JP7326847B2 - 空気圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、電動の空気圧縮機に関し、特に、空気消費量に追従してモータの制御を動的に変更する圧縮機構に関する。

この種の空気圧縮機として、空気消費量に追従してモータの制御を変更することで、空気消費量が少ないときにはモータの回転数を下げて静音性の向上と省電力を図るとともに、空気消費量が多いときにはモータの回転数を上げて圧縮空気の吐出量を増加させることでタンク内の圧縮空気の不足を防止できるようにしたものが存在する。また、モータを再起動させるタンク内の圧力値（ＯＮ圧値）や、モータを停止させるタンク内の圧力値（ＯＦＦ圧値）を変更して、タンク内に貯留する圧縮空気の量を調整可能にした空気圧縮機が存在する。

例えば、特許文献１には、タンク内圧や所定時間における圧力変化率を求め、このタンク内圧および圧力変化率の少なくとも一方からモータの回転数を決定するようにした空気圧縮機が開示されている。

また、特許文献２には、タンク内圧や所定時間における圧力変化率を求め、この圧力変化率に基づいてモータの駆動を停止させるタンク内の圧力値を設定する空気圧縮機が開示されている。

特許第４００９９４９号公報 特許第４６９０６９４号公報

しかしながら、空気圧縮機では、工具側でエアを使用しても、その影響がタンク内圧にはすぐに表れない。このため、上記した特許文献１記載の構成のようにモータの制御をタンク内圧に追従させると、工具側の圧力変化に対する反応が遅れるという問題があった。特に、タンク容量が大きい場合には、タンク容量が小さい場合と比較して、タンクの容量に対する空気消費量の割合が小さくなる。このため、タンク容量が大きい空気圧縮機で空気を消費した場合、タンク内圧の圧力変化の応答が遅くなって、実際の空気消費量に対する追従性が悪くなり、モータの回転数を十分に上げることができず、タンク内圧が不足するおそれがあった。

また、空気消費量に対する追従性に問題がないとしても、タンク内圧は外部要因により影響を受けやすく、検出値にばらつきが生じるという問題があった。例えば、モータの駆動状態（停止しているか否か）、モータの回転数、空気圧縮機の温度、空気圧縮機の劣化状態などの外部要因により、タンク内圧の値が変動する場合がある。このため、実際の空気消費量を正確に捉えられないおそれがあった。

そこで、本発明は、タンク内圧とは異なる方法により圧縮空気の使用状況を捉えることにより、圧縮空気の使用状況を正確に捉えるとともに、圧縮空気の使用状況に対する制御の追従性を向上させることができる空気圧縮機を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、モータと、前記モータにより駆動され、圧縮空気を生成する圧縮機構と、圧縮空気を貯留するタンクと、前記モータの駆動を制御する制御部と、前記タンクから圧縮空気を取り出すためのエア取り出し口と、前記エア取り出し口から取り出される圧縮空気の圧力である取出圧を測定する取出圧センサと、を備え、前記制御部は、前記取出圧を参照して前記モータの駆動を制御することを特徴とする。

本発明は上記の通りであり、エア取り出し口から取り出される圧縮空気の取出圧を測定する取出圧センサを備え、制御部は、取出圧を参照してモータを制御するように構成されている。このような構成によれば、工具側でエアが使用されたときに、その使用を直接的に取出圧センサで検出することができる。よって、外部要因により変動するタンク内圧の影響を受けずに、圧縮空気の使用状況を正確に把握することができる。

また、直接的に圧縮空気の使用状況を参照し、これを制御に使用することができるで、圧縮空気の使用状況に対する制御の追従性を向上させることができる。

空気圧縮機の外観図である。 本体カバーを取り外した空気圧縮機の平面図である。 空気圧縮機のシステムの概要を示すブロック図である。 工具使用時のタンク内圧と取出圧との関係を示すグラフである。 パラメータ決定処理のフロー図である。 パラメータ演算処理のフロー図である。 制御変更処理のフロー図である。 パラメータとＯＮ圧、ＯＦＦ圧、または目標回転数との関係を示す図である。 別の例に係る、パラメータとＯＮ圧、ＯＦＦ圧、または目標回転数との関係を示す図である。 変形例１に係るパラメータ演算処理のフロー図である。 変形例２に係るパラメータ演算処理のフロー図である。 変形例３に係るパラメータ演算処理のフロー図である。 変形例４に係るエラー判別処理のフロー図である。 変形例６に係る処理を説明するための図であって、釘打機使用時のタンク内圧と取出圧とを示すグラフである。 変形例６に係る処理を説明するための図であって、エアダスタ使用時のタンク内圧と取出圧とを示すグラフである。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係る空気圧縮機１０は、可搬型コンプレッサであり、図１に示すように、本体カバー１７で覆われた機構部と、この機構部の下方に配置された２本のタンク１５と、を備えている。

機構部は、図２に示すように、モータ１１、ファン１２、圧縮機構、制御基板（制御部３０）、などで構成されている。

モータ１１は、環状のステータの内側にロータを配置したインナーロータ型の三相ブラシレスＤＣモータである。このモータ１１は、後述する制御部３０から出力されるＰＷＭ信号によって回転が制御される。このモータ１１は、後述する位置センサ３６を備える。

ファン１２は、機構部の内部に冷却風を導入してモータ１１などの発熱部品を冷却するためのものである。このファン１２は、モータ１１の回転軸に固定されており、モータ１１が駆動したときに一体的に回転するように構成されている。

圧縮機構は、モータ１１によって駆動して圧縮空気を生成するためのものであり、ピストンを往復動させることでシリンダ内に導入された空気を圧縮する公知の構造を使用することができる。本実施形態に係る空気圧縮機１０は、一次圧縮機構１３と二次圧縮機構１４の２つの圧縮機構を備えた多段圧縮機である。すなわち、外部から供給された空気は、まず一次圧縮機構１３によって圧縮される。一次圧縮機構１３によって圧縮された空気は、二次圧縮機構１４に導入され、二次圧縮機構１４によって更に圧縮される。このように二段階で圧縮された空気は、タンク１５に送られて貯留される。タンク１５内に貯留された空気によりタンク１５の内圧は約４．４ＭＰａに達しする。本実施例のタンク１５の容量が、例えば１１リットルである場合には、約４９０リットルの空気を貯留することが可能である。

タンク１５は、圧縮機構で生成された圧縮空気を貯留するためのものである。本実施形態に係る空気圧縮機１０は、２本のタンク１５を備えている。２本のタンク１５は、空気圧縮機１０の長手方向に沿って、互いに平行に配置されている。

このタンク１５に貯留された圧縮空気は、減圧弁１６ａ、１６ｂを通過することで任意の圧力に減圧されて、エア取り出し口から外部に取り出すことができる。例えば、釘打ち機やスプレーガン、エアダスタなどの工具のエアホースをエア取り出し口に接続することで、タンク１５内の圧縮空気を工具に供給することができる。

本実施形態においては、図１に示すように、左右の二か所に減圧弁１６ａ、１６ｂが配置されており、この減圧弁１６ａ、１６ｂの下流側に、エア取り出し口として第１のエアカプラ２１と第２のエアカプラ２２とが配置されている。これらのエアカプラは、本体カバー１７の正面から外部に突出して設けられている。このエアカプラは、雌型のカプラであり、対応する雄型のカプラを容易に着脱できるように構成されている。このため、雄型のカプラを取り付けたエアホースを雌型のカプラ（エア取り出し口）に取り付けることで、空気圧縮機１０に貯留された圧縮空気をエアホースを介して取り出し可能に構成されている。

なお、一方の減圧弁１６ａは、取り出し圧を０～１．０ＭＰａまでの間の任意の値に調整可能であり、この減圧弁１６ａに接続された第１のエアカプラ２１には、一般的に０．８ＭＰａ程度で使用される低圧用の工具が接続される。

また、他方の減圧弁１６ｂは、取り出し圧を０～２．５ＭＰａまでの間の任意の値に調整可能であり、第２のエアカプラ２２には、一般的に２．０ＭＰａ程度で使用される高圧用の工具が接続される。

なお、本実施形態においては、２本のタンク１５の内部が互いに連通しており、２本のタンク１５のそれぞれに上記した減圧弁１６ａ、１６ｂおよびエア取り出し口（第１のエアカプラ２１と第２のエアカプラ２２）が設けられている。

上記した空気圧縮機１０の動作は、空気圧縮機１０に内蔵された制御部３０によって制御される。この制御部３０は、特に図示しないが、ＣＰＵを中心に構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えている。そして、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを読み込むことで、各種の入力装置及び出力装置を制御するように構成されている。本実施形態においては、図２に示すように、タンク１５の上方に配置された制御基板によって、制御部３０が構成されている。

この制御部３０の入力装置としては、図３に示すように、操作スイッチ３１、圧力センサ３４、取出圧センサ３５、位置センサ３６、が設けられている。なお、入力装置としては、これらの入力装置に限定されず、他の入力装置を備えていてもよい。

操作スイッチ３１は、ユーザが操作可能な各種のスイッチである。ここでは詳しく説明しないが、例えば、電源のオンオフを行うスイッチや、運転モードの切り替えを行うスイッチなどの複数種類の操作スイッチ３１を設けてもよい。この操作スイッチ３１は、本体カバー１７の表面に設けられた操作パネル１９（図１参照）に、操作可能に配置されている。

圧力センサ３４は、タンク１５の内圧を計測するためのものである。この圧力センサ３４が検出した圧力値は制御部３０に送信される。制御部３０は、圧力センサ３４から取得した圧力値を基に、モータ１１の駆動開始または停止を制御する。具体的には、圧縮機構の駆動を開始させるための圧力値であるＯＮ圧値と、圧縮機構の駆動を停止するための圧力値であるＯＦＦ圧値とが、ＯＮ圧値＜ＯＦＦ圧値となるように予め決められている。そして、制御部３０は、タンク１５の内圧が所定のＯＮ圧値以下となったときにモータ１１を駆動させ、また、タンク１５の内圧が所定のＯＦＦ圧値以上となったときにモータ１１を停止させる制御を行う。これにより、タンク１５の内圧が予め設定されたＯＮ圧値に到達していない場合には、モータ１１を駆動して圧縮空気の充填を行うとともに、モータ１１の駆動中にタンク１５の内圧が予め設定されたＯＦＦ圧値に到達したら、モータ１１の駆動を停止するようになっている。

なお、本実施形態に係る空気圧縮機１０のＯＮ圧値およびＯＦＦ圧値は、圧縮空気の使用状況に応じて動的に変更可能となっている。そして、これらのＯＮ圧値およびＯＦＦ圧値を動的に変更することで、タンク１５内圧の水準やモータ１１の駆動時間などを制御できるようになっている。例えば、ＯＮ圧値およびＯＦＦ圧値を高く設定すれば、タンク１５の内圧を高い水準で維持する制御が実行されることとなる。反対に、ＯＮ圧値およびＯＦＦ圧値を低く設定すれば、タンク１５の内圧はそれほど高くならない反面、モータ１１の駆動を抑制して静音性の向上や消費電力の低下を図ることができる。

本実施形態では、取出圧センサ３５は、減圧弁１６ａ，１６ｂとエア取り出し口との間に配置されて（すなわち減圧弁１６ａ，１６ｂよりも下流に配置されて）、エア取り出し口から取り出される圧縮空気の取出圧を測定するためのものである。この取出圧センサ３５が検出した圧力値は制御部３０に送信される。制御部３０は、取出圧センサ３５から取得した圧力値を参照してモータ１１を制御する。なお、減圧弁１６ａ，１６ｂ自体に取出圧センサ３５を設けることも可能である。

この制御の具体的な内容については後ほど詳述するが、本実施形態に係る空気圧縮機１０は、取出圧センサ３５の検出値を使用してモータ１１を制御することで、圧力センサ３４の検出値を使用した従来の制御に比べて、圧縮空気の使用状況に対する制御の追従性を向上させることができる。例えば、図４は空気圧縮機１０に接続した工具側で圧縮空気を使用したときのタンク１５の内圧（圧力センサ３４の検出値）および取出圧（取出圧センサ３５の検出値）の変動を示すグラフの一例である。このグラフが示すように、工具側でエアを使用すると、取出圧には明確に圧力変化が表れるのに対し、タンク１５の内圧には影響がすぐには表れない。このグラフからも分かるように、従来の圧力センサ３４では検知できない圧縮空気の使用であっても、取出圧センサ３５であれば検知が可能である。このため、取出圧センサ３５を使用することで、圧縮空気の使用状況を正確かつ敏感に検出することができ、圧縮空気の使用状況に対する制御の追従性が向上する。

位置センサ３６は、モータ１１の回転位置を検出するためのものである。この位置センサ３６は、ホールＩＣなどで構成されており、モータ１１（ロータ）の回転を検出したときに制御部３０に信号を出力するように構成されている。制御部３０は、この位置センサ３６からの信号を解析することでモータ１１の回転数（ｒｐｍ）を算出することができる。

本実施形態に係る制御部３０は、この位置センサ３６を使用して、モータ１１の回転数を一定に保つようにフィードバック制御を行う。具体的には、予め設定された目標回転数を維持するようにモータ１１への供給電圧を制御するとともに、位置センサ３６によって把握したモータ１１の回転数と目標回転数とを定期的に比較して、モータ１１の出力の調整を行う。

本実施形態に係る空気圧縮機１０の制御部３０は、図示しないインバータ回路、コンバータ回路を備えている。コンバータ回路によっていわゆるＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が実行される。ＰＡＭ制御とは、コンバータ回路によって出力電圧のパルスの高さを変化させることにより、モータ１１の回転数を制御する方法である。一方で、インバータ回路では、いわゆるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が実行される。ＰＷＭ制御とは、出力電圧のパルス幅を変化させてモータ１１の回転数を制御する方法である。

ＰＡＭ制御は、ＰＷＭ制御に比べて、モータ１１における低回転時の効率低下が少なく、電圧を上げることによって高回転にも対応することが可能であるという特性を有しているため、高出力時および定常運転時に主として用いられる制御方法である。一方で、ＰＷＭ制御は、起動時や電圧低下時などにおいて主として用いられる制御方法である。制御部３０は、空気圧縮機１０の運転状態に応じて、コンバータ回路によるＰＡＭ制御とインバータ回路によるＰＷＭ制御とを好適に切り替えて制御を実行するようにしているが、制御方法はこれに限られるものではない。

なお、本実施形態に係る空気圧縮機１０の目標回転数は、圧縮空気の使用状況に応じて動的に変更可能となっている。目標回転数を高く設定すれば、モータ１１を高速で駆動させて圧縮空気の充填速度を上げることができる。一方、目標回転数を低く設定すれば、モータ１１を低速で駆動させることになるので、圧縮空気の充填速度は下がるが、静音性を向上させることができる。

また、制御部３０の出力装置としては、図３に示すように、モータ１１、表示部３２、発音装置３３、が設けられている。なお、出力装置としては、これらの出力装置に限定されず、他の出力装置を備えていてもよい。

モータ１１は、上述したように圧縮機構を作動させる動力源となるものである。制御部３０は、ＰＷＭ制御によりモータ１１の回転を制御する。

表示部３２は、ユーザに向けて各種の情報を表示するためのものである。例えば、７セグメントディスプレイや液晶画面、ＬＥＤなどの表示装置である。本実施形態に係る表示部３２は、本体カバー１７の表面に設けられた操作パネル１９に設けられている。

発音装置３３は、ユーザに向けて各種の音声を出力するためのものである。例えば、スピーカやブザーなどの装置である。本実施形態に係る発音装置３３は、例えば何らかのエラーが発生したときに警告音を発するように構成されている。

ところで、上記したように、本実施形態に係る制御部３０は、取出圧センサ３５が検知した取出圧を参照してモータ１１を制御するように構成されている。具体的には、取出圧を参照してモータ１１の目標回転数を変更するとともに、取出圧を参照してＯＮ圧値およびＯＦＦ圧値を変更するように構成されている。

なお、本実施形態においては、取出圧を参照することで、目標回転数、ＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値の３つの値を変更するように構成しているが、これに限らず、これらのうちの１つまたは２つの値だけを変更するようにしてもよい。すなわち、取出圧を参照して目標回転数、ＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値のうちの少なくとも１つを変更するものであればよい。

また、本実施形態の空気圧縮機１０は、電源となる交流電源からの交流電流をモータ１１の駆動制御に用いる制御電流として、１５Ａを上限に制御している。本実施形態においては、制御部３０は、取出圧センサ３５の取出圧を参照することで、上限値の１５Ａを超えない範囲において、制御電流である交流電流値を変更するように構成することができる。

また、取出圧を参照して目標回転数、ＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値のうちの少なくとも１つを変更する作動モードとは別に、目標回転数、ＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値を変更しない作動モードを備えていてもよい。例えば、目標回転数、ＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値が常に一定に保たれる作動モードと、取出圧に追従して目標回転数、ＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値が変更される作動モードとを備え、どちらのモードで作動させるかをユーザが選択して設定できるようにしてもよい。

また、目標回転数、ＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値が常に一定に保たれる作動モードとして、さらに複数の作動モードを設け、この複数の作動モードを、使用目的に応じてユーザが切り替えられるようにしてもよい。例えば、ＯＮ圧値が２．５ＭＰａ、ＯＦＦ圧値が３．０ＭＰａ、モータ１１の目標回転数を１８００ｒｐｍとする第１の作動モードと、ＯＮ圧値が３．９ＭＰａ、ＯＦＦ圧値が４．４ＭＰａ、モータ１１の目標回転数を３０００ｒｐｍとする第２の作動モードと、を設け、これら少なくとも２つのモードを操作スイッチ３１の操作によりユーザが選択して設定できるようにしてもよい。このように構成によれば、モータ１１の回転数を下げて運転時に発生する音を抑制したい場合には第１のモードを選択し、モータ１１の回転数を上げて圧縮機構で生成される圧縮空気の吐出量を増加させたい場合には第２のモードを選択することができる。

これらの値を変更する制御部３０の処理は、図５に示すようなパラメータ決定処理と、図７に示すような制御変更処理と、が組み合わされて実行される。このパラメータ決定処理および制御変更処理は、それぞれ周期ハンドラに登録されるなどして、一定時間ごとに周期的に実行される。

まず、図５および図６を参照しつつ、パラメータ決定処理について説明する。このパラメータ決定処理は、取出圧センサ３５が検知した取出圧を参照して、モータ１１を制御するためのパラメータを決定する処理である。

このパラメータ決定処理は、まず、図５に示すステップＳ１００において、処理を実行する周期が到来するまで待機する。本実施形態に係るパラメータ決定処理は、４００ｍｓごとに周期的に実行されるため、前回の実行から４００ｍｓが経過するまで待機する。そして、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、取出圧センサ３５が検知した取出圧を取得する。そして、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、後述するパラメータ演算処理を実行し、モータ１１の制御を変更するためのパラメータを設定する。以上で１回のパラメータ決定処理が完了するので、ステップＳ１００に戻り、次のパラメータ決定処理の開始まで待機する。

図６は、本実施形態に係るパラメータ演算処理のフロー図である。このパラメータ演算処理では、取出圧の時間積分値によって空気消費量を推定し、一定時間内の空気消費量をパラメータとして設定する。本実施形態に係る制御部３０は、このパラメータ演算処理で推定された空気消費量に応じてモータ１１の制御を変更するように構成されている。

このパラメータ演算処理は、まず、図６に示すステップＳ２００において、初回の処理であるか（初期圧力値が設定されているか）がチェックされる。初回の処理である場合には、ステップＳ２０５へ進む。一方、初回の処理でない場合には、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２０５に進んだ場合、取出圧センサ３５が検出した現在の取出圧は、工具が作動していない未使用の状態での取出圧であると判断し、現在の取出圧を初期圧力値として設定する。そして、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０では、パラメータを計測する単位時間が経過したかがチェックされる。すなわち、本実施形態に係るパラメータ演算処理は、単位時間（例えば４００ｍｓ）当たりの空気消費量をパラメータとして求めるため、単位時間ごとにパラメータをリセットするように構成されている。単位時間が経過した場合には、ステップＳ２１５へ進む。一方、単位時間が経過していない場合には、ステップＳ２２０に進む。

ステップＳ２１５に進んだ場合、パラメータを「０」にリセットする。そして、ステップＳ２２０に進む。

ステップＳ２２０では、最新の取出圧を、前回のパラメータ演算処理で使用した取出圧（前回の取出圧）と比較し、取出圧が低下しているかがチェックされる。取出圧が低下している場合には、工具側により圧縮空気が使用されていると判断し、ステップＳ２２５へ進む。一方、取出圧が低下していない場合には、工具側により圧縮空気が使用されていないと判断し、処理を終了する。

なお、このステップＳ２２０でのチェックが終了したときに、最新の取出圧を「前回の取出圧」として保存する。これにより、次回のパラメータ演算処理で「前回の取出圧」を参照することが可能となる。

ステップＳ２２５へ進んだ場合、取出圧の時間積分値を計算することで空気消費量を算出する。この空気消費量は、単位時間ごとの値となるように、パラメータに加算される。そして、処理を終了する。なお、取出圧の時間積分値は、タンク１５の内圧の変化量（減少量）に相当する。タンク１５の内圧の変化量はタンク１５内の空気消費量に相当する。空気消費量は、取出圧の時間積分値とタンク１５の容量から制御部３０で演算して体積（リットル等）に換算するように構成することもできる。

次に、図７を参照しつつ、制御変更処理について説明する。この制御変更処理は、パラメータ決定処理で決定されたパラメータを使用して、モータ１１の制御を変更する処理である。本実施形態では、この制御変更処理は、上記したパラメータ決定処理（パラメータ演算処理）とは独立して実行される。なお、パラメータ決定処理と制御変更処理とを一連の制御にすることもできる。

この制御変更処理では、まず、図７に示すステップＳ３００において、処理を実行する周期が到来するまで待機する。本実施形態に係る制御変更処理は、２０００ｍｓごとに周期的に実行されるため、前回の実行から２０００ｍｓが経過するまで待機する。そして、ステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５では、パラメータ決定処理で決定されたパラメータを基に、ＯＮ圧値およびＯＦＦ圧値を設定する。そして、ステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３１０では、パラメータ決定処理で決定されたパラメータを基に、モータ１１の目標回転数を設定する。そして、処理を終了する。

なお、パラメータを基にＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値、目標回転数を決定するために、変換テーブルや演算式を予め準備しておき、この変換テーブルや演算式にパラメータを代入してＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値、目標回転数を求めるようにしてもよい。

例えば、図８で示すような関係とすることにより、パラメータの値が大きくなるに従って、段階的にＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値、目標回転数の値も大きくなるようにしてもよい。この図８の例では、パラメータの値が「０以上Ｐ１未満」であれば、ＯＮ圧値（またはＯＦＦ圧値、または目標回転数）は「Ｖ０」に決定される。また、パラメータの値が「Ｐ１以上Ｐ２未満」であれば、ＯＮ圧値（またはＯＦＦ圧値、または目標回転数）は「Ｖ１」に決定される。また、パラメータの値が「Ｐ２以上Ｐ３未満」であれば、ＯＮ圧値（またはＯＦＦ圧値、または目標回転数）は「Ｖ２」に決定される。また、パラメータの値が「Ｐ３以上」であれば、ＯＮ圧値（またはＯＦＦ圧値、または目標回転数）は「Ｖ３」に決定される。

このほかにも、例えば、図９で示すような関係とすることにより、パラメータの値が大きくなるに従って、無段階でＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値、目標回転数の値も大きくなるようにしてもよい。この図９の例では、パラメータの値が「０」であれば、ＯＮ圧値（またはＯＦＦ圧値、または目標回転数）は「Ｖ０」に決定される。また、パラメータの値が「Ｐ１」であれば、ＯＮ圧値（またはＯＦＦ圧値、または目標回転数）は「Ｖ１」に決定される。また、パラメータの値が「Ｐ２」であれば、ＯＮ圧値（またはＯＦＦ圧値、または目標回転数）は「Ｖ２」に決定される。また、パラメータの値が「Ｐ３」であれば、ＯＮ圧値（またはＯＦＦ圧値、または目標回転数）は「Ｖ３」に決定される。

例えば、パラメータの値「Ｐ１」はタンク１５の内圧の変化量０．１ＭＰａ相当（空気消費量約１１リットル）に設定される。パラメータの値「Ｐ２」はタンク１５の内圧の変化量０．２ＭＰａ相当（空気消費量約２２リットル）に設定される。パラメータの値「Ｐ３」はタンク１５の内圧の変化量０．３ＭＰａ相当（空気消費量約３３リットル）に設定される。

また、例えば、「Ｖ０」はＯＮ圧値２．５ＭＰａ、ＯＦＦ圧値３．０ＭＰａ、目標回転数１６００ｒｐｍに設定される。「Ｖ１」はＯＮ圧値３．０ＭＰａ、ＯＦＦ圧値３．５ＭＰａ、目標回転数２０００ｒｐｍに設定される。「Ｖ２」はＯＮ圧値３．５ＭＰａ、ＯＦＦ圧値４．０ＭＰａ、目標回転数２５００ｒｐｍに設定される。「Ｖ３」はＯＮ圧値３．９ＭＰａ、ＯＦＦ圧値４．４ＭＰａ、目標回転数３０００ｒｐｍに設定される。

本実施例では、タンク１５の容量を１１リットルとしたが、補助タンクの連結や、タンク１５の増設によりタンク１５の容量を増やして貯留可能な空気量を増加させることがある。タンク１５の容量が増加した場合には、取出圧の積分値（タンク１５の内圧の変化量に相当）に対する空気消費量が変化するため、タンク１５の容量が変化する場合には、タンク１５の容量に基いてパラメータの値Ｐ１～Ｐ３が設定される。また、タンク１５の容量に基いてＶＯ～Ｖ３のＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値、回転数が設定される。

このように、制御変更処理では、パラメータ決定処理で決定されたパラメータに従ってモータ１１の制御値が変更されるようになっている。すなわち、単位時間当たりの空気消費量に連動して、ＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値、目標回転数の値が変更されるようになっている。このため、工具が連続使用されている場合や、空気消費量の多い工具を使用しているときには、タンク１５内圧が高く保たれるとともに、モータ１１の回転数を上げることで圧縮空気の充填速度も上げられる。反対に、空気消費量が少ない場合には、タンク１５の内圧を低く保ちモータ１１の回転数を下げて圧縮機構の駆動を抑制し、駆動負荷を低減することができる。

また、制御変更処理では、パラメータ決定処理で決定されたパラメータに従って、上限値の１５Ａを超えない範囲において、制御電流値を変更するようにしてもよい。制御電流値は例えば「Ｖ０」で１２Ａを初期値とし、空気消費量の多い工具の使用等によりパラメータ値が大きくなるのに従って、制御電流値を段階的、または無段階に上限を「Ｖ３」で１５Ａまで上げることでモータ１１の駆動能力を高めて圧縮空気の充填速度を上げることができる。

また、本実施形態においては、パラメータ決定処理は４００ｍｓごとに実行され、制御変更処理は２０００ｍｓごとに実行されるように設定されている。すなわち、パラメータ決定処理を実行する周期よりも、制御変更処理を実行する周期の方が長くなるように設定されている。このように設定することにより、制御の変更が頻繁に発生することによるデメリットを抑制している。例えば、ＯＮ圧値およびＯＦＦ圧値が頻繁に変更されると、モータ１１の駆動・停止が頻発して騒音や振動の不快感が増すおそれがあるが、上記したように制御変更処理の周期を遅らせることで、このような現象を抑制することができる。また、目標回転数が頻繁に変更されると、モータ１１の回転数が頻繁に変更されることによって騒音や振動の不快感が増すおそれがあるが、制御変更処理の周期を遅らせることで、このような現象を抑制することができる。

なお、本実施形態では、制御変更処理の周期は２０００ｍｓとなっているが、パラメータ決定処理で決定されたパラメータに従って変更するようにしてもよい。例えば、パラメータ値が所定時間内に所定の閾値に達した場合には、制御部３０は空気消費量の多い工具を使用していると判断し、制御変更処理の周期を変更して、２０００ｍｓよりも短くし、モータ１１の回転数を短時間で上昇させて圧縮空気の吐出量を増加させる制御を行うようにしてもよい。

なお、上記した制御変更処理では、ＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値、目標回転数の値を一連のフローで変更するようにしているが、これらの値の変更は必ずしも一括して行われる必要はない。例えば、これらの値の変更周期を互いに異なるようにしてもよいし、これらの値の変更を独立したスレッドで実行するようにしてもよい。

また、上記した制御変更処理において、制御部３０が、ＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値、目標回転数の変更を、パラメータ決定処理で決定されたパラメータ（取出圧）を予め設定された所定の閾値と比較して、作動モードを自動的に切り替える処理を実行可能としてもよい。例えば、制御部３０が、取出圧を参照して、上述した複数の作動モード（ＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値、モータ１１の目標回転数のうちの少なくともいずれかが互いに異なる値に設定された第１の作動モードや第２の作動モード）からいずれかの作動モードを選択して切り替えるようにしてもよい。この場合、パラメータが所定の閾値より小さい場合には第１の作動モードを選択し、パラメータが所定の閾値より大きい場合には第２の作動モードを自動的に選択する制御を行うことができる。なお、ここでは閾値が１つで、切り替える作動モードが２つの場合について説明しているが、これに限らない。閾値を複数設け、作動モードを３つ以上設けてもよい。そして、閾値を超えるごとに、３つ以上の作動モードを段階的に移行させるようにしてもよい。

また、本実施形態に係るパラメータ演算処理において、パラメータを計測する単位時間を４００ｍｓよりも細かく設定することができる。単位時間を細かくすることで、空気消費量の推定精度が向上し、例えば工具種別の判別が可能となる。

以上のように、本実施形態に係る空気圧縮機１０は、エア取り出し口から取り出される圧縮空気の取出圧を測定する取出圧センサ３５を備え、制御部３０は、取出圧を参照してモータ１１を制御するように構成されている。このような構成によれば、工具側でエアが使用されたときに、その使用を直接的に取出圧センサ３５で検出することができる。例えば、取出圧センサ３５の検出結果を基に、空気消費量を推定することができる。このように直接的に圧縮空気の使用状況を参照し、これを制御に使用することで、圧縮空気の使用状況に対する制御の追従性を向上させることができる。

また、このように取出圧センサ３５を使用することで、モータ１１の駆動状態（停止しているか否か）や、モータ１１の回転数、空気圧縮機１０の温度、空気圧縮機１０の劣化状態などの要因により変動するタンク１５内圧の影響を受けずに、圧縮空気の使用状況を正確に把握することができる。

なお、本実施形態においては、空気消費量を制御部３０が演算して求めているが、これに限らず、取出圧センサ３５で流量センサを構成し、圧縮空気の流量を検出するようにしてもよい。検出値に流量を用いた場合でも、上述のパラメータ決定処理と制御変更処理を用いてモータ１１の駆動制御を行うことが可能である。

（変形例１）
上記した第１の実施形態においては、空気消費量をパラメータとして、モータ１１の制御値を決定するようにしたが、これに代えて、取出圧の振幅をパラメータとして、モータ１１の制御値を決定するようにしてもよい。取出圧の振幅をパラメータとした変形例１について、図１０を参照しながら説明する。なお、本変形例の基本的構成は上記した第１の実施形態と相違しないため、重複する記載を避けて、相違する箇所のみを説明する。

この変形例では、上記した第１の実施形態に係るパラメータ演算処理に代えて、図１０に示すようなパラメータ演算処理を行う。このパラメータ演算処理では、瞬間的な空気消費量を演算することで、取出圧の振幅（空気消費の変化量）を算出し、これをパラメータとして設定する。よって、本変形例に係る制御部３０は、パラメータ演算処理で算出された取出圧の振幅に応じてモータ１１の制御を変更するように構成されている。

このパラメータ演算処理は、まず、図１０に示すステップＳ４００において、初回の処理であるか（初期圧力値が設定されているか）がチェックされる。初回の処理である場合には、ステップＳ４０５へ進む。一方、初回の処理でない場合には、ステップＳ４１０に進む。

ステップＳ４０５に進んだ場合、取出圧センサ３５が検出した現在の取出圧は、工具が作動していない未使用の状態での取出圧であると判断し、現在の取出圧を初期圧力値として設定する。そして、ステップＳ４１０に進む。

ステップＳ４１０では、パラメータを計測する単位時間が経過したかがチェックされる。すなわち、本変形例に係るパラメータ演算処理は、単位時間における取出圧の振幅を求めてパラメータとして使用するため、単位時間における取出圧の最小値である圧力最小値を定期的にリセットするように構成されている。単位時間が経過している場合には、ステップＳ４１５へ進む。一方、単位時間が経過していない場合には、ステップＳ４２０に進む。

ステップＳ４１５に進んだ場合、圧力最小値を初期圧力値にリセットする（取出圧の振幅が「０」となるようにリセットする）。そして、ステップＳ２２０に進む。

ステップＳ２２０では、最新の取出圧を、圧力最小値と比較する。最新の取出圧が圧力最小値よりも小さい場合には、圧力最小値を更新するために、ステップＳ４２５へ進む。一方、最新の取出圧が圧力最小値よりも小さくない場合には、ステップＳ４３０へ進む。

ステップＳ４２５へ進んだ場合、最新の取出圧を圧力最小値として設定する。そして、ステップＳ４３０に進む。

ステップＳ４３０では、初期圧力値から圧力最小値を減算することにより、単位時間における圧力の振幅（圧力の変化量）を算出し、パラメータに設定する。そして、処理を終了する。

以上で、本変形例に係るパラメータ演算処理が終了する。このパラメータ演算処理で演算されたパラメータは、すでに説明した図７と同様の制御変更処理において使用される。これにより、取出圧の振幅をパラメータとして、モータ１１の制御を変更することができる。

このような変形例に係る構成であっても、取出圧を使用してモータ１１を制御できるので、圧縮空気の使用状況に対する制御の追従性を向上させることができる。また、タンク１５の内圧の影響を受けずに圧縮空気の使用状況を正確に把握することができる。

（変形例２）
上記した第１の実施形態においては、空気消費量をパラメータとして、モータ１１の制御値を決定するようにしたが、これに代えて、エアの使用回数（工具の使用回数）をパラメータとして、モータ１１の制御値を決定するようにしてもよい。例えば、工具として打ち込み工具を使用している場合、工具による打ち込み回数をパラメータとして、モータ１１の制御値を決定するようにしてもよい。エアの使用回数をパラメータとした変形例２について、図１１を参照しながら説明する。なお、本変形例の基本的構成は上記した第１の実施形態と相違しないため、重複する記載を避けて、相違する箇所のみを説明する。

この変形例では、上記した第１の実施形態に係るパラメータ演算処理に代えて、図１１に示すようなパラメータ演算処理を行う。このパラメータ演算処理では、単位時間ごとの取出圧の圧力変化の変化の割合（傾き）を演算している。本変形例では、圧力変化の変化の割合の増減から単位時間ごとの圧力の低下回数をカウントすることで、エアの使用回数を算出し、これをパラメータとして設定する。よって、本変形例に係る制御部３０は、このパラメータ演算処理で算出されたエアの使用回数に応じてモータ１１の制御を変更するように構成されている。

このパラメータ演算処理は、まず、図１１に示すステップＳ５００において、パラメータを計測する単位時間が経過したかがチェックされる。すなわち、本変形例に係るパラメータ演算処理は、単位時間におけるエアの使用回数をパラメータとして求めるため、パラメータを定期的にリセットするように構成されている。単位時間が経過している場合には、ステップＳ５０５へ進む。一方、単位時間が経過していない場合には、ステップＳ５１０に進む。

ステップＳ５０５に進んだ場合、パラメータ（すなわちエアの使用回数）を「０」にリセットする。そして、ステップＳ５１０に進む。

ステップＳ５１０では、最新の取出圧を、前回のパラメータ演算処理で使用した取出圧（前回の取出圧）と比較し、取出圧が低下しているかがチェックされる。取出圧が低下している場合には、工具側により圧縮空気が使用されていると判断し、ステップＳ５１５へ進む。一方、取出圧が低下していない場合には、工具側により圧縮空気が使用されていないと判断し、処理を終了する。

なお、このステップＳ５１０でのチェックが終了したときに、最新の取出圧を「前回の取出圧」として保存する。これにより、次回のパラメータ演算処理で「前回の取出圧」を参照することが可能となる。

ステップＳ５１５へ進んだ場合、パラメータに１を加算する。そして、処理を終了する。

以上で、本変形例に係るパラメータ演算処理が終了する。このパラメータ演算処理で演算されたパラメータは、すでに説明した図７と同様の制御変更処理において使用される。これにより、エアの使用回数をパラメータとして、モータ１１の制御を変更することができる。

このような変形例に係る構成であっても、取出圧を使用してモータ１１を制御できるので、圧縮空気の使用状況に対する制御の追従性を向上させることができる。また、タンク１５の内圧の影響を受けずに圧縮空気の使用状況を正確に把握することができる。

（変形例３）
上記した第１の実施形態においては、空気消費量をパラメータとして、モータ１１の制御値を決定するようにしたが、これに代えて、タンク１５の内圧と取出圧との圧力差に基づいてパラメータを設定し、このパラメータを参照してモータ１１の制御値を決定するようにしてもよい。すなわち、タンク１５の内圧と取出圧との差分が大きい場合には、圧縮空気の残量に余裕がある状態であり、逆に、タンク１５の内圧と取出圧との差分が小さい場合には、圧縮空気の残量に余裕がない状態であるから、この状態変化に基づいてモータ１１の制御値を決定するようにしてもよい。タンク１５の内圧と取出圧との圧力差をパラメータとした変形例３について、図１２を参照しながら説明する。なお、本変形例の基本的構成は上記した第１の実施形態と相違しないため、重複する記載を避けて、相違する箇所のみを説明する。

この変形例では、上記した第１の実施形態に係るパラメータ演算処理に代えて、図１２に示すようなパラメータ演算処理を行う。このパラメータ演算処理では、タンク１５の内圧と取出圧との圧力差を基にパラメータを算出する。

このパラメータ演算処理は、まず、図１２に示すステップＳ６００において、圧力センサ３４から、タンク１５の内圧を取得する。そして、ステップＳ６０５に進む。

ステップＳ６０５では、タンク１５の内圧と取出圧との圧力差を算出する（タンク１５の内圧から取出圧を減算する）。そして、ステップＳ６１０に進む。

ステップＳ６１０では、ステップＳ６０５で求めた圧力差を基に、パラメータを算出する。パラメータは、圧力差をそのまま使用してもよいし、所定の変換テーブルや変換式を用いて圧力差を変換した値を使用してもよい。そして、処理を終了する。

以上で、本変形例に係るパラメータ演算処理が終了する。このパラメータ演算処理で演算されたパラメータは、すでに説明した図７と同様の制御変更処理において使用される。これにより、タンク１５の内圧と取出圧との圧力差に基づいて、モータ１１の制御を変更することができる。

（変形例４）
上記した実施形態および変形例においては特に説明していないが、取出圧センサ３５が計測した取出圧に基づいて、ユーザに圧力低下を報知するようにしてもよい。

例えば、図１３に示すような警告報知処理を実行してもよい。この警告報知処理は、タンク１５の内圧と取出圧との圧力差が、予め設定された所定の閾値以下である場合に、表示部３２や発音装置３３を使用して、ユーザに報知を行うものである。

この警告報知処理は、まず、図１３に示すステップＳ７００において、処理を実行する周期が到来するまで待機する。本実施形態に係る警告報知処理は、４００ｍｓごとに周期的に実行されるため、前回の実行から４００ｍｓが経過するまで待機する。そして、ステップＳ７０５に進む。

ステップＳ７０５では、取出圧センサ３５が検知した取出圧を取得する。そして、ステップＳ７１０に進む。

ステップＳ７１０では、圧力センサ３４が検知したタンク１５の内圧を取得する。そして、ステップＳ７１５に進む。

ステップＳ７１５では、タンク１５の内圧と取出圧との圧力差を算出する（タンク１５の内圧から取出圧を減算する）。そして、ステップＳ７２０に進む。

ステップＳ７２０では、ステップＳ７１５で求めた圧力差が、予め設定された所定の警告値以下であるかがチェックされる。圧力差が警告値以下である場合には、ステップＳ７２５へ進む。一方、圧力差が警告値以下でない場合には、一回の警告報知処理が終了する。すなわち、ステップＳ７００に戻り、次の警告報知処理の開始まで待機する。

ステップＳ７２５に進んだ場合、タンク１５の内圧と取出圧との圧力差が小さくなっているため、タンク１５内の圧縮空気が不足していると判断される。よって、発音装置３３を使用して警告音を出力し、ユーザに報知を行う。このとき、表示部３２（ＬＥＤや液晶）を使用して、警告に係る表示を実行してもよい。以上で、一回の警告報知処理が終了する。すなわち、ステップＳ７００に戻り、次の警告報知処理の開始まで待機する。

このような警告報知処理を実行すれば、タンク１５の内圧が不足した状態で空気圧縮機１０に接続した工具が使用されることを、未然に防止することができる。

なお、上記した警告報知処理では、タンク１５の内圧と取出圧との圧力差が予め設定された所定の閾値以下である場合に報知を行うようにしたが、これに限らない。

例えば、取出圧センサ３５が計測した取出圧が、予め設定された所定の閾値以下である場合に、表示部３２や発音装置３３を使用して、ユーザに報知を行うようにしてもよい。

また、取出圧センサ３５による検知結果から推定した空気消費量（第１の実施形態参照）が、予め設定された所定の閾値を超えた場合に、表示部３２や発音装置３３を使用して、ユーザに報知を行うようにしてもよい。

（変形例５）
上記した実施形態においては、取出圧センサ３５を、減圧弁１６ａ，１６ｂとエア取り出し口との間に配置し、エアホースに接続された工具による圧縮空気の消費を、取出圧センサ３５で検出するようにしたが、これに代えて、取出圧センサ３５を、釘打機、エアダスタ等の工具側やエアホースに設けてもよい。

例えば、取出圧センサ３５と、電源手段としてのバッテリと、通信手段としての無線通信モジュールと、を備えたセンサユニットを使用し、このセンサユニットを工具やエアホースに取り付けるようにしてもよい。そして、空気圧縮機１０には、無線通信モジュールからの信号を受信するためのアンテナを設け、取出圧センサ３５によって検出された取出圧を空気圧縮機１０が受信できるようにしてもよい。取出圧センサ３５からの信号を受信した（すなわち取出圧を取得した）空気圧縮機１０は、すでに説明したフローに基づき、制御部３０によりパラメータ決定処理、制御変更処理を行えばよい。

（変形例６）
上記した実施形態の構成に加えて、または、上記した実施形態の一部構成に代えて、エアホースに接続された工具の種類を判別することにより、モータ１１の駆動制御に係る処理を変更してもよい。

ここで、取出圧センサ３５によって検出された取出圧を使用すれば、エアホースに接続された工具の種類を判別することが可能である。

例えば、図１４は、釘打機使用時のタンク１５の内圧と取出圧とを示すグラフである。このグラフが示すように、空気圧縮機１０のエア取り出し口に釘打機を接続すると、Ａ１に示すような取出圧の変化（急激に圧力が降下した後に復帰する波形）が生じる。また、釘打機を使用すると（すなわち釘の打ち込み動作が行われると）、Ａ２に示すような取出圧の断続的な変化の波形が生じる。

また、図１５は、エアダスタ使用時のタンク１５の内圧と取出圧とを示すグラフである。このグラフが示すように、空気圧縮機１０のエア取り出し口にエアダスタを接続すると、Ａ３に示すような取出圧の変化（釘打機と比較して細かい波形）が生じる。また、エアダスタを使用すると、Ａ４に示すような取出圧の変化（連続した圧力低下の波形）が生じる。

このように、取出圧の変化を分析することで、タンク１５の内圧からは判別できない波形の変化を検出することができる。すなわち、工具ごとの波形の変化パターンを予めデータとして空気圧縮機１０の制御部３０に記憶しておき、このパターンを実際に表れた波形と比較することで、空気圧縮機１０に接続されている工具の種類を判別することが可能である。

なお、上述したように、パラメータ演算処理において、パラメータを計測する単位時間を４００ｍｓよりも細かく（短時間に）することで、取出圧の検出精度を向上させて、波形の変化を検出することで工具の種別の判別が可能となる。

このように判別した工具の種類は、制御部３０の処理に反映される。

例えば、工具の種類によって、モータ１１の目標回転数や、ＯＮ圧値、ＯＦＦ圧値などを変更するようにしてもよい。

また、工具の種類によって、制御変更処理の周期を変更してもよい。例えば、工具の種類が「エアダスタ」であると判断した場合には、エアダスタは空気消費量が多いため、制御変更処理の周期を２０００ｍｓよりも短縮し、短時間でモータ１１の回転数を上昇させる制御を行い、圧縮空気の吐出量を増加させてもよい。

１０ 空気圧縮機
１１ モータ
１２ ファン
１３ 一次圧縮機構
１４ 二次圧縮機構
１５ タンク
１６ａ、１６ｂ 減圧弁
１７ 本体カバー
１９ 操作パネル
２１ 第１のエアカプラ（エア取り出し口）
２２ 第２のエアカプラ（エア取り出し口）
３０ 制御部
３１ 操作スイッチ
３２ 表示部
３３ 発音装置
３４ 圧力センサ
３５ 取出圧センサ
３６ 位置センサ

Claims (7)

1. モータと、
   前記モータにより駆動され、圧縮空気を生成する圧縮機構と、
   圧縮空気を貯留するタンクと、
   前記モータの駆動を制御する制御部と、
   前記タンクから圧縮空気を取り出すためのエア取り出し口と、
   前記タンクと前記エア取り出し口との間に設けられ、前記エア取り出し口から取り出される圧縮空気の圧力を減圧する減圧弁と、
   前記減圧弁と前記エア取り出し口との間に設けられ、前記エア取り出し口から取り出される圧縮空気の圧力である取出圧を測定する取出圧センサと、
   を備え、
   前記制御部は、前記タンクの内圧が前記モータを再起動させる圧力値である所定のＯＮ圧値以下となったときに前記モータを駆動させ、前記タンクの内圧が前記モータを停止させる圧力値である所定のＯＦＦ圧値以上となったときに前記モータを停止させる制御を行うとともに、
   前記取出圧を参照して、前記ＯＮ圧値または前記ＯＦＦ圧値の少なくともいずれかを変更することを特徴とする、空気圧縮機。
2. 前記制御部は、前記取出圧を参照して、前記モータの回転数を変更することを特徴とする、請求項１記載の空気圧縮機。
3. 前記制御部は、前記取出圧を参照して、前記モータの制御電流値を変更することを特徴とする、請求項１または２に記載の空気圧縮機。
4. 前記制御部は、前記取出圧の時間積分値によって空気消費量を推定するとともに、前記空気消費量に応じて前記モータの制御を変更することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の空気圧縮機。
5. 前記制御部は、前記取出圧から圧縮空気の流量を推定するとともに、前記圧縮空気の流量に応じて前記モータの制御を変更することを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の空気圧縮機。
6. 前記制御部は、前記取出圧の単位時間当たりの変化割合に基づき空気消費量を推定するとともに、前記空気消費量に応じて前記モータの制御を変更することを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の空気圧縮機。
7. 前記制御部は、前記取出圧を参照して前記モータを制御するためのパラメータを決定するパラメータ決定処理と、前記パラメータを使用して前記モータの制御を変更する制御変更処理と、を周期的に実行するように構成されており、
   前記パラメータ決定処理を実行する周期よりも、前記制御変更処理を実行する周期の方が長くなるように設定されていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の空気圧縮機。

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