JPH1193847A - コンプレッサの過負荷防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源事情に起因するコンプレッサの駆動の不
適切な中断を防止することが可能なコンプレッサの過負
荷防止装置を提供する。 【解決手段】 コンプレッサの過負荷防止装置は、コン
プレッサにおける電動モータ１の回転数を検知するため
の回転数検知器３と、これによって検知された電動モー
タ１の回転数及び予め設定された目標回転数に基づい
て、電動モータ１への供給電圧を制御するための電圧制
御手段６とを備えている。回転数検知器３によって検知
された電動モータ１の回転数と予め設定された目標回転
数との差が零になるように、電動モータ１への供給電圧
を制御して、電動モータ１の回転数を一定に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータによっ
て駆動されるコンプレッサの過負荷防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電動モータによって駆動される
コンプレッサは、電動モータの出力軸の回転運動をクラ
ンクシャフトを介してピストンの往復運動に変換し、こ
のピストンの往復運動によって圧縮室の吸気口からの吸
気及び同圧縮室の吐出口からの気体の吐出しを繰り返
し、このように吐出口から吐き出された圧縮気体をタン
ク内に供給するように構成されている。

【０００３】上述したコンプレッサを駆動するための電
動モータは、起動時に所定回転数に到達しなければピス
トンを往復運動させるためのトルクを発生しないので、
起動時に無負荷であることが望ましく、又、圧縮気体を
貯蔵するためのタンク内の圧力が所定の圧力に達する
と、電動モータは過負荷な状態に置かれ、このような状
態においては、電動モータは無負荷で運転されることが
望ましい。

【０００４】この事実に鑑み、特開昭５３−１３７４０
８号公報及び実開平５−５７３８０号公報においては、
運転中及び起動時の電動モータの過負荷状態を解消する
ための負荷調整装置が提案されている。しかしながら、
作業現場での運転中に電源電圧が降下するような場合も
電動モータにとっては過負荷状態となり、電動モータの
トルクは電圧の２乗に比例して小さくなるので失速し、
気体の圧縮効率が低下する。

【０００５】このような問題を解決するために、特開平
９−７９１４５号公報には、圧縮室に連通する排気口に
電磁弁を設け、電動モータの電流値又は電動モータの端
子電圧値を検出し、この電流値又は電圧値が所定の値よ
りも小さくなったときに、上記電磁弁を開放して、電動
モータの負荷を軽減する方法が開示されている（以下、
「先行技術」という）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】先行技術によれば、確
かに、電動モータの電流値が所定の値よりも大きくなっ
たとき又は電動モータの端子電圧値が所定の値よりも小
さくなったときに、電磁弁を開放することによって電動
モータの負荷を軽減することができる。しかしながら、
先行技術においては、電源コードによる電圧降下や、同
一電源で大容量の機器を駆動した場合等にも、電動モー
タの電流値又は電動モータの端子電圧値が低下すること
から、このような電源事情によっては、電磁弁が頻繁に
開放され、その結果、電動モータが過負荷状態に置かれ
ていないときにも、コンプレッサの駆動が頻繁に中断す
るという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、先行技術の上述した問題
を解決し、即ち、電源事情に起因するコンプレッサの駆
動の不適切な中断を防止することが可能なコンプレッサ
の過負荷防止装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、コ
ンプレッサにおける電動モータ（１）の回転数を検知す
るための回転数検知器（３）と、前記回転数検知器
（３）によって検知された電動モータ（１）の回転数及
び電動モータ（１）の予め設定された目標回転数に基づ
いて、電動モータ（１）への供給電圧を制御するための
電圧制御手段（６）とを備え、回転数検知器（３）によ
って検知された電動モータ（１）の前記回転数と電動モ
ータ（１）の予め設定された前記目標回転数との差が零
になるように、電動モータ（１）への供給電圧を制御し
て、電動モータ（１）の回転数を一定に保持することを
特徴としている。

【０００９】請求項２の本発明は、請求項１のコンプレ
ッサの過負荷防止装置において、前記電圧制御手段
（６）の位相制御素子（８）における導通角が最大の状
態で、電動モータ（１）に流れる電流がしきい値を超え
た場合、又は、電源電圧がしきい値を下回った場合に、
電動モータ（１）への通電を停止する通電停止手段
（９）を備えていることを特徴としている。

【００１０】請求項３の本発明は、請求項１又は請求項
２のコンプレッサの過負荷防止装置において、前記電動
モータ（１）の起動時にその急激な運転を防止するため
の低速運転開始手段を備えていることを特徴としてい
る。

【００１１】以下、本発明の実施形態を示す図面に対応
付けて本発明を説明する。但し、本発明は図示の形態に
限定されない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態にかかる
コンプレッサの過負荷防止装置を図１乃至図３を参照し
て以下に説明する。図１は本発明のコンプレッサの過負
荷防止装置を示すブロック図であり、図２は位相制御素
子による導通角の調整状態を示す図であり、図３は本発
明のコンプレッサの過負荷防止装置に従ったフローチャ
ートである。

【００１３】本発明のコンプレッサの過負荷防止装置
は、電動モータ１の出力軸の回転運動をクランクシャフ
ト（図示せず）を介してピストン（図示せず）の往復運
動に変換し、このピストンの往復運動によって圧縮室の
吸気口からの吸気及び同圧縮室の吐出口からの気体の吐
出しを繰り返し、このように吐出口から吐き出された圧
縮気体をタンク１０内に供給するように構成されたコン
プレッサに適用されるもので、回転数検知器３と、電圧
制御手段６とからなる基本構成を有している。

【００１４】即ち、本発明のコンプレッサの過負荷防止
装置は、回転数検知器３を含む電圧制御信号出力手段２
と、電圧制御手段６と、電流値に基づく通電停止手段９
と、タンク１３内の圧縮気体の圧力に基づく通電停止手
段１４とからなっている。

【００１５】電圧制御信号出力手段２は、回転数検知器
３と、目標回転数設定回路４と、第１比較回路５とから
なっている。回転数検知器３は、電動モータ１の出力軸
の回転数を検知し、その回転数に応じた電圧を出力す
る。即ち、回転数検知器３は、電動モータ１の出力軸の
端部に取り付けられた回転数検知素子と、その回転数検
知素子の近傍に配置され、回転数検知素子からの信号を
受信して回転数に比例した周波数信号を出力する信号セ
ンサと、この信号センサからの周波数信号を電圧信号に
変換するＦ／Ｖ変換器とからなっている。目標回転数設
定回路４は、メモリからなっており、電動モータ１の予
め設定された目標回転数を記憶し、これを出力する。第
１比較回路５は、回転数検知器３からの電動モータ１の
実際の回転数と、目標回転数設定回路４からの目標回転
数とを比較し、その比較結果に関する信号を、電圧制御
手段６の後述する制御回路７に出力する。

【００１６】電圧制御手段６は、制御回路７と位相制御
素子８とからなっている。制御回路７は、第１比較回路
５からの出力信号を入力し、回転数検知器３からの電動
モータ１の実際の回転数と、目標回転数設定回路４から
の目標回転数との差が零になるような信号を位相制御素
子８に出力するのみならず、電流値に基づく通電停止手
段９の後述する第２比較回路１２からの出力信号を入力
し、電圧供給を停止するための信号を上記位相制御素子
８に出力する。位相制御素子８は、制御回路７からの出
力信号に応じて導通角を変化させることによって、電源
から電動モータ１に供給される電圧を制御するように、
電動モータ１の電気回路に挿入されている。

【００１７】電流値に基づく通電停止手段９は、電流検
出器１０と、電流上限値設定回路１１と、第２比較回路
１２とからなっている。電流検出器１０は、電動モータ
１の電気回路において、位相制御素子８と電源１７との
間に配置され、そこにおける電流値又は電源電圧を検出
し、これを出力する。電流上限値設定回路１１は、メモ
リからなっており、予め設定された電流又は電圧の上限
値を記憶し、これを出力する。第２比較回路１２は、制
御回路７の制御下において、電流検出器１０からの実際
の電流値と、電流上限値設定回路１１からの予め設定さ
れた電流の上限値とを比較し、位相制御素子８における
導通角が最大の状態で、電流検出器１０からの実際の電
流値が電流上限値設定回路１１からの予め設定された電
流の上限値を超えた場合、即ち、電動モータ１に流れる
電流がしきい値を超えた場合、又は、電源電圧がしきい
値を下回った場合に、電圧供給を停止するための信号を
上述した制御回路７に出力する。

【００１８】タンク１３内の圧縮気体の圧力に基づく通
電停止手段１４は、圧力センサ１５と、リレー１６とか
らなっている。圧力センサ１５は、タンク１３内の圧縮
気体の圧力を検出し、その検出された圧力が予め設定さ
れた圧力を超えると、通電停止に関する信号をリレー１
６に出力する。このリレー１６は、電動モータ１の電気
回路に挿入されており、通常は付勢状態に置かれ、上記
圧力センサ１５からの通電停止に関する信号を入力した
場合に消勢される。

【００１９】本発明のコンプレッサの過負荷防止装置
は、上述した構成要素からなっているが、更に、低速運
転開始手段を備えていることが望ましい。低速運転開始
手段は、電動モータ１の起動時にその急激な運転を防止
するもので、電動モータ１の起動時に、位相制御素子８
における導通角が０°から漸次増加するように制御回路
７における入力データを予め設定することによって構成
される。

【００２０】更に、本発明のコンプレッサの過負荷防止
装置は、制御回路７の制御下で作用し、電動モータ１の
駆動の停止後、予め設定した時間が経過した後に電動モ
ータ１を再び起動させるタイマ（図示せず）を備えてい
ることが望ましい。

【００２１】次に、上述した制御回路７の制御下におけ
る位相制御素子８による導通角の制御について、図２を
参照しながら説明する。図２（ａ）は位相制御素子８に
おける位相曲線ＰＣを示しており、そこにおいて、ＰＡ
は位相制御素子８における位相角を示し、ＣＡは位相制
御素子８における導通角を示す。図２（ｂ）は図２
（ａ）の位相曲線ＰＣに対応した位相調整ステップＩ、
ＩＩ及びＩＩＩを示している。

【００２２】位相調整ステップＩは、コンプレッサの圧
縮工程において、位相角ＰＡが次第に減少する一方、導
通角ＣＡが次第に増加する状態を示しており、位相調整
ステップＩＩは、位相角ＰＡが更に次第に減少する一
方、導通角ＣＡが更に次第に増加する状態を示してお
り、位相調整ステップＩＩＩは、導通角が０°の状態を
示している。

【００２３】コンプレッサが作動し、圧縮気体がタンク
１３内に供給されると、タンク１３内の圧力が上昇す
る。コンプレッサのこのような作動中、回転数検知器３
を含む電圧制御信号出力手段２及び電圧制御手段６によ
る電動モータ１の回転数の監視下において、位相制御素
子８の導通角ＣＡが調整される。即ち、タンク１３内の
圧力が次第に上昇するに従って、位相調整ステップＩ及
びＩＩにおけるように、位相制御素子８における導通角
ＣＡを次第に増加させて、電動モータ１への供給電圧を
次第に増加させ、これによって、電動モータ１の回転数
が目標回転数に保持される。

【００２４】一方、上述したように、第２比較回路１２
は、制御回路７の制御下において、位相制御素子８にお
ける導通角が最大の状態で、電流検出器１０からの実際
の電流値が電流上限値設定回路１１からの予め設定され
た電流の上限値を超えた場合、即ち、電動モータ１に流
れる電流がしきい値を超えた場合、又は、電源電圧がし
きい値を下回った場合に、電圧供給を停止するための信
号を上述した制御回路７に出力する。その結果、位相調
整ステップＩＩＩにおけるように、位相制御素子８にお
ける導通角が０°に保持され、従って、電動モータ１の
駆動が停止する。

【００２５】次に、本発明のコンプレッサの過負荷防止
装置の作用を図３を参照しながら説明する。先ず、電動
モータ１の電気回路におけるメインスイッチをオンにす
ることによって、電動モータ１が起動して、コンプレッ
サが作動する。この起動の際、低速運転開始手段によっ
て、位相制御素子８における導通角が０°から漸次増加
するようにように構成されており、電動モータ１の起動
時にその急激な運転が行なわれることが防止され、周辺
機器への悪影響が回避される。

【００２６】第１比較手段５において、電動モータ１の
実際の回転数が目標回転数よりも小さいか否かが判定さ
れ、電動モータ１の実際の回転数が目標回転数よりも小
さい場合には、電圧制御手段６により、位相制御素子８
の位相角を小さくすることによって、即ち、導通角を大
きくすることによって、電動モータ１への供給電圧を増
加させ、電動モータ１の目標回転数における駆動を実現
する。

【００２７】一方、電動モータ１の実際の回転数が目標
回転数よりも大きい場合には、電圧制御手段６により、
位相制御素子８の位相角を大きくすることによって、即
ち、導通角を小さくすることによって、電動モータ１へ
の供給電圧を減少させ、電動モータ１の目標回転数にお
ける駆動を実現する。

【００２８】電圧制御手段６の制御回路７は、位相制御
素子８における位相角が０°であるか否かを監視する。
位相制御素子８における位相角が０°でない場合には、
上述した位相角の調整を伴なった、電動モータ１の駆動
が継続される。

【００２９】一方、位相制御素子８における位相角が０
°の場合には、第２比較回路１２において、実際の電流
値が予め設定された電流の上限値よりも小さいか否かが
判定される。実際の電流値が予め設定された電流の上限
値よりも小さい場合には、上述した位相角の調整を伴な
った、電動モータ１の駆動が継続される。

【００３０】実際の電流値が予め設定された電流の上限
値よりも大きい場合には、第２比較回路１２は電圧供給
を停止するための信号を上述した制御回路７に出力し、
その結果、図２の位相調整ステップＩＩＩにおけるよう
に、位相制御素子８における導通角が０°に保持され、
従って、電動モータ１の駆動が停止する。これによっ
て、電源ブレーカの動作による作業の中断が防止され
る。

【００３１】電動モータ１の駆動の停止後、タイマ（図
示せず）において、予め設定した時間が経過したか否か
が、制御回路７の制御下において判定される。電動モー
タ１の駆動の停止後、予め設定した時間が経過していな
い場合には、電動モータ１の駆動の停止が継続する。一
方、電動モータ１の駆動の停止後、予め設定した時間が
経過した場合には、電動モータ１は再び起動する。勿
論、電動モータ１の再起動の際にも、低速運転開始手段
によって、位相制御素子８における導通角が０°から漸
次増加するようにように構成されており、電動モータ１
の起動時にその急激な運転が行なわれることが防止さ
れ、周辺機器への悪影響が回避される。

【００３２】本発明のコンプレッサの過負荷防止装置が
適用されるコンプレッサ用電動モータとして、トルクの
大きいモータを使用して、通常の圧縮過程において余力
を残しておき、低電圧で運転することによって消費電力
を抑えるように構成することが望ましい。即ち、電動モ
ータの駆動により、ピストンが往復運動し、タンク内の
圧力が上昇するに従って、電動モータに加えられる負荷
が増加するが、電源電圧が定格電圧付近では過負荷状態
には達することなく、しかも、負荷が増加するに従って
位相角は減少するものの、０°には到達しないように構
成することが望ましい。しかしながら、電源コードによ
る電圧降下や同一電源で大容量の機器が駆動された場合
等により、電動モータに印加される電圧が定格電圧に対
して２０％以上低下すると、電動モータの回転数は、ト
ルク不足による急激な電流値の増加に起因して低下し、
このような過負荷状態が維持されると、電源ブレーカが
動作してコンプレッサ自身のみならず、周囲の機器にも
悪影響を及ぼす虞がある。

【００３３】本発明のコンプレッサの過負荷防止装置に
よれば、上述したように位相角が０°のときに電流値又
は回転数をモニタし、これ等が予め設定された値から外
れた場合に、位相制御素子の導通角を０°に維持して、
電動モータ１に供給される電圧を遮断することによっ
て、上述した電源ブレーカの動作による作業の中断を防
止することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、請求項１
に記載したように、コンプレッサにおける電動モータの
回転数を検知するための回転数検知器と、前記回転数検
知器によって検知された電動モータの回転数及び電動モ
ータの予め設定された目標回転数に基づいて、電動モー
タへの供給電圧を制御するための電圧制御手段とを備
え、回転数検知器によって検知された電動モータの前記
回転数と電動モータの予め設定された前記目標回転数と
の差が零になるように、電動モータへの供給電圧を制御
して、電動モータの回転数を一定に保持するように構成
されているので、先行技術の問題を解決し、即ち、電源
事情に起因するコンプレッサの駆動の不適切な中断を防
止することができる。

【００３５】請求項１の装置において、前記電圧制御手
段の位相制御素子における導通角が最大の状態で、電動
モータに流れる電流がしきい値を超えた場合、又は、電
源電圧がしきい値を下回った場合に、電動モータへの通
電を停止する通電停止手段を備えるように構成すれば、
電源電圧の低下による電源ブレーカの動作に起因して周
辺機器に及ぼされる悪影響を防止することができ、ま
た、過電流による電動モータへの悪影響も回避すること
ができる。

【００３６】請求項１又は請求項２の装置において、前
記電動モータの起動時にその急激な運転を防止するため
の低速運転開始手段を備えるように構成すれば、過負荷
の原因となる電圧低下が復帰した場合の電動モータの急
激な再起動のための突入電流による周辺機器の誤動作等
の悪影響を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンプレッサの過負荷防止装置を示す
ブロック図。

【図２】本発明のコンプレッサの過負荷防止装置におけ
る位相制御素子による導通角の調整状態を示す図。

【図３】本発明のコンプレッサの過負荷防止装置に従っ
たフローチャート。

【符号の説明】

Ａ：本発明の第１実施形態にかかる電動工具用電子回路
部品 Ｂ：本発明の第２実施形態にかかる電動工具用電子回路
部品 １：電動モータ ３：回転数検知器 ６：電圧制御手段 ８：位相制御素子 ９：通電停止手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｐ 7/622 ３０１ Ｆ０４Ｂ 49/02 ３３１Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサにおける電動モータの回転
   数を検知するための回転数検知器と、前記回転数検知器
   によって検知された電動モータの回転数及び電動モータ
   の予め設定された目標回転数に基づいて、電動モータへ
   の供給電圧を制御するための電圧制御手段とを備え、回
   転数検知器によって検知された電動モータの前記回転数
   と電動モータの予め設定された前記目標回転数との差が
   零になるように、電動モータへの供給電圧を制御して、
   電動モータの回転数を一定に保持することを特徴とする
   コンプレッサの過負荷防止装置。
2. 【請求項２】 前記電圧制御手段の位相制御素子におけ
   る導通角が最大の状態で、電動モータに流れる電流がし
   きい値を超えた場合、又は、電源電圧がしきい値を下回
   った場合に、電動モータへの通電を停止する通電停止手
   段を備えていることを特徴とする請求項１に記載したコ
   ンプレッサの過負荷防止装置。
3. 【請求項３】 前記電動モータの起動時にその急激な運
   転を防止するための低速運転開始手段を備えていること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載したコンプレ
   ッサの過負荷防止装置。