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技術 空気圧縮装置

出願人 ナブテスコ株式会社
発明者 水船徹黒光将宮内辰雄
出願日 2014年7月3日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2014-138111
公開日 2016年1月28日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2016-014383
状態 特許登録済
技術分野 回転型圧縮機の応用細部
主要キーワード 放出流路 メンテナンス費 排出空気量 残留圧 放出運転 空気溜め 排出容量 ドレン分離器
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年1月28日)のものです。
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図面 (4)

課題

回転型圧縮機を備えた空気圧縮装置において、高価な高温仕様逆止弁を設けずに、圧縮機の停止後に圧縮機側圧縮空気が逆流するのを抑制し、逆流に起因する不具合の発生を抑制する。

解決手段

空気圧縮装置(1)は、回転型の圧縮機(21)と、圧縮機(21)の吐出側に接続された吐出側流路(11)と、吐出側流路(11)と接続可能に設けられ、吐出側流路(11)に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出流路(13)と、圧縮機(21)の回転を停止しようとする際に、吐出側流路(11)と放出流路(13)とを接続して、前記残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出運転を行う運転制御部(41)と、を備える。

概要

背景

従来、空気圧縮装置において圧縮されて高圧になった空気(圧縮空気)は、例えば車両のブレーキ装置、扉の開閉装置などの機器を駆動する用途に用いられている。特許文献1の図1及び図4は、例えば鉄道車両装備される空気圧縮装置を開示している。この特許文献1の図4に示される空気圧縮装置では、圧縮機により圧縮されて高温となった空気はアフタークーラ冷却器)にて冷却され、冷却された圧縮空気は除湿器において除湿される。除湿された圧縮空気は空気溜めに溜められる。空気溜めに溜められた圧縮空気は上述したような機器に供給される。

概要

回転型の圧縮機を備えた空気圧縮装置において、高価な高温仕様逆止弁を設けずに、圧縮機の停止後に圧縮機側に圧縮空気が逆流するのを抑制し、逆流に起因する不具合の発生を抑制する。空気圧縮装置(1)は、回転型の圧縮機(21)と、圧縮機(21)の吐出側に接続された吐出側流路(11)と、吐出側流路(11)と接続可能に設けられ、吐出側流路(11)に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出流路(13)と、圧縮機(21)の回転を停止しようとする際に、吐出側流路(11)と放出流路(13)とを接続して、前記残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出運転を行う運転制御部(41)と、を備える。

目的

本発明の目的は、回転型の圧縮機を備えた空気圧縮装置において、高価な高温仕様の逆止弁を設けずに、圧縮機の停止後に圧縮機側へ圧縮空気が逆流するのを抑制し、逆流に起因する不具合の発生を抑制することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

回転型圧縮機と、前記圧縮機の吐出側に接続された吐出側流路と、前記吐出側流路と接続可能に設けられ、前記吐出側流路に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出流路と、前記圧縮機の回転を停止しようとする際に、前記吐出側流路と前記放出流路とを接続して、前記残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出運転を行う運転制御部と、を備える空気圧縮装置

請求項2

前記運転制御部は、前記放出運転において、前記圧縮機を回転させたまま圧縮空気の放出を開始し、予め定められた時間が経過した後、前記圧縮機の回転を停止する制御を行う、請求項1に記載の空気圧縮装置。

請求項3

前記吐出側流路と前記放出流路とを接続又は切断する開閉機構を備え、前記運転制御部は、圧縮空気を生成する通常運転においては前記開閉機構を切断状態にするように構成されている一方で、前記放出運転においては前記圧縮機の回転を停止する前に前記開閉機構を接続状態にするように構成されている、請求項1又は2に記載の空気圧縮装置。

請求項4

前記放出運転において放出される圧縮空気を通過させる消音器を備える、請求項1〜3の何れか1項に記載の空気圧縮装置。

技術分野

0001

本発明は、例えば、車両のブレーキ装置、扉の開閉装置などの機器を駆動する用途などに用いられる空気圧縮装置に関する。

背景技術

0002

従来、空気圧縮装置において圧縮されて高圧になった空気(圧縮空気)は、例えば車両のブレーキ装置、扉の開閉装置などの機器を駆動する用途に用いられている。特許文献1の図1及び図4は、例えば鉄道車両装備される空気圧縮装置を開示している。この特許文献1の図4に示される空気圧縮装置では、圧縮機により圧縮されて高温となった空気はアフタークーラ冷却器)にて冷却され、冷却された圧縮空気は除湿器において除湿される。除湿された圧縮空気は空気溜めに溜められる。空気溜めに溜められた圧縮空気は上述したような機器に供給される。

先行技術

0003

特開平11−201039号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、上記のような従来の空気圧縮装置において、圧縮機として、例えばスクロール型の圧縮機などの回転型の圧縮機が用いられる場合には、次のような問題がある。すなわち、スクロール型の圧縮機の停止後には、圧縮機と除湿器との間には圧縮空気が残留している。したがって、この残留圧縮空気は、スクロール型の圧縮機が停止すると、圧縮機側に逆流してスクロールを逆回転させる。この逆回転は次第に回転数が増加して例えば3000rpm程度にまで達することもあり、その回転数の変化に応じて発生する音も変化する。したがって、このような異音が発生するのを抑制する必要がある。また、逆回転時の回転数が圧縮機の許容回転速度以上になると、スクロールの耐久性に影響を及ぼす場合もある。

0005

このような逆流に起因する不具合の発生を防止するためには、圧縮機の吐出側において圧縮機に近い位置に逆止弁を設けることが考えられる。例えば、特許文献1の空気圧縮装置では圧縮機の吸入側に逆止弁が設けられているが、圧縮機の吐出側の流路、具体的には例えば圧縮機とアフタークーラとの間の流路に逆止弁を設けることができる。しかし、圧縮機から吐出される空気は最大で200℃前後の高温になる。したがって、上記のような逆止弁を設ける場合には、その逆止弁に用いるシール等の部材として高価な高温仕様のものを使用せざるを得ず、メンテナンス費などの費用面で課題がある。

0006

また、特許文献1の図1に示される空気圧縮装置においては、上述したように圧縮機の吸込口側に接続された吸込側流路に逆止弁が設けられているが、吸込側流路に逆止弁を設けたとしても、吸込側流路は低圧であるため、高圧の圧縮空気の逆流を完全に止めることができないので、圧縮空気の圧縮機側への逆流を完全に止めることは困難である。

0007

本発明の目的は、回転型の圧縮機を備えた空気圧縮装置において、高価な高温仕様の逆止弁を設けずに、圧縮機の停止後に圧縮機側へ圧縮空気が逆流するのを抑制し、逆流に起因する不具合の発生を抑制することである。

課題を解決するための手段

0008

本発明の空気圧縮装置は、回転型の圧縮機と、前記圧縮機の吐出側に接続された吐出側流路と、前記吐出側流路と接続可能に設けられ、前記吐出側流路に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出流路と、前記圧縮機の回転を停止しようとする際に、前記吐出側流路と前記放出流路とを接続して、前記残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出運転を行う運転制御部と、を備える。

0009

この構成では、圧縮機の回転を停止しようとする際には、吐出側流路に残存する圧縮空気の一部又は全部を例えば大気中に放出する放出運転が行われる。したがって、圧縮機に近い位置に高価な高温仕様の逆止弁を設けなくても、圧縮機の停止後に圧縮機側に圧縮空気が逆流するのを抑制することができる。これにより、逆流に起因する異音の発生などの不具合が生じるのを抑制できる。

0010

具体的には、前記運転制御部は、前記放出運転において、前記圧縮機を回転させたまま圧縮空気の放出を開始し、予め定められた時間が経過した後、前記圧縮機の回転を停止する制御を行うのが好ましい。

0011

この構成において、前記予め定められた時間は、逆流に起因する不具合が生じるのを抑制できる程度に、吐出側流路に残存する圧縮空気を放出できる時間であり、例えば実験シミュレーションなどに基づいて定めることができる。したがって、この構成では、圧縮機の回転の停止後に圧縮機側に圧縮空気が逆流するのをより確実に抑制することができる。また、この構成では、放出運転において、圧縮機を回転させたまま圧縮空気の放出を開始し、吐出側流路に残存する圧縮空気を予め定められた時間放出するまでは、圧縮機を運転し続けるので、圧縮空気の放出中に圧縮機側に圧縮空気が逆流するのを抑制することもできる。

0012

前記空気圧縮装置は、前記吐出側流路と前記放出流路とを接続又は切断する開閉機構を備え、前記運転制御部は、圧縮空気を生成する通常運転においては前記開閉機構を切断状態にするように構成されている一方で、前記放出運転においては前記圧縮機の回転を停止する前に前記開閉機構を接続状態にするように構成されているのが好ましい。

0013

この構成では、運転制御部は、開閉機構の開閉動作に関連付けて圧縮機の運転と停止のタイミングを制御することによって、通常運転と放出運転とを適切に行うことができる。

0014

前記空気圧縮装置は、前記放出運転において放出される圧縮空気を通過させる消音器を備えているのが好ましい。

0015

この構成では、スクロール型の圧縮機などの回転型の圧縮機の逆回転防止の制御を行うのにあたり、放出運転時に圧縮空気が放出されるときの騒音を低減することができる。

発明の効果

0016

本発明によれば、スクロール型の圧縮機を備えた空気圧縮装置において、吐出側流路に高価な高温仕様の逆止弁を設けなくても、圧縮機の停止後に圧縮機側に圧縮空気が逆流するのを抑制することができる。これにより、逆流に起因する異音の発生などの不具合が生じるのを抑制できる。

図面の簡単な説明

0017

本発明の実施形態に係る空気圧縮装置を示す概略構成図である。
実施形態に係る空気圧縮装置における通常運転と放出運転の制御例を示すタイミングチャートである。
実施形態に係る空気圧縮装置における制御例を示すフローチャートである。

実施例

0018

以下、本発明の一実施形態に係る空気圧縮装置1について図面を参照して説明する。図1に示す本実施形態の空気圧縮装置1は、圧縮空気を生成するものであり、例えば鉄道車両に設けられる。空気圧縮装置1において生成された圧縮空気は、鉄道車両のブレーキ装置、扉の開閉装置などの機器を駆動する用途に用いられる。ただし、空気圧縮装置1の用途は、鉄道車両に限られず、鉄道以外の他の車両であってもよく、また、車両以外の他の用途であってもよい。

0019

[空気圧縮装置の構造]
図1に示すように、空気圧縮装置1は、電動空気圧縮機構2と、除湿機構3と、コントローラ4とを備える。空気圧縮装置1の吸込口16から吸い込まれた空気は、吸込フィルタ(吸込チリコシ)17を通過した後、電動空気圧縮機構2に流入し、電動空気圧縮機構2において圧縮される。電動空気圧縮機構2において生成された圧縮空気は、除湿機構3において除湿される。除湿機構3において除湿された圧縮空気は、空気圧縮装置1の吐出口18から流出し、空気溜め5(圧力タンク)に溜められる。空気溜め5の圧縮空気は、必要に応じて上記したような機器に供給される。

0020

本実施形態の空気圧縮装置1では、圧縮空気を生成して空気溜め5に溜める通常運転と、空気圧縮装置1内の圧縮空気の一部又は全部を大気中に放出する放出運転とが行われる。これにより、通常運転の終了後に圧縮空気の逆流に起因する異音の発生などの不具合が生じるのを抑制できる。以下、本実施形態の具体的な構成について説明するが、本発明の空気圧縮装置1は、以下の具体例に限定されるものではない。

0021

図1に示すように、空気圧縮装置1は、吸込口16と電動空気圧縮機構2とを接続する吸込側流路10と、電動空気圧縮機構2と後述の逆止弁51とを接続する吐出側流路11と、逆止弁51と吐出口18とを接続する下流側流路12と、圧縮空気を放出する放出流路13とを備えている。

0022

本実施形態では、電動空気圧縮機構2は、スクロール型の圧縮機21と、電動機22と、冷却器23と、ファン24,25とを備えている。また、本実施形態では、除湿機構3は、第1除湿器としてのドレン分離器31と、第2除湿器32と、逆止弁51と、開閉機構としての電磁弁52とを備えている。本実施形態では、逆止弁51及び電磁弁52(開閉機構)が除湿機構3の一部として設けられているが、これに限られない。

0023

スクロール型の圧縮機21は、互いにかみ合う固定スクロール(第1渦巻体)と、旋回スクロール(第2渦巻体)と、これらを収容するハウジングとを備え、これらによって圧縮空間が区画されている。スクロール型の圧縮機21は、ハウジングに固定された固定スクロールに対し、旋回スクロールを旋回運動させることによって圧縮空気を生成する。このような構造を有するスクロール型の圧縮機21は、圧縮空気を生成する正回転とは反対の逆回転が生じると、異音が発生しやすいという特徴を有している。

0024

ハウジングには、吸込口21Aと、吐出口21Bとが設けられている。吸込口21Aには、吸込側流路10の一端が接続されており、吐出口21Bには吐出側流路11の一端が接続されている。吸込口21Aからハウジング内に吸い込まれる空気は、前記圧縮空間に流入し、旋回スクロールの旋回運動に伴って次第に加圧され、加圧された圧縮空気は、吐出口21Bから吐出側流路11に流出する。

0025

電動機(モータ)22は、圧縮機21を駆動する駆動機構として設けられている。電動機22は、コントローラ4からの起動信号に基づいて作動するように構成されている。本実施形態では、電動機22の回転軸は、ベルトなどの連結部材26を介して圧縮機21の回転軸に連結されているが、このような構成に限られない。

0026

冷却器23は、圧縮機21で圧縮されて圧縮熱が残っている圧縮空気を冷却する熱交換器として設けられている。図1に示す具体例では、冷却器23は、プレートフィンチューブ冷却器であるが、これに限られず、他のタイプの冷却器であってもよい。プレートフィンチューブ冷却器23は、圧縮空気が流れるチューブ23Aと、チューブ23Aに沿って配列された複数のフィン23Bとを備える。

0027

ファン24,25は、冷却器23に向かう空気(外気)の流れを形成するために設けられている。冷却器23は、ファン24,25によって生じる冷却空気によって外部から冷却され、その結果、冷却器23の内部を流れる圧縮空気が冷却される。本実施形態では、複数のファン24,25(第1ファン24、第2ファン25)が設けられているが、これに限られず、単一のファンが設けられているだけであってもよい。第1ファン24は、圧縮機21の回転軸の回転に伴って回転するように構成されているが、これに限られない。図1に示す具体例では、第1ファン24は、シロッコファンであり、第2ファン25は、プロペラファンであるが、これらに限られず、他の種類のファンを用いることもできる。

0028

ドレン分離器31は、冷却器23よりも下流側の吐出側流路11に設けられている。ドレン分離器31は、冷却器23において冷却された圧縮空気から水分と油分とを分離するフィルタ35を備えている。具体的には、ドレン分離器31は、例えばケース34を備え、このケース34内には、フィルタ35と、ドレンを排出するためのドレン弁36とが設けられている。また、ケース34には、圧縮機21から供給される圧縮空気が流入する入口34Aと、ドレン分離器31を通過した圧縮空気がそれよりも下流側の吐出側流路11に流出する出口34Bとが設けられている。

0029

ドレン弁36は、圧縮空気が生成される通常運転のときには閉じている。ドレン弁36が開かれると、水分やオイルを含むドレンは、ドレン弁36に隣接する排気管37を通じて圧縮空気と共に外部へ放出される。また、排気管37には、放出に伴う騒音を低減させるために消音器33が設けられている。

0030

ドレン弁36の開閉機構は、特に限定されるものではない。ドレン弁36の開閉機構としては、例えば、コントローラ4からの起動信号によって電磁弁52が開状態となり、除湿装置3の吐出側流路11内の圧縮空気によってドレン弁36の弁体36aを押圧したときにドレン弁36が開状態となり、吐出側流路11、冷却器23および除湿器31,32に残存する圧縮空気を放出することができる。ドレン弁36の弁体36aとしては、例えば図1に示すように端部にテーパ面が設けられたものが挙げられる。この弁体36aがその軸方向にスライド移動することによってドレン弁36の開閉が行われる。

0031

第2除湿器32は、ドレン分離器31よりも下流側の吐出側流路11に設けられている。第2除湿器32は、ドレン分離器31において水分と油分とが分離された圧縮空気に対してさらに除湿を行うために設けられている。第2除湿器32としては、例えば中空糸膜式の除湿器を挙げることができるが、これに限られず、例えば乾燥剤によって除湿する除湿器などであってもよい。図1に示す実施形態では、複数の第2除湿器32が設けられているが、これに限られず、単一の第2除湿器32が設けられていてもよい。なお、各第2除湿器32には、その第2除湿器32で生成された乾燥空気の一部を第2除湿器32に戻すパージガスの通過量を抑制するためのパージ絞り38が設けられている。

0032

逆止弁51は、第2除湿器32よりも下流側に設けられており、吐出側流路11と下流側流路12とを接続している。逆止弁51は、所定の圧力以上の圧縮空気が吐出口18側(空気溜め5側)に通過するのを許容する。逆止弁51は、除湿器31,32を通過して除湿された圧縮空気が除湿器31,32側に戻るのを阻止する。すなわち、逆止弁51は、下流側流路12及び空気溜め5の圧縮空気が逆止弁51よりも上流側の吐出側流路11に逆流するのを防止する。

0033

図1に示す本実施形態では、逆止弁51は、ケース53と、ケース53内の空間を第1空間S1と第2空間S2に仕切仕切り壁54と、弁体55とを備えている。仕切り壁54には、第1空間S1と第2空間S2を連通させる開口54aが形成されている。弁体55は、第2空間S2に配置されており、開口54aを第2空間S2側から塞いでいる。弁体55は、例えばばねなどの付勢手段によって開口54aを塞ぐ方向に付勢されている。逆止弁51は、第1空間S1の空気が第2空間S2に移動することのみを許容する。

0034

逆止弁51は、第1空間S1側のケース53に設けられた入口51Aと、第2空間S2側のケース53に設けられた出口51Bとを有する。吐出側流路11の下流端は、入口51Aに接続されており、下流側流路12の上流端は、出口51Bに接続されている。

0035

また、本実施形態では、第1空間S1側のケース53に戻し口51Cが設けられている。戻し口51Cには、吐出側流路11、冷却器23及び除湿器31,32に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出流路13の一端(上流端)が接続されている。

0036

電磁弁52(開閉機構52)は、放出流路13に設けられており、コントローラ4からの信号により放出流路13を開閉するように構成されている。すなわち、電磁弁52は、吐出側流路11と放出流路13とを接続又は切断する機能を有する。電磁弁52は、通常運転のときには放出流路13を閉状態とするにように構成されている。これにより、通常運転のときには、電動空気圧縮機構2によって生成されて吐出側流路11を流れる圧縮空気は、逆止弁51を通過して下流側流路12に流入し、空気溜め5に溜められる。

0037

電磁弁52は、放出運転のときには放出流路13を開状態とするように構成されている。これにより、逆止弁51の第1空間S1の圧力が上述の所定の圧力未満となるので、開口54aは弁体55によって塞がれ、吐出側流路11の圧縮空気が下流側流路12側(空気溜め5側)に流れるのが阻止される。その一方で、放出運転のときには、吐出側流路11、冷却器23及び除湿器31,32に残存する圧縮空気の一部又は全部は、入口51A及び戻し口51Cを経て放出流路13に流入し、外部に放出される。

0038

本実施形態では、放出流路13の他端(下流端)は、放出運転のときの圧縮機21の容量よりも大きな容量(排出容量)を有する大容量の排出機構を経て大気中に放出される。図1に示す実施形態では、この大容量の排出機構としてドレン分離器31のドレン弁36が用いられている。具体的に、放出運転のときの圧縮機21の容量が例えば500L/分である場合に、排出容量が例えば1000L/分のドレン弁36を用いる場合を例示することができるが、これらの数値に限定されるものではない。放出運転において、ドレン弁36などの排出機構から大気中に放出される排出容量が、圧縮機21から吐出側流路11に吐出される容量よりも大きければよい。ただし、放出運転のときの排出容量(排出空気量)と圧縮機21の容量(吐出空気量)との差が大きいほど、吐出側流路11、冷却器23及び除湿器31,32を早く減圧することができるので、大容量の排出機構(本実施形態ではドレン弁36)が開状態となってから圧縮機21の電動機22を停止するまでの時間(遅延時間)を短くすることができる。

0039

また、本実施形態では、放出流路13の他端(下流端)は、消音器33の上流側に接続されている。これにより、放出運転において放出される圧縮空気が消音器33を通過した後、大気中に放出されるので、放出運転において圧縮空気が放出されるときの騒音を低減することができる。より具体的には、放出流路13の他端(下流端)は、ドレン分離器31のケース34に接続されており、放出流路13を流れる圧縮空気は、ケース34内の通路を経て消音器33に到達し、その後、消音器33を通過して大気中に放出される。すなわち、本実施形態では、消音器33は、ドレンの放出と、放出流路13を通過した圧縮空気の放出の両方に用いられるが、これに限られない。放出流路13を通過した圧縮空気の放出用には、ドレン分離器31の消音器33とは別の消音器が用いられてもよい。また、放出流路13を通過した圧縮空気は、消音器を通さずに直接大気中に放出されてもよい。

0040

コントローラ4は、例えば、図略の中央演算処理装置等のプロセッサメモリなどの記憶部42、インターフェース回路等を備えて構成され、上位のコントローラ(図示せず)との間で信号の送受信が可能に構成されている。コントローラ4は、空気圧縮装置1の運転を制御する運転制御部41を機能として備えている。運転制御部41は、予め決められたシーケンスを実行して、電動機22の運転を制御することにより圧縮機21の運転と停止を制御するとともに、開閉機構(本実施形態では電磁弁52)の開閉を制御する。また、コントローラ4は、放出運転において時間を計測するタイマ43を備えている。

0041

[空気圧縮装置の動作]
次に、空気圧縮装置1の動作について説明する。本実施形態の空気圧縮装置1では、運転制御部41は、圧縮空気を生成して空気溜め5に溜める通常運転と、圧縮空気を放出する放出運転とを行うように、圧縮機21を駆動する電動機22、放出流路13を開閉する開閉機構(本実施形態では電磁弁52)などを制御する。運転制御部41は、電動機21を停止する際に、吐出側流路11に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出運転を行う。具体的には、電動機21を停止するための信号(OFF信号)がコントローラ4から出力されると、吐出側流路11に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出運転が行われる。以下、図2及び図3を参照して本実施形態の空気圧縮装置1の制御例について具体的に説明するが、図2及び図3に示す制御例は一例であって、これらの制御に限られるものではない。

0042

図2は、本実施形態に係る空気圧縮装置1における通常運転と放出運転の制御例を示すタイミングチャートである。図2に示す制御例では、コントローラ4から出力される起動信号によって、制御対象である電動機22と電磁弁52のそれぞれの動作が制御される。例えば、電動機22は、コントローラ4からの起動信号が信号線Xを通じて送られ、この信号に基づいて制御される。電磁弁52は、コントローラ4からの起動信号が信号線Yを通じて送られ、この信号に基づいて制御される。具体的には、起動信号が信号線Xを通じて図略のコンタクタリレーなどに入力されると、図略のAC電源からの電力の供給及び停止が行われ、これにより、電動機22の運転及び停止の動作が制御される。

0043

図3は、本実施形態に係る空気圧縮装置1における制御例を示すフローチャートである。図3に示すように、運転制御部41は、通常運転を開始するか否かを判定する(ステップS1)。通常運転の開始条件成立していると判定されると(ステップS1においてYES)、通常運転が開始される。その一方で、通常運転の開始条件が成立していないと判定されると(ステップS1においてNO)、運転制御部41は、通常運転を開始せずにステップS1の判定を繰り返す。

0044

通常運転は、空気溜め5に圧縮空気を溜めることが必要なときに、電動機22を駆動して圧縮機21を作動させ、空気溜め5に圧縮空気を蓄積する運転モードである。より具体的には、通常運転は、予め定められた開始条件が成立したときに行われる。通常運転の開始条件は、空気溜め5に圧縮空気を溜めることが必要か否かを判定できるものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば次のような具体例を挙げることができる。

0045

すなわち、運転制御部41は、例えば、空気溜め5における空気圧を検知する圧力センサ5Aからの信号を受信可能に構成されており、空気溜め5の圧力センサ5Aからの信号に基づいて通常運転の開始の要否を判定する。この場合、運転制御部41は、圧力センサ5Aで検知される圧力値(空気溜め5における空気圧の圧力値)が所定の第1圧力値未満となったときに通常運転の開始条件が成立したと判定し、通常運転を開始するように電動機22、電磁弁52などを制御する(ステップS2)。

0046

通常運転の開始条件が成立すると、図2に示すようにコントローラ4からの起動信号がONに切り替わる。起動信号がONになると、電動機22が運転状態(ON)に切り替わるとともに、電磁弁52が閉状態(OFF)に切り替わる。これにより、通常運転が開始される。

0047

すなわち、通常運転では、電磁弁52によって放出流路13が閉状態とされた状態で電動機22が運転される。言い換えると、通常運転では、電磁弁52によって吐出側流路11と放出流路13とが切断された状態で圧縮機21を回転させる。電動機22が運転されると圧縮機21によって圧縮空気が生成される。生成された圧縮空気は、除湿機構3を経て、空気溜め5に溜められる。

0048

次に、コントローラ4の運転制御部41は、図3に示すように通常運転を終了するか否かを判定する(ステップS3)。通常運転の終了条件が成立していると判定されると(ステップS3においてYES)、通常運転が終了し、放出運転が開始される(ステップS4)。その一方で、通常運転の終了条件が成立していないと判定されると(ステップS3においてNO)、運転制御部41は、通常運転を継続する(ステップS2)。

0049

通常運転の終了条件は、空気溜め5に所定量の圧縮空気が溜まったか否かを判定できるものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば次のような具体例を挙げることができる。すなわち、運転制御部41は、空気溜め5の圧力センサ5Aからの信号に基づいて通常運転の終了の要否を判定する。この場合、運転制御部41は、圧力センサ5Aで検知される圧力値(空気溜め5における空気圧の圧力値)が前記第1圧力値よりも高い第2圧力値以上となったときに通常運転の終了条件が成立したと判定し、通常運転を終了するように電動機22、電磁弁52などを制御する(ステップS3においてYES)。

0050

通常運転の終了条件が成立すると、図2に示すようにコントローラ4からの起動信号がOFFに切り替わる。起動信号がOFFになると、電動機22は運転状態(ON)のままで、電磁弁52が開状態(ON)に切り替わる。これにより、通常運転が終了し、放出運転が開始される(図3におけるステップS4)。

0051

すなわち、放出運転では、電磁弁52によって放出流路13が開状態とされている(吐出側流路11と放出流路13とが接続状態とされている)ので、吐出側流路11、冷却器23及び除湿器31,32に残留している圧縮空気の一部又は全部は、電磁弁52を通過して放出流路13に流入し、消音器33を経て大気中に放出される。放出運転では、電動機22の運転が継続されているので、圧縮機21において新たに圧縮空気が生成されるが、この圧縮空気の生成量よりも放出流路13を通じて放出される放出量の方が多くなるように構成されているので、吐出側流路11、冷却器23及び除湿器31,32における空気の圧力は次第に低下する。

0052

放出運転は、予め定められた終了条件が満たされるまで継続される。運転制御部41は、図3に示すように放出運転を終了するか否かを判定する(ステップS5)。放出運転の終了条件が成立していると判定されると(ステップS5においてYES)、放出運転が終了し、電動機22が停止するように電動機22が制御される(ステップS6)。そして、運転制御部41は、次回の通常運転の開始の要否を上述のように判定する(ステップS1)。その一方で、放出運転の終了条件が成立していないと判定されると(ステップS5においてNO)、運転制御部41は、放出運転を継続する(ステップS4)。

0053

図2に示す具体例では、放出運転の終了条件は、放出運転の開始からの経過時間が用いられている。すなわち、放出運転は、予め定められた時間Tが経過するまで継続されるように構成されている。通常運転が終了し、コントローラ4からの起動信号がOFFに切り替わると、タイマ43は時間の計測を開始する。そして、タイマ43による計測時間が時間Tに達すると、運転制御部41は、放出運転の終了条件が成立したと判定する(図3のステップS5においてYES)。そして、図2に示すように、運転制御部41は、電動機22を停止状態(OFF)に切り替える。これにより、電動機22が停止して放出運転が終了する(図3のステップS6)。なお、放出運転の終了条件は、経過時間以外の他の条件であってもよい。

0054

放出運転の終了後、次回の通常運転が開始されるまでは、電動機22は停止状態とされる。また、図2に示す具体例では、電磁弁52は、次回の通常運転まで開状態のままとされるが、これに限られず、閉状態とされてもよい。

0055

なお、放出運転とは別のモードとして、ドレン排出のモードが設けられていてもよい。このドレン排出モードは、例えば通常運転中において、一定時間おきにドレン弁36を開いてドレンを排出するように制御される。

0056

[実施形態のまとめ]
本実施形態では、電動機22を停止する際には、吐出側流路11、冷却器23及び除湿器31,32に残存する圧縮空気の一部又は全部をこれらの外に放出する放出運転が行われる。したがって、圧縮機21に近い位置(例えば圧縮機21と冷却器23との間の流路)に高温仕様の逆止弁を設けなくても、圧縮機21の停止後に圧縮機21側に圧縮空気が逆流するのを抑制することができる。これにより、逆流に起因する異音の発生などの不具合が生じるのを抑制できる。このように高温仕様の逆止弁を上記の位置に設けなくてよいので、メンテナンス費用を抑えることができる。

0057

具体的には、運転制御部41は、放出運転において、電動機22を駆動したまま圧縮空気の放出を開始し、予め定められた時間Tが経過した後、電動機22を停止する制御を行う。予め定められた時間Tは、逆流に起因する不具合が生じるのを抑制できる程度に、吐出側流路11、冷却器23及び除湿器31,32に残存する圧縮空気を放出できる時間であり、例えば実験、シミュレーションなどに基づいて定めることができる。したがって、本実施形態では、圧縮機21の停止後に圧縮機21側に圧縮空気が逆流するのをより効果的に抑制することができる。また、本実施形態では、放出運転において、電動機22を駆動したまま圧縮空気の放出を開始し、吐出側流路11に残存する圧縮空気を予め定められた時間T放出するまでは、圧縮機21を運転し続けるので、圧縮空気の放出中に圧縮機21側に圧縮空気が逆流するのを抑制することもできる。

0058

より具体的には、シーケンサにより電動機22を停止する所定時間Tだけ前の時点で開閉機構としての電磁弁52を開状態とし、主に除湿器31,32内の残留圧縮空気を大気中に排出するように制御される。コントローラ4が起動信号OFFを出力した後、電磁弁52を開状態(ON)にするとともに、タイマ43によって計測される時間Tの間は、電動機22の電源をONにすることにより、残留圧縮空気を大気放出する。

0059

本実施形態では、空気圧縮装置1は、吐出側流路11に設けられ、圧縮機21から吐出された圧縮空気を除湿する除湿器31,32と、除湿器31,32よりも下流側の吐出側流路11に設けられ、除湿器31,32を通過して除湿された圧縮空気が除湿器31,32側に戻るのを阻止する逆止弁51と、吐出側流路11及び除湿器31,32に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出する放出流路13と、放出流路13を開閉する開閉機構としての電磁弁52とを備える。この構成では、逆止弁51と圧縮機21との間の吐出側流路11、冷却器23及び除湿器31,32に残留する圧縮空気が放出運転において放出される。

0060

そして、運転制御部41は、圧縮空気を生成する通常運転においては電磁弁52を閉状態にして電動機22を運転するように構成されている一方で、放出運転においては電動機22を停止する前に電磁弁52を開状態にするように構成されている。したがって、運転制御部41は、電磁弁52の開閉動作に関連付けて電動機21の運転と停止のタイミングを制御することによって、通常運転と放出運転とを適切に行うことができる。

0061

本実施形態では、空気圧縮装置は、放出運転において放出される圧縮空気を通過させる消音器33を備えている。したがって、放出運転において圧縮空気が放出されるときの騒音を低減することができる。

0062

[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。

0063

前記実施形態では、空気圧縮装置1において、1つの電動空気圧縮機構2と1つの除湿機構3が設けられている場合を例示したが、これに限られない。空気圧縮装置1は、複数の電動空気圧縮機構2を備えていてもよく、複数の除湿機構3を備えていてもよい。

0064

前記実施形態では、開閉機構52として電磁弁52を用いる場合を例示したが、これに限られない。開閉機構52は、吐出側流路11、冷却器23及び除湿器31,32に残存する圧縮空気の一部又は全部を放出運転において大気中に放出する一方で、通常運転において吐出側流路11、冷却器23及び除湿器31,32を流れる圧縮空気の大気中への放出を阻止することができるものであればよく、電磁弁52以外の他の開閉機構(例えば電動弁)を用いることもできる。

0065

前記実施形態では、放出流路13の一端(上流端)が逆止弁51のケース53に設けられた戻し口51Cに接続されている場合を例示したが、これに限られない。放出流路13の一端(上流端)は、逆止弁51と圧縮機21との間の部位に接続されていればよい。放出流路13の一端(上流端)は、例えば、吐出側流路11に接続されていてもよく、除湿器31,32に接続されていてもよい。

0066

圧縮機21を停止する際に残留圧縮空気を排出することができるように構成されていれば、ドレン弁36の形式、ドレン弁36の開閉動作方式、開閉機構52(電磁弁52)の配置、放出流路13の一端が接続される部位などは特に限定されるものではない。

0067

前記実施形態では、開閉機構52(電磁弁52)を使用した空気圧をパイロット指令にしたドレン弁36の機構を採用していたが、開閉機構52(電磁弁52)の放出量が大きい場合には、残留圧縮空気を開閉機構52(電磁弁52)から直接大気中に放出することもできる。

0068

前記実施形態では、放出運転の終了条件として、放出運転の開始からの経過時間Tが用いられているが、これに限られない。例えば、放出運転の終了条件としては、例えば吐出側流路11内の空気圧力などが用いられてもよい。この場合には、吐出側流路11内の空気圧力を検知する圧力センサが設けられる。そして、圧力センサによって検知される圧力値が予め定められた値未満となったときに、放出運転が終了したと判定される。

0069

前記実施形態では、回転型の圧縮機としてスクロール型の圧縮機を例に挙げて説明したが、回転型の圧縮機は、スクロール型の圧縮機に限られず、例えばスクリュー型の圧縮機などの他の圧縮機であってもよい。

0070

1空気圧縮装置
2電動空気圧縮機構
3除湿機構
4コントローラ
5空気溜め
10吸込側流路
11吐出側流路
12下流側流路
13放出流路
21スクロール圧縮機
22電動機
23,24ファン
25冷却器
31 第1除湿器(ドレン分離器)
32 第2除湿器
33消音器
41運転制御部
51逆止弁
52 開閉機構

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