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公開番号2021124090
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210830
出願番号2020019587
出願日20200207
発明の名称圧縮機
出願人株式会社日立産機システム
代理人特許業務法人開知国際特許事務所
主分類F04B 49/02 20060101AFI20210802BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】タンクからの無駄な放気を抑えることができる圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮機1は、モータ2と、モータ2によって駆動され、空気を圧縮する圧縮機本体3と、圧縮機本体3で圧縮された空気を貯留するタンク4と、タンク4で貯留された圧縮空気を外部へ供給する圧縮空気配管19と、タンク4内の圧力を検出する圧力センサ20と、タンク4内のドレンを外部へ排出するドレン排出装置5と、制御装置6とを備える。制御装置6は、圧力センサ20で検出された圧力が作動圧力まで上昇したときに、待機状態に切替え、その後、圧力センサ20で検出された圧力が復帰圧力まで下降したときに、負荷運転状態に切替える機能を有する。制御装置6は、ドレン排出装置5を制御する機能を有する。制御装置6は、作動圧力PA1からPA2への設定変更に応じて、ドレン排出装置5のドレン排出時間D1からD2からへ設定変更する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項1】
モータと、
前記モータによって駆動され、空気を圧縮する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体で圧縮された空気を貯留するタンクと、
前記タンクで貯留された圧縮空気を外部へ供給する圧縮空気配管と、
前記タンク内の圧力を検出する圧力センサと、
前記タンク内のドレンを外部へ排出するドレン排出装置と、
前記圧力センサで検出された圧力が作動圧力まで上昇したときに、前記圧縮機本体から前記タンクへの圧縮空気の供給を停止させる待機状態に切替え、その後、前記圧力センサで検出された圧力が復帰圧力まで下降したときに、前記圧縮機本体から前記タンクへの圧縮空気の供給を復帰させる負荷運転状態に切替える機能、及び前記ドレン排出装置を制御する機能を有する制御装置と、を備えた圧縮機において、
前記制御装置は、前記作動圧力の設定変更に応じて、前記ドレン排出装置のドレン排出時間及びドレン排出間隔のうちの少なくとも一方を設定変更することを特徴とする圧縮機。
続きを表示(約 1,900 文字)【請求項2】
請求項1に記載の圧縮機において、
前記制御装置は、前記作動圧力の減少に従って前記ドレン排出時間を減少することを特徴とする圧縮機。
【請求項3】
請求項1に記載の圧縮機において、
前記制御装置は、前記作動圧力の減少に従って前記ドレン排出間隔を増加することを特徴とする圧縮機。
【請求項4】
請求項1に記載の圧縮機において、
前記制御装置は、前記負荷運転状態の累積時間又は負荷率の累積値がドレン排出間隔の設定値に達したときに、前記圧力センサで検出された圧力が前記作動圧力と前記復帰圧力の間で設定された所定圧力より低ければ、前記タンク内のドレンを排出しないように、前記ドレン排出装置を制御し、その後、前記圧力センサで検出された圧力が前記所定圧力以上となってから、前記タンク内のドレンを排出するように、前記ドレン排出装置を制御することを特徴とする圧縮機。
【請求項5】
請求項1に記載の圧縮機において、
前記モータの回転数を可変制御するインバータを備え、
前記制御装置は、前記負荷運転状態の累積時間又は負荷率の積算値がドレン排出間隔の設定値に達したときに、前記圧力センサで検出された圧力が前記作動圧力と前記復帰圧力の間で設定された所定圧力より低ければ、前記タンク内のドレンを排出しないように、前記ドレン排出装置を制御し、その後、前記インバータを介し前記モータの回転数を増加して、前記圧力センサで検出された圧力が前記所定圧力以上となってから、前記タンク内のドレンを排出するように、前記ドレン排出装置を制御することを特徴とする圧縮機。
【請求項6】
請求項1に記載の圧縮機において、
前記制御装置は、前記待機状態の継続時間がドレン排出間隔の設定値に達した場合に、前記タンク内のドレンを排出するように、前記ドレン排出装置を制御し、前記待機状態の継続時間が前記ドレン排出間隔の設定値に達しない場合でも、前記待機状態の継続時間のうちの予め設定された所定時間の経過後の残り時間を累積した累積時間が前記ドレン排出間隔の設定値に達した場合に、前記タンク内のドレンを排出するように、前記ドレン排出装置を制御することを特徴とする圧縮機。
【請求項7】
請求項1に記載の圧縮機において、
前記ドレン排出装置は、前記制御装置によって制御される電磁開閉弁と、前記電磁開閉弁の上流側に設けられたストレーナとを有し、
前記ストレーナは、鉛直方向から見て前記電磁開閉弁と重ならないように配置されたことを特徴とする圧縮機。
【請求項8】
請求項7に記載の圧縮機において、
前記ドレン排出装置は、前記ストレーナの上流側に接続され、前記ストレーナと共に鉛直方向に延在するストレート継手を有することを特徴とする圧縮機。
【請求項9】
請求項7に記載の圧縮機において、
前記ドレン排出装置は、前記ストレーナの上流側に接続され、前記ストレーナと共に鉛直方向に延在するチーズ継手と、前記チーズ継手に接続された手動開閉弁とを有することを特徴とする圧縮機。
【請求項10】
請求項7に記載の圧縮機において、
前記ドレン排出装置は、前記ストレーナの下流側に設けられた手動開閉弁を有することを特徴とする圧縮機。
【請求項11】
モータと、
前記モータによって駆動され、空気を圧縮する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体で圧縮された空気を貯留するタンクと、
前記タンクで貯留された圧縮空気を外部へ供給する圧縮空気配管と、
前記タンク内の圧力を検出する圧力センサと、
前記タンク内のドレンを外部へ排出するドレン排出装置と、
前記圧力センサで検出された圧力が作動圧力まで上昇したときに、前記圧縮機本体から前記タンクへの圧縮空気の供給を停止させる待機状態に切替え、その後、前記圧力センサで検出された圧力が復帰圧力まで下降したときに、前記圧縮機本体から前記タンクへの圧縮空気の供給を復帰させる負荷運転状態に切替える機能、及び前記ドレン排出装置を制御する機能を有する制御装置と、を備えた圧縮機において、
前記ドレン排出装置は、前記制御装置によって制御される電磁開閉弁と、前記電磁開閉弁の上流側に設けられたストレーナとを有し、
前記ストレーナは、鉛直方向から見て前記電磁開閉弁と重ならないように配置された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、圧縮機本体で圧縮された空気を貯留するタンクを備えた圧縮機に関する。
続きを表示(約 7,000 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1の圧縮機は、モータと、モータによって駆動され、空気を圧縮する圧縮機本体と、圧縮機本体で圧縮された空気を貯留するタンクと、タンクで貯留された圧縮空気を外部へ供給する圧縮空気配管と、タンク内の圧力を検出する圧力センサと、制御装置とを備える。制御装置は、圧力センサで検出された圧力が作動圧力まで上昇したときに、圧縮機本体からタンクへの圧縮空気の供給を停止させる待機状態(詳細には、停止状態または無負荷運転状態)に切替え、その後、圧力センサで検出された圧力が復帰圧力まで下降したときに、圧縮機本体からタンクへの圧縮空気の供給を復帰させる負荷運転状態に切替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開平01−104990号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
タンクの内表面にてドレンが結露し、タンクの底部にドレンが溜まる。このドレンは、タンクの腐食の要因となる。そのため、制御装置によって制御され、タンク内のドレンを外部へ排出するドレン排出装置を設けることが考えられる。この場合に、タンク内のドレンの発生量を推定して、ドレンの排出時間や排出間隔を固定することが考えられる。
【0005】
しかし、上述した作動圧力は、ユーザーの要望や省エネ等の観点から設定変更可能にしている。そして、作動圧力が減少すれば、タンク内のドレンの発生量も減少する。そのため、ドレンの排出時間や排出間隔が固定されたままであれば、ドレンの排出時間が必要以上に長くなるか、若しくは、ドレンの排出間隔が必要以上に短くなってしまう。したがって、ドレンの排出に伴う、タンクからの無駄な放気が多くなる。
【0006】
本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、タンクからの無駄な放気を抑えることを課題の一つとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、特許請求の範囲に記載の構成を適用する。本発明は、上記課題を解決するための手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、モータと、前記モータによって駆動され、空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体で圧縮された空気を貯留するタンクと、前記タンクで貯留された圧縮空気を外部へ供給する圧縮空気配管と、前記タンク内の圧力を検出する圧力センサと、前記タンク内のドレンを外部へ排出するドレン排出装置と、前記圧力センサで検出された圧力が作動圧力まで上昇したときに、前記圧縮機本体から前記タンクへの圧縮空気の供給を停止させる待機状態に切替え、その後、前記圧力センサで検出された圧力が復帰圧力まで下降したときに、前記圧縮機本体から前記タンクへの圧縮空気の供給を復帰させる負荷運転状態に切替える機能、及び前記ドレン排出装置を制御する機能を有する制御装置と、を備えた圧縮機において、前記制御装置は、前記作動圧力の設定変更に応じて、前記ドレン排出装置のドレン排出時間及びドレン排出間隔のうちの少なくとも一方を設定変更する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、タンクからの無駄な放気を抑えることができる。
【0009】
なお、上記以外の課題、構成及び効果は、以下の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本発明を適用した第1の実施形態における圧縮機の構造を表す前面図である。
本発明を適用した第1の実施形態におけるタンクの周辺構造を表す後面図及び左側面図である。
図1の部分IIIを拡大した前面図であって、本発明を適用した第1の実施形態におけるドレン排出装置の要部構造を表す。
本発明を適用した第1の実施形態における制御装置の機能的構成を関連機器と共に表すブロック図である。
本発明を適用した第1の実施形態における制御装置の処理内容を説明するためのタイムチャートであり、作動圧力及び復帰圧力が初期値である場合を示す。
本発明を適用した第1の実施形態における制御装置の処理内容を説明するためのタイムチャートであり、作動圧力及び復帰圧力が初期値より低い変更値である場合を示す。
本発明を適用した第2の実施形態における制御装置の処理内容を説明するためのタイムチャートであり、作動圧力及び復帰圧力が初期値より低い変更値である場合を示す。
本発明を適用した第1の変形例における制御装置の処理内容を説明するためのタイムチャートである。
本発明を適用した第2の変形例における制御装置の機能的構成を関連機器と共に表すブロック図である。
本発明を適用した第3の変形例における制御装置の処理内容を説明するためのタイムチャートである。
本発明を適用した第4の変形例におけるドレン排出装置の要部構造を表す前面図である。
本発明を適用した第5の変形例におけるドレン排出装置の要部構造を表す前面図である。
本発明を適用した第6の変形例におけるドレン排出装置の要部構造を表す前面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明を適用した第1の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【0012】
図1は、本実施形態における圧縮機の構造を表す前面図であり、前面パネルの大部分を透視した状態で示す。図2(a)は、本実施形態におけるタンクの周辺構造を表す後面図であり、図2(b)は、図2(a)の矢印B方向から見た左側面図である。図3は、図1の部分IIIを拡大した前面図であって、本実施形態におけるドレン排出装置の要部構造を表す。
【0013】
本実施形態の圧縮機1は、モータ2と、モータ2によって駆動され、空気を圧縮する圧縮機本体3と、圧縮機本体3で圧縮された空気を貯留するタンク4と、タンク4内のドレンを外部へ排出するドレン排出装置5と、モータ2及びドレン排出装置5を制御する制御装置6(後述の図4参照)とを備える。
【0014】
また、圧縮機1は、上述した機器を収納する筐体7を備える。筐体7は、ベース8、前面パネル9、左側面パネル10、右側面パネル11、後面パネル12、及び上面パネル13を有する。ベース8上には、防振ゴムを介し架台14が固定されている。架台14上には、ブラケット15を介しタンク4が横置き状態で固定されている。タンク4の上側には取付台16が溶接されている。取付台16上には、モータ2及び圧縮機本体3が配置されている。前面パネル9にはユーザーインターフェース17が設けられている。ユーザーインターフェース17は、複数の操作スイッチ及びモニタを有する。
【0015】
圧縮機本体3は、例えばレシプロ型であり、シリンダ、ピストン、吸込み弁、及び吐出し弁を有する。モータ2の回転運動は、プーリ及びベルト等を介し伝達され、更に、クランク軸等を介し往復運動に変換されてピストンに伝達される。これにより、シリンダ内のピストンが往復して、シリンダ内の作動室の容積が変化する。吸込み弁が開き状態、吐出し弁が閉じ状態になり、作動室の容積が増加することにより、作動室に空気を吸込む(吸込み過程)。その後、吸込み弁が閉じ状態、吐出し弁が閉じ状態になり、作動室の容積が減少することにより、作動室内の空気を圧縮する(圧縮過程)。その後、吸込み弁が閉じ状態、吐出し弁が開き状態になり、作動室から圧縮空気を吐出す(吐出し過程)。
【0016】
圧縮機本体3から吐出された圧縮空気は、吐出配管18を介しタンク4に流入する。タンク4で貯留された圧縮空気は、圧縮空気配管19を介し圧縮機1の外部へ供給される。タンク4には圧力センサ20が設けられている。圧力センサ20は、タンク4内の圧力を検出して制御装置6へ出力する。
【0017】
ドレン排出装置5は、タンク4の内側に配置された吸上げ管21と、タンク4の外側に配置され、エルボ継手22Aを介し吸上げ管21に接続された案内管23と、エルボ継手22Bを介し案内管23に接続されて鉛直方向に延在するストレート継手24と、ストレート継手24の下側に接続されて鉛直方向に延在するストレーナ25と、ベース8に固定され、エルボ継手22Cを介しストレーナ25に接続された電磁開閉弁26と、電磁開閉弁26に接続されて左右方向に延在する排出管27とを有する。なお、案内管23及び排出管27は、メンテナンス性等の観点から、樹脂製で柔軟性を有するものが好ましい。
【0018】
電磁開閉弁26は、制御装置6によって制御される二方弁であって、右側ポートと左側ポートを遮断する遮断状態から、右側ポートと左側ポートを連通する連通状態に切替え可能である。そして、電磁開閉弁26が連通状態に切替えられたときに、吸上げ管21の入口側(すなわち、タンク4の内部)の圧力と排出管27の出口側の圧力との差により、タンク4の底部に溜められたドレンが吸上げ管21、案内管23、ストレート継手24、ストレーナ25、電磁開閉弁26、及び排出管27にその順序で流れて圧縮機1の外部へ排出される。ストレーナ25は、ドレン中の異物を除去する。
【0019】
タンク4内のドレンの発生量が何らかの理由で予想を超えれば、電磁開閉弁26が連通状態から遮断状態に切替えられたときに、ドレン排出装置5にドレンが残留する可能性がある。本実施形態のドレン排出装置5では、ストレート継手24の容量により、ストレーナ25の容量を補っている。これにより、ストレーナ25及びストレート継手24にドレンを残留させて、タンク4へドレンが戻らないようにしている。
【0020】
電磁開閉弁26の上流側に設けられたストレーナ25及びストレート継手24は、鉛直方向から見て電磁開閉弁26と重ならないように配置されている。ここで、ストレーナ25及びストレート継手24が鉛直方向から見て電磁開閉弁26と重なるように配置されている場合を仮想する。この場合、ストレーナ25及びストレート継手24の外表面で結露した水が電磁開閉弁26に滴り、電磁開閉弁26の不具合を起こす可能性がある。本実施形態では、前述したストレーナ25及びストレート継手24の配置により、電磁開閉弁26の不具合を防ぐようになっている。
【0021】
電磁開閉弁26の下流側に設けられた排出管27は、入口側が出口側より高くなるように配置されている。ここで、排出管27の入口側が出口より低くなっている場合を仮想する。この場合、排出管27の外表面で結露した水が電磁開閉弁26に滴り、電磁開閉弁26の不具合を起こす可能性がある。本実施形態では、前述した排出管27の配置により、電磁開閉弁26の不具合を防ぐようになっている。
【0022】
次に、本実施形態の要部である制御装置6を、図4〜図6を用いて説明する。図4は、本実施形態における制御装置の機能的構成を関連機器と共に表すブロック図である。図5及び図6は、本実施形態における制御装置の処理内容を説明するためのタイムチャートである。図5は、作動圧力及び復帰圧力が初期値である場合を示し、図6は、作動圧力及び復帰圧力が初期値より低い変更値である場合を示す。
【0023】
制御装置6は、プログラムに基づいて演算処理や制御処理を実行する演算制御部(例えばCPU)と、プログラムや演算処理の結果を記憶する記憶部(例えばROM、RAM)等を有するものである。制御装置6は、機能的構成として、運転制御部28及びドレン制御部29を有する。
【0024】
モータ2は、電磁接触器30を介し商用電源31に接続されている。制御装置6の運転制御部28は、ユーザーインターフェース17のスイッチの操作に応じて、電磁接触器30を制御してモータ2の駆動と停止を切替える。また、制御装置6の運転制御部28は、圧力センサ20で検出された圧力に応じて、電磁接触器30を制御してモータ2の駆動と停止を切替える断続運転制御モードを実行する。断続運転制御モードについて詳述する。
【0025】
制御装置6の運転制御部28は、予め設定された作動圧力の初期値P
A1
及び復帰圧力の初期値P
B1
を記憶する。そして、作動圧力及び復帰圧力が初期値のまま設定されていれば、図5で示すように、圧力センサ20で検出された圧力が作動圧力P
A1
まで上昇したときに、電磁接触器30の接点を開いてモータ2を停止して、圧縮機本体3からタンク4への圧縮空気の供給を停止させる待機状態に切替える。その後、圧力センサ20で検出された圧力が復帰圧力P
B1
まで下降したときに、電磁接触器30の接点を閉じてモータ2を駆動して、圧縮機本体3からタンク4への圧縮空気の供給を復帰させる負荷運転状態に切替える。
【0026】
制御装置6の運転制御部28は、ユーザーインターフェース17からの入力に応じて、例えば作動圧力P
A2
(但し、P
A2
<P
A1
)及び復帰圧力P
B2
(但し、P
B2
<P
B1
)に設定変更する。この場合、図6で示すように、圧力センサ20で検出された圧力が作動圧力P
A2
まで上昇したときに、電磁接触器30の接点を開いてモータ2を停止し、待機状態に切替える。その後、圧力センサ20で検出された圧力が復帰圧力P
B2
まで下降したときに、電磁接触器30の接点を閉じてモータ2を駆動し、負荷運転状態に切替える。
【0027】
制御装置6のドレン制御部29は、作動圧力の初期値P
A1
及び復帰圧力の初期値P
B1
に対応するドレン排出時間の設定値D

及びドレン排出間隔の設定値I

を記憶する。そして、制御装置6のドレン制御部29は、タイマを用いて負荷運転状態の累積時間を演算する。そして、作動圧力及び復帰圧力が初期値のまま設定されていれば、図5で示すように、負荷運転状態の累積時間がドレン排出間隔の設定値I

に達したときに、電磁開閉弁26を連通状態に切替えてドレン排出を開始する。ドレン排出を開始してからドレン排出時間の設定値D

が経過したら、電磁開閉弁26を遮断状態に切替えてドレン排出を終了する。そして、負荷運転状態の累積時間をリセットし、あらためて演算する。
【0028】
制御装置6のドレン制御部29は、上述した作動圧力及び復帰圧力の設定変更に応じて、ドレン排出時間の設定値を変更する。詳細には、例えば作動圧力P
A1
からP
A2
への減少と復帰圧力P
B1
からP
B2
への減少により、タンク4内のドレン発生量が減少することから、ドレン排出時間の設定値D

からD

へ減少する。この場合、図6で示すように、ドレン排出を開始してからドレン排出時間の設定値D

が経過したら、電磁開閉弁26を遮断状態に切替えてドレン排出を終了する。
【0029】
以上のように本実施形態では、制御装置6は、作動圧力及び復帰圧力の設定変更に応じて、ドレン排出時間を設定変更する。これにより、タンク4からの無駄な放気を抑えることができる。
【0030】
なお、第1の実施形態において、制御装置6は、ユーザーインターフェース17からの入力に応じて作動圧力及び復帰圧力を設定変更し、その設定変更に応じてドレン排出時間を設定変更する場合を例にとって説明したが、これに限られない。例えば、制御装置6は、ユーザーインターフェース17からの入力に応じて作動圧力のみを設定変更し、その設定変更に応じてドレン排出時間を設定変更してもよい。また、制御装置6は、圧力センサ20の検出結果を用いて圧縮機の負荷率(詳細には、負荷運転状態の継続時間/(負荷運転状態の継続時間+待機状態の継続時間))を演算し、これに基づいて作動圧力のみか若しくは作動圧力及び復帰圧力の両方を設定変更し、その設定変更に応じてドレン排出時間を設定変更してもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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