示し、同様に図１１、１２、１３はそれぞれ回転数Ｎが２４００ｒｐｍ、１２００ｒｐｍ、０ｒｐｍから他の回転数に遷移する場合を示す。
【００４９】
図１１を例にとって説明すると、時間Ｔの５秒間に、タンク内の圧力Ｐが曲線ａのように変化した場合、即ち３０ｋｇ／ｃｍ２に達したときはＮ２（２４００ｒｐｍ）をＮ０（０ｒｐｍ）に切換える。一方、曲線ｂのように徐々にタンク内圧力が上昇し、空気の消費量が極めて少ない場合はＮ２からＮ１（１２００ｒｐｍ）に切換えられるので圧力Ｐの上昇の度合いは小さくなる。
【００５０】
また曲線ｃのように５秒間におけるタンク内圧力の変化が極めて小さく、空気の消費量が少ない場合はＮ２のままの回転数が維持されるので圧力Ｐの変化はきわめて小さい状態が維持される。
【００５１】
更に曲線ｄのように５秒間における空気消費量が多く、タンク内の圧力Ｐが急激に低下した場合にはＮ２からＮ３（３６００ｒｐｍ）に切換えられるので圧力Ｐの低下の度合いは以前よりも緩和される。他の図１０、１２、１３については詳しく述べないが、上記と同様に５秒間における空気消費量、即ち圧力変化率に応じて回転数の遷移が行われるので、空気消費量の時々刻々の変動が大きい場合でもタンク内圧力の急激な上昇及び低下を抑制することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように本発明にかかる空気圧縮機は、圧力タンクの圧縮空気の圧力の大きさと、その圧縮空気の変化率との両方から多段階に設定されたモータの回転数を決定し、その回転数によりモータを制御するように構成したので、単にタンク内圧力を所定の範囲に維持するだけでなく空気圧縮機の負荷に応じて消費空気量を予測しながらモータの運転を制御できる。このためタンク内圧力が極端に低下することがなく使い勝手が良い空気圧縮機を提供できる。
また負荷の状態に応じて効率よく圧縮空気を生成できるために、モータを回転数の小さい状態で運転できる時間が長くなり、従来に比べ音の静かな空気圧縮機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる空気圧縮機の一実施例を示す概念図。
【図２】本発明にかかる空気圧縮機の一実施例を示す上面図。
【図３】本発明圧縮機におけるモータ駆動回路の一実施例を示す回路図。
【図４】本発明圧縮機の制御に用いられるプログラムの一実施例を示すフローチャート。
【図５】本発明圧縮機の制御に用いられる回転数遷移判定テーブルの説明図。
【図６】本発明圧縮機の制御に用いられる回転数遷移判定テーブルの説明図。
【図７】本発明圧縮機の制御に用いられる回転数遷移判定テーブルの説明図。
【図８】本発明圧縮機の制御に用いられる回転数遷移判定テーブルの説明図。
【図９】従来の圧縮機の動作を説明するための圧力変化曲線図。
【図１０】本発明圧縮機の動作を説明するための圧力変化曲線図。
【図１１】本発明圧縮機の動作を説明するための圧力変化曲線図。
【図１２】本発明圧縮機の動作を説明するための圧力変化曲線図。
【図１３】本発明圧縮機の動作を説明するための圧力変化曲線図。
【符号の説明】
１０：タンク部、１０Ａ：圧力タンク、１０Ｂ：安全弁、１１：圧力センサ、１２、１３：減圧弁、１４、１５：カプラ、１６、１７：圧力計、１８、１９：取出口、２０：圧縮空気生成部、２１：パイプ、３０：駆動部、３１：電源回路、３２：モータ制御回路、３３：モータ、３３Ａ：ステータ、３３Ｂ：ロータ、３１１：電圧検出器、３１２：電流検出器、３３４：温度検出回路、３３５：回転数検出回路、４０：制御回路部、４１：ＣＰＵ、４２：ＲＡＭ、４３：ＲＯＭ、４４、４５：Ｉ／Ｆ回路
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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