(57)【要約】【課題】圧縮機本体および動力源に不要な負荷をかけることによるエネルギロスを抑制することができる圧縮機の提供。【解決手段】アンローダ配管１５の経路中に、アンローダシリンダに流す圧縮気体を貯留する第２のタンク２１と、第２のタンク２１と第１のタンク１７との間に設けられて第２のタンク２１への圧縮気体の流れ込みを許容する開閉弁２２と、第２のタンク２１とアンローダシリンダとの間に設けられて第２のタンク２１内の圧縮気体をアンローダシリンダへ導入する状態とアンローダシリンダ内の圧縮気体を排気する状態とに切り換えられる電磁切換弁２３とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を吸い込んで圧縮室内で圧縮し吐出する圧縮機本体と、
該圧縮機本体を駆動する動力源と、
前記圧縮機本体より吐出される圧縮気体を貯留する第１のタンクと、
前記圧縮機本体と前記第１のタンクとを接続する吐出配管と、
前記第１のタンク内の圧縮気体の圧力が所定値以上になったときに、前記圧縮機本体に設けられたアンローダシリンダ内のアンローダピストンを圧縮気体の圧力により作動させて前記圧縮室を開放状態に維持するアンローダ機構とを備えた圧縮機であって、
前記アンローダ機構は、前記第１のタンクに一端が連通し、他端が前記アンローダシリンダに連通して該アンローダシリンダに圧縮気体を導入するアンローダ配管を有し、該アンローダ配管の経路中に、前記アンローダシリンダに流す圧縮気体を貯留する第２のタンクと、該第２のタンクと前記第１のタンクとの間に設けられて前記第２のタンクへの圧縮気体の流れ込みを制御する開閉手段と、前記第２のタンクと前記アンローダシリンダとの間に設けられて前記第２のタンク内の圧縮気体を前記アンローダシリンダへ導入する状態と前記アンローダシリンダ内の圧縮気体を排気する状態とに切り換え制御される切換手段とを有することを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載の圧縮機において、
前記第２のタンク内の圧縮気体を排気するためのリリーフ弁を有することを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば空気等の気体を圧縮するのに好適に用いられる圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体を圧縮する圧縮機には、動力源の不必要な断続運転による寿命の低下防止および電力消費の抑制等を目的として、圧縮機本体の圧縮室を開放状態に維持することで動力源を連続運転可能とするアンローダ機構を有するものがある。そして、製造コストの低減等を目的としたアンローダ機構として、圧縮機本体に設けられたアンローダシリンダ内のアンローダピストンを圧縮気体の圧力により作動させて圧縮室を開放状態に維持するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２４８８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の圧縮機は、圧縮機本体、または生成した圧縮気体を貯留するタンクからアンローダ機構のアンローダシリンダに圧縮気体を導入するようになっているため、ユーザの要望等によりタンク内に貯留する圧縮気体の圧力を低くした場合に、アンローダシリンダ内のアンローダピストンを適正に動作させることができない可能性があった。このため、タンク内の圧力を低く設定することができず、圧縮機本体および動力源に不要な負荷をかけることになってエネルギロスを生じてしまう。
【０００４】
したがって、本発明は、圧縮機本体および動力源に不要な負荷をかけることによるエネルギロスを抑制することができる圧縮機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、アンローダ配管の経路中に、アンローダシリンダに流す圧縮気体を貯留する第２のタンクと、第２のタンクと第１のタンクとの間に設けられて第２のタンクへの圧縮気体の流れ込みを制御する開閉手段と、第２のタンクとアンローダシリンダとの間に設けられて第２のタンク内の圧縮気体をアンローダシリンダへ導入する状態とアンローダシリンダ内の圧縮気体を排気する状態とに切り換え制御される切換手段とを有する。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に係る発明によれば、電磁切換弁を第２のタンク内の圧縮気体をアンローダシリンダへ導入する状態とすることにより、第２のタンク内の圧縮気体でアンローダシリンダ内のアンローダピストンを作動させて圧縮室を開放状態に維持することができ、切換手段をアンローダシリンダ内の圧縮気体を排気する状態とすることにより、アンローダピストンによる圧縮室の開放状態の維持を解除することができる。そして、第１のタンクの圧縮気体の圧力を上昇させると第２のタンク内の圧縮気体の圧力も同様に上昇することになり、その後は、第１のタンク内に貯留する圧縮気体の圧力を低くしても、第２のタンク内の圧縮気体によって上記のようにアンローダピストンを適正に動作させることができる。これにより、第１のタンクの圧力を低く設定してもアンローダピストンを適正に動作させることができるため、圧縮機本体および動力源に不要な負荷をかけることによるエネルギロスを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態による圧縮機として空気圧縮機を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【０００８】
空気圧縮機１は、固定台２を有しており、この固定台２は、下枠２Ａと、下枠２Ａの上方に複数本の縦枠２Ｂを介して配設された上枠２Ｃとによって構成されている。
【０００９】
固定台２の上枠２Ｃには、圧縮機本体３が据付けられており、この圧縮機本体３は、ここでは２個のシリンダ４を有する２気筒式の往復動圧縮機によって構成されている。また、各シリンダ４内には、図３に示すようにピストン５が往復動可能に設けられると共に、シリンダ４の先端側には吸気弁６Ａと吐出弁６Ｂとを備えたシリンダヘッド６が取り付けられている。そして、図１に示すように、圧縮機本体３は、クランク軸（図示せず）に接続されたプーリ７を後述のモータ８によって駆動することにより、各シリンダ４内でピストン５が往復動し、図３に示す吸気弁６Ａから吸い込んだ空気を圧縮室６Ｃ内で圧縮し、その圧縮空気を吐出弁６Ｂを介して吐出する構成となっている。
【００１０】
図１に示すように、固定台２の下枠２Ａ上には、動力源としてのモータ８が取り付けられており、このモータ８の出力軸にはプーリ９が設けられ、そのプーリ９と圧縮機本体３のプーリ７との間にはベルト１０が掛け渡されている。そして、モータ８は、インバータやマグネットスイッチなどの電源供給装置（図示せず）から給電されることにより出力軸を回転駆動し、ベルト１０、プーリ７，９等を介して圧縮機本体３を駆動する。
【００１１】
各シリンダ４のシリンダヘッド６には、図３に示すアンローダ機構１１が設けられており、このアンローダ機構１１は、シリンダヘッド６に設けられた筒状のアンローダシリンダ１２と、該アンローダシリンダ１２内に摺動可能に挿嵌され吸気弁６Ａを強制開弁可能なアンローダピストン１３と、アンローダピストン１３を吸気弁６Ａから離間する方向に付勢するばね１４と、アンローダシリンダ１２内に圧縮空気を導入する図２に示すアンローダ配管１５とを有している。このアンローダ配管１５を通じてアンローダピストン１３の背面に圧縮空気が供給されたときには、アンローダピストン１３は吸気弁６Ａに接触して吸気弁６Ａを強制的に開弁状態に維持する。これにより、アンローダ機構１１は、圧縮機本体３の運転状態を負荷運転（圧縮運転）と無負荷運転（非圧縮運転）との間で切り換える構成となっている。
【００１２】
図１に示すように、一方のシリンダ４の吐出側と他方のシリンダ４の吸入側とが接続配管１６Ａによって接続されており、他方のシリンダ４の吐出側と空気タンク（第１のタンク）１７とが吐出配管１６Ｂによって接続されている。この空気圧縮機１は、一方のシリンダ４で圧縮した圧縮空気を他方のシリンダ４でさらに圧縮し吐出して空気タンク１７に貯留するものである。
【００１３】
空気タンク１７は、固定台２の下枠２Ａ上にモータ８と並設されており、この空気タンク１７内に貯留された圧縮空気は、図示略の取出配管を介して各種の空圧機器に向けて供給される。空気タンク１７には、その内部の圧力を検出する圧力センサ１８が付設されている。
【００１４】
アンローダ機構１１のアンローダ配管１５は、空気タンク１７（吐出配管１６Ｂでも可）に一端が接続され、他端がアンローダシリンダ１２に接続されてており、空気タンク１７側の圧縮空気をアンローダシリンダ１２に導入する。
【００１５】
そして、アンローダ機構１１は、図２にも示すように、このアンローダ配管１５の経路中に、バッファタンク（第２のタンク）２１と逆止開閉弁（開閉手段）２２と電磁切換弁（切替手段）２３とを有している。
【００１６】
バッファタンク２１は、空気タンク１７から導入された圧縮空気をアンローダシリンダ１２に流すために貯留するものである。バッファタンク２１には、その内部の圧力を検出する圧力センサ２４が付設されている。
【００１７】
逆止開閉弁２２は、機械式の逆止弁であり、アンローダ配管１５におけるバッファタンク２１と空気タンク１７との間に設けられて空気タンク１７からバッファタンク２１への圧縮気体の流れ込みのみを許容する。つまり、逆止開閉弁２２は、バッファタンク２１から空気タンク１７への圧縮気体の流れ込みを規制する。
【００１８】
電磁切換弁２３は、アンローダ配管１５におけるバッファタンク２１とアンローダシリンダ１２との間に設けられるもので、オン時に、排気口２３ａを閉鎖しバッファタンク２１側とアンローダシリンダ１２側とを連通させることで図２に矢印Ｘ１で示すようにバッファタンク２１内の圧縮空気をアンローダシリンダ１２へ導入する導入状態とし、オフ時に、バッファタンク２１側を閉鎖しアンローダシリンダ１２側と排気口２３ａとを連通させることで図２に矢印Ｘ２で示すようにアンローダシリンダ１２内の圧縮空気を外気に排気する排気状態となる。
【００１９】
なお、上記したモータ８、圧力センサ１８，２４、電磁切換弁２３は、図示略の制御部に接続されている。制御部は、空気圧縮機１の運転中に、バッファタンク２１内の圧力を、アンローダピストン１３で適正に吸気弁６Ａを開状態に維持できる予め設定された所定範囲に維持するように制御し、これを満足する条件下において、空気タンク１７内の圧力が下限値以下になるとアンローダピストン１３を作動させずに圧縮空気を生成するロード運転を行い、空気タンク１７内の圧力が上限値以上になったときにアンローダピストン１３を作動させて吸気弁６Ａを開状態に維持し圧縮空気を生成しないアンロード運転を行う。ここで、バッファタンク２１内の圧力の所定範囲とは、アンローダピストン１３で一回は適正に吸気弁６Ａを開状態に維持できる下限値Ｐｂ０から、Ｐｂ０＋αの必要値ＰｂＬまでの範囲であり、必要値ＰｂＬはアンローダピストン１３で適正に吸気弁６Ａを開状態に維持することが、所定の複数回できる圧力である。また、アンロードの作動頻度が大きい場合には、上記したαを大きく変更して必要値ＰｂＬへの昇圧回数を減らすようにしても良い。
【００２０】
次に、上記した空気圧縮機１の制御部による制御内容を図４に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２１】
まず、制御部は、モータ８を駆動する（ステップＳ１）。このとき、アンローダ機構１１は、アンローダピストン１３を吸気弁６Ａから離間させるロード運転状態となっているため、圧縮機本体３において、一方のシリンダ４の圧縮室６Ｃの容積減少で圧縮空気が生成され、この圧縮空気が接続配管１６Ａを介して他方のシリンダ４の圧縮室６Ｃに導入され、このシリンダ４の圧縮室６Ｃの容積減少で、圧縮空気がさらに圧縮され、この圧縮空気が吐出配管１６Ｂを介して空気タンク１７に貯留される。このとき、空気タンク１７から逆止開閉弁２２を介してバッファタンク２１へ圧縮空気が導入される。
【００２２】
次に、制御部は、圧力センサ２４により検出されるバッファタンク２１内の圧力Ｐｂを読み込み、この圧力Ｐｂが、予め設定されたバッファタンク２１内の必要値ＰｂＬより大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。圧力Ｐｂが必要値ＰｂＬ以下であれば、ステップＳ２を繰り返して圧力Ｐｂが必要値ＰｂＬより大きくなるまで待ち、圧力Ｐｂが必要値ＰｂＬより大きければ、圧力センサ１８により検出される空気タンク１７内の圧力Ｐｔを読み込み、この圧力Ｐｔが、空気タンク１７の上限値ＰｔＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。圧力Ｐｔが上限値ＰｔＨ未満であれば、ステップＳ３を繰り返して上限値ＰｔＨ以上になるまで待ち、圧力Ｐｔが上限値ＰｔＨ以上になると、電磁切換弁２３をオンする（ステップＳ４）。これにより、バッファタンク２１の圧縮空気をアンローダシリンダ１２に導入して、アンローダピストン１３により、吸気弁６Ａを開状態に維持するアンロード運転状態となる。
【００２３】
ステップＳ４での電磁切換弁２３のオン後に、制御部は、圧力センサ１８により検出される空気タンク１７内の圧力Ｐｔを読み込み、この圧力Ｐｔが、圧縮空気の使用により空気タンク１７の下限値ＰｔＬ以下になったか否かを判定する（ステップＳ５）。圧力Ｐｔが下限値ＰｔＬ以下でなければステップＳ５を繰り返して圧力Ｐｔが下限値ＰｔＬ以下になるまで待ち、圧力Ｐｔが下限値ＰｔＬ以下ならば、電磁切換弁２３をオフする（ステップＳ６）。これにより、アンローダシリンダ１２の圧縮空気を排気して、アンローダピストン１３を吸気弁６Ａから離間させるロード運転状態となる。つまり、圧縮機本体３において、一方のシリンダ４および他方のシリンダ４で圧縮空気が生成されて空気タンク１７に貯留される。
【００２４】
ステップＳ６での電磁切換弁２３のオフ後に、制御部は、圧力センサ２４により検出されるバッファタンク２１内の圧力Ｐｂを読み込み、この圧力Ｐｂが、バッファタンク２１内の下限値Ｐｂ０以下であるか否かを判定する（ステップＳ７）。圧力Ｐｂが下限値Ｐｂ０以下であれば、制御部は、ステップＳ２に戻って圧力Ｐｂが必要値ＰｂＬに達するまで待つ。他方、ステップＳ６で圧力Ｐｂが下限値Ｐｂ０以下でなければ、制御部は、ステップＳ３に移行して、圧力Ｐｔが上限値ＰｔＨ以上になるのを待つ。
【００２５】
以上に述べた空気圧縮機１によれば、電磁切換弁２３をバッファタンク２１内の圧縮空気をアンローダシリンダ１２へ導入する状態とすることにより、バッファタンク２１内の圧縮空気でアンローダシリンダ１２内のアンローダピストン１３を作動させて圧縮室６Ｃを開放状態に維持するアンロード運転状態にでき、電磁切換弁２３をアンローダシリンダ１２内の圧縮空気を排気する状態とすることにより、アンローダピストン１３による圧縮室６Ｃの開放状態の維持を解除してロード運転状態にすることができる。そして、空気タンク１７の圧縮空気の圧力を上昇させるとバッファタンク２１内の圧縮空気の圧力も同様に上昇することになり、その後は、空気タンク１７内に貯留する圧縮空気の圧力を低くしても、バッファタンク２１内の圧縮気体によって上記のようにアンローダピストン１３を適正に動作させることができる。これにより、空気タンク１７の通常圧力を低く設定してもアンローダピストン１３を適正に動作させることができるため、圧縮機本体３およびモータ８に不要な負荷をかけることによるエネルギロスを抑制できる。また、ピストン５の圧縮力とアンローダピストン１３の押し付け力とが近い場合に生じるピストンの圧力変動によるアンローダピストン１３と吸気弁６Ａとのチャタリングをも抑制できる。
【００２６】
なお、図５に示すように、バッファタンク２１内の圧縮空気を外気に排気するための手動のリリース弁３０を設けても良い。この場合、空気圧縮機１の運転停止後にこのリリース弁３０でバッファタンク２１内の圧縮空気を排気することができるため、バッファタンク２１内の残圧による各部への影響を排除できる。
【００２７】
また、機械式の逆止開閉弁２２にかえて、図６に示すように、アンローダ配管１５を開閉する電磁開閉弁３１を用いても良い。この場合、空気圧縮機１の運転中、電磁開閉弁３１は、圧力センサ２４の圧力が圧力センサ１８の圧力より低くなった場合に図６にＸ３で示すように開き、それ以外の場合には閉じるように制御されることで、空気タンク１７からバッファタンク２１への圧縮空気の流れ込みのみを許容する逆止弁として機能する。そして、電磁開閉弁３１を、空気圧縮機１の運転停止後に強制的に開くようにすれば、運転停止後にバッファタンク２１内の圧縮空気を空気タンク１７内に逃がすことができ、よって、バッファタンク２１内の残圧による各部への影響を排除できる。
なお、上記実施例において、特許請求の範囲に記載の開閉手段は、逆止開閉弁２２として機械式および電磁式の逆止弁で説明したが、弁の駆動源として流体式やパイロット式等は適時選択可能であって、つまり、バッファタンク２１から空気タンク１７への圧縮気体の流れ込みを規制できればよい。
なお、上記実施例において、特許請求の範囲に記載の切替手段は、電磁切替弁２３で説明したが、弁の駆動源としては流体式や機械式およびパイロット式は適時選択可能であって、つまり、アンローダシリンダ内の圧縮気体の吸気と排気を切替え制御可能であればよい。
なお、上記実施例において、空気圧縮機１の固定台２形状や圧縮機本体３の気筒数および多段圧縮機の段数は、一例として図に示す構成で説明を行ったが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、適時選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態による空気圧縮機を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態による空気圧縮機の要部を示す拡大正面図である。
【図３】本発明の実施の形態による空気圧縮機のシリンダのヘッド側の要部拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態による空気圧縮機の制御内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態による空気圧縮機の変形例の要部を示す拡大正面図である。
【図６】本発明の実施の形態による空気圧縮機の変形例の要部を示す拡大正面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  空気圧縮機（圧縮機）
３  圧縮機本体
６Ｃ  圧縮室
８  モータ（動力源）
１１  アンローダ機構
１２  アンローダシリンダ
１３  アンローダピストン
１５  アンローダ配管
１６Ｂ  吐出配管
１７  空気タンク（第１のタンク）
２１  バッファタンク（第２のタンク）
２２  逆止開閉弁（開閉手段）
２３  電磁切換弁（切替手段）
３０  リリース弁
３１  電磁開閉弁
【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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