酸素濃縮器およびその制御方法
【課題】圧縮機のモータが磁極位置検出器付きブラシレスＤＣモータであり、磁極位置検出器の配置誤差が大きい場合でも駆動位相を調整し、最適駆動位相で圧縮機の回転数制御を行うことができる酸素濃縮器を提供する。
【解決手段】モータ２１ａによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮部２１と、空気圧縮部２１から送り出された圧縮空気の流量を調整する流量調整部２３と、流量調整部２３によって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する吸着部２２と、モータを駆動制御するインバータ２７と、を備えた酸素濃縮器２０において、インバータ２７が所定周期におけるインバータ２７の積算出力電流値が最小になるようにモータ２１ａの駆動位相を調整する駆動位相調整部２７ｆを備える。
【解決手段】モータ２１ａによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮部２１と、空気圧縮部２１から送り出された圧縮空気の流量を調整する流量調整部２３と、流量調整部２３によって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する吸着部２２と、モータを駆動制御するインバータ２７と、を備えた酸素濃縮器２０において、インバータ２７が所定周期におけるインバータ２７の積算出力電流値が最小になるようにモータ２１ａの駆動位相を調整する駆動位相調整部２７ｆを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータで空気の圧縮を行う空気圧縮部と、そのモータを駆動制御するインバータと、を備えた酸素濃縮器およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧縮機を備えた酸素濃縮器の低消費電力化の方法として、特許文献１に開示されているように、酸素濃縮器の設定流量と製品タンク出口の流量との差、または圧縮機への負荷量を監視し、圧縮機モータの回転数をインバータを用いて制御することにより、供給する酸素流量を一定に確保し、圧縮機モータへの負荷電流増大を抑えることで効率的運転し消費電力の増大を防止している。
図３は特許文献１に開示された従来例のブロック図である。
この酸素濃縮器において、１は圧縮機で、空気取り入れ口に除塵フィルタ２と除湿器３を通して外気を取り込み、取り込んだ空気を圧縮機１により一定圧に加圧して酸素濃縮部４へ送り、酸素を濃縮した空気を製品タンク５に蓄える。
酸素を濃縮した空気を供給する際は、圧力調整器６と通して所定の圧力に調整し、流量設定器７を通してその流量を調整する。製品タンク５の入口側と出口側に差圧センサ８の圧力検出端８ａ、８ｂを取付け、差圧センサ８の検出値を流量算出部Ａにより算出し、供給する流量と設定流量を比較部Ｂにより比較し、その差を圧縮機制御部９の回転数制御部Ｃにより圧縮機１の回転数をインバータを用い制御することにより、供給する酸素流量を設定流量に確保しつつ、効率的運転をも実現するというものである。
【特許文献１】特開２０００−６０９７３（第２−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示されている従来の低消費電力化方法では、供給する酸素流量と設定流量の差より圧縮機モータの回転数をインバータを用い制御し効率運転を行っている。このとき、圧縮機モータが磁極位置検出器を備えたブラシレスＤＣモータであり、前記ブラシレスＤＣモータを制御するインバータが前記磁極位置検出器の磁極位置検出信号から得られる位置情報により駆動位相を制御するものである場合、前記磁極位置検出器の配置誤差などにより、磁極位置検出信号により得られる位置情報が最適位相と離れている場合、制御する駆動位相と最適駆動位相とのずれが生じ、結果モータ駆動時の無効電流が増大し、従来方法の回転数制御部Ｃによる回転数制御を実施しても効率的運転とならないという問題があった。
【０００４】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、圧縮機モータが磁極位置検出器付きブラシレスＤＣモータであり、磁極位置検出器の配置誤差などにより磁極位相検出信号から得られる位置情報が最適位相から離れている場合でも、圧縮機の効率化運転を行う部を備えた酸素濃縮器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、請求項１記載の酸素濃縮器の発明は、モータによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮部と、前記空気圧縮部から送り出された圧縮空気の流量を開閉制御する流量調整部と、前記流量調整部によって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する酸素濃縮部と、前記モータを駆動制御するインバータと、を備えた酸素濃縮器において、前記インバータが、所定周期における前記インバータの積算出力電流値が最小になるように前記モータの駆動位相を調整する駆動位相調整部を備えたことを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の酸素濃縮器において、前記所定周期が前記流量調整部の制御周期であることを特徴とすることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の酸素濃縮器において、前記流量調整部が電磁弁であることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の酸素濃縮器において、前記酸素濃縮部が酸素よりも窒素を選択的に吸着する窒素吸着剤を備えたことを特徴としている。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の酸素濃縮器において、前記駆動位相調整部が前記モータの駆動位相を前記積算出力電流値が減少する方向に所定量ずつ変化させ、前記積算出力電流値が減少から増加に転じる前の駆動位相を最適位相とする駆動位相調整処理を実行することを特徴としている。
【０００６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の酸素濃縮器において、前記駆動位相調整部が前記駆動位相調整処理が、所定回数実施された後、各実施における最適位相の平均値を駆動位相とすることを特徴としている。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の酸素濃縮器において、前記駆動位相調整処理が前記モータの加減速中以外のときに行われることを特徴としている。
請求項８記載の発明は、請求項６記載の酸素濃縮器において、前記駆動位相調整処理が前記空気圧縮部の起動から前記空気圧縮部の圧縮効率安定期までの間および前記空気圧縮部の圧縮効率安定後に、所定回数実施されることを特徴としている。
請求項９記載の発明は、請求項１記載の酸素濃縮器において、前記酸素濃縮部で濃縮された酸素を蓄えるチャンバ部と、前記チャンバ部の酸素の監視をする酸素監視部と、前記酸素監視部の出力が入力されて前記インバータへの回転数指令を出力する制御部と、を備え、前記酸素監視部は酸素流量、ガス温度、酸素濃度の少なくとも１つを検出することを特徴としている。
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の酸素濃縮器において、前記酸素濃縮部の圧力を検出する圧力センサを備え、前記圧力センサの出力が前記制御部へ入力されることを特徴としている。
請求項１１記載の酸素濃縮器の発明は、モータによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮部と、前記空気圧縮部から送り出された圧縮空気の流量を開閉制御する流量調整部と、前記流量調整部によって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する酸素濃縮部と、前記モータを駆動制御するインバータと、を備えた酸素濃縮器において、前記インバータが、前記空気圧縮部の起動から前記空気圧縮部の圧縮効率安定期までの間および前記空気圧縮部の圧縮効率安定後に、所定周期における前記インバータの積算出力電流値が最小になるように前記モータの駆動位相を調整する駆動位相調整部を備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項１２記載の酸素濃縮器の制御方法の発明は、モータによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮ステップと、前記空気圧縮ステップから送り出された圧縮空気の流量を開閉制御する流量調整ステップと、前記流量調整ステップによって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する酸素濃縮ステップと、前記モータを駆動制御するモータ駆動制御ステップと、を備えた酸素濃縮器の制御方法において、前記空気圧縮ステップの起動から前記空気圧縮ステップの圧縮効率安定期までの間および前記空気圧縮ステップの圧縮効率安定後に、所定周期における前記インバータの積算出力電流値が最小になるように前記モータの駆動位相を調整する駆動位相調整ステップを備えたことを特徴としている。
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の酸素濃縮器の制御方法において、前記所定周期が前記流量調整ステップの制御周期であることを特徴とすることを特徴としている。
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の酸素濃縮器の制御方法において、前記流量調整ステップでは電磁弁を用いて実施することを特徴としている。
請求項１５記載の発明は、請求項１２記載の酸素濃縮器の制御方法において、前記酸素濃縮ステップでは酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を用いることを特徴としている。
請求項１６記載の発明は、請求項１２または１３記載の酸素濃縮器の制御方法において、前記駆動位相調整ステップでは、前記モータの駆動位相を前記積算出力電流値が減少する方向に所定量ずつ変化させ、前記積算出力電流値が減少から増加に転じる前の駆動位相を最適位相とする処理をすることを特徴としている。
請求項１７記載の発明は、請求項１６記載の酸素濃縮器の制御方法において、前記駆動位相調整ステップでは、所定回数実施された後、各実施における最適位相の平均値を駆動位相とする処理をすることを特徴としている。
請求項１８記載の発明は、請求項１７記載の酸素濃縮器の制御方法において、前記駆動位相調整ステップが、前記モータの加減速中以外のときに行われることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１、４、５、６、９、１０記載の発明によると、モータの磁極位置検出器の配置誤差等による磁極位置検出信号に誤差がある場合において、インバータの制御駆動位相ずれによる無効電流の増大を抑えることができる。
また、請求項２、３記載の発明によると、モータ付圧縮機の負荷変動周期を基準としてインバータの出力電流を積算するため、駆動位相調整処理が同一条件で行われる。
また、請求項７記載の発明によると、加減速中以外のときに駆動位相調整処理が行われるためより最適な駆動位相調整処理をすることができる。
また、請求項８、１１記載の発明によると、運転初期と圧縮効率安定期で圧縮機の特性が変化するが、それぞれの領域において最適な駆動位相調整処理をすることができる。
また、請求項１２、１５、１６、１７記載の発明によると、モータの磁極位置検出器の配置誤差等による磁極位置検出信号に誤差がある場合において、インバータ２７の制御駆動位相ずれによる無効電流の増大を抑えることができる。
また、請求項１３、１４記載の発明によると、圧縮機２１（モータ２１ａ）の負荷変動周期を基準としてインバータの出力電流を積算するため、駆動位相調整処理が同一条件で行われる。
また、請求項１８に記載の発明によると、運転初期と圧縮効率安定期で圧縮機の特性が変化するが、それぞれの領域において最適な駆動位相調整処理をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の酸素濃縮器の構成を示すブロック図である。
図１において、２０は本発明の酸素濃縮器、２１は空気圧縮部（圧縮機）、２１ａはブラシレスＤＣモータ、２１ｂは磁極位置検出器、２２は酸素濃縮部（窒素吸着剤）、２３は流量調整部（電磁弁）、２４はチャンバ部、２５は酸素監視部、２６は制御部、２７はインバータ部、２７ａは回転数検出部、２７ｂは回転数制御部、２７ｃはＰＷＭを増幅するインバータ部、２７ｄは電流検出部、２７ｅは出力電流信号積算部、２７ｆは駆動位相調整部、２８は酸素流量設定部、２９は圧力センサである。
電磁弁２３は、制御部２６によって、周期的に開閉（所定の制御周期でオンオフ）制御される。制御周期は、空気圧縮部２１を構成する圧縮機（モータ２１ａ）の負荷変動周期で決定される。
空気圧縮部２１は外気を取り込んで圧縮し、酸素濃縮部２２へ加圧した空気を送り出す。酸素濃縮部２２は加圧された空気の酸素濃度を上昇させて、酸素を濃縮した空気をチャンバ部２４に送り込み、チャンバ部２４にて濃縮酸素を蓄える。
制御部２６は酸素流量設定部２８からの設定を参照し、流量調整部２３を構成する電磁弁を切替え、酸素濃縮部２２への空気圧縮／引込みを制御し、酸素監視部２５により検出される酸素流量、酸素濃度およびガス温度、ならびに圧力センサ２９により検出される酸素濃縮部２２の圧力のいずれか１つ以上の計測値を基に、圧縮機を構成するモータ（ブラシレスＤＣモータ）２１ａの回転数指令をインバータ２７内の回転数制御部２７ｂへ与える。
インバータ部２７は、制御部２６からの回転数指令に対し、圧縮機２１を構成するブラシレスＤＣモータ２１ａ（以後、「圧縮機モータ２１ａ」と言う。）の回転数制御を行う。また、前記ブラシレスＤＣモータ２１ａ回転数制御中、制御部２６による電磁弁２３への切替え周期で、圧縮機モータ２１ａへの駆動位相を微小に調整し、調整した駆動位相毎に、電流検出部２７ｄにて検出した出力電流信号を出力電流信号積算部２７ｅにて積算し、調整した駆動位相毎の電流積算結果を比較することにより、圧縮機モータ２１ａへの出力電流が最小となる駆動位相調整を行うことにより、圧縮機２１の高効率運転を実現している。
【００１１】
本発明を実施するため、圧縮機２１を運転するシーケンスを運転初期および圧縮効率安定期に区分し、それぞれに応じた周期で駆動位相を変化させ、運転を継続する。各駆動位相変化の周期に応じた駆動電流の積算値を比較することにより、最小となる駆動電流位相に調整することとしている。この動作を運転初期および圧縮効率安定期それぞれの領域で実施した結果の平均値を最適値として調整を行うこととしている。
すなわち、高効率運転処理として、（１）圧縮機２１の起動から圧縮機２１の圧縮効率安定期までの初期駆動位相調整と、（２）圧縮機２１の圧縮効率安定後の安定駆動位相調整の２段階の処理にて実現している。このように（１）の運転初期および（２）の圧縮効率安定期でそれぞれ位相調整を行うのは、運転初期と圧縮効率安定期では、それぞれ圧縮機の特性（電流特性）が変化するためである。
【００１２】
図２は、本発明の酸素濃縮器２０の効率運転を実施するためのフローチャートである。
なお、運転初期の駆動位相調整は運転初期調整モードとして、圧縮効率安定期の駆動位相調整は安定調整モードとして、ソフトウェア上のフラグを管理している。また、後述するステップＳ１９〜Ｓ２２は、運転初期調整モードでないとき、すなわち、安定運転調整モード時のみ実行される処理である。
【００１３】
ステップＳ１では、駆動位相調整が完了したかどうかを確認し、駆動位相調整が完了している場合には処理は実行せず終了し、完了していない場合はステップＳ２に進む。
次にステップＳ２では、圧縮機安定運転待ちフラグを確認し、圧縮機安定待ちでない場合はステップＳ３に進み、圧縮機安定待ちであればステップＳ２４へ進む。
【００１４】
〈ステップＳ３〜Ｓ５：モータが加減速中は調整をしないためのステップ〉
次にステップＳ３では、制御部２６（図１）からの回転数指令に対し圧縮機モータ２１ａの回転数が到達しているかを確認し、指令回転数に到達すると、ステップＳ４に進む。
次にステップＳ４は駆動位相調整開始ステップで、次のステップＳ５にて制御部２６からの回転数指令が変更されていないかを確認する。回転数指令が変更されている場合、それまでの出力電流の積算値をクリアしてステップＳ３に戻り、変更されていない場合はステップＳ６へ進む。
すなわち、ステップＳ３〜Ｓ５は、モータ２１ａが加減速中は調整を行わないための判断ステップである。
【００１５】
次にステップＳ６ではインバータ２７の出力電流値を積算する。
ステップＳ７では予め得た制御部２６の電磁弁２３切替え周期であるかを確認し、電磁弁２３の切替え周期時間が経過すると、ステップＳ８へ進み、今回の駆動位相での出力電流積算値と前回の駆動位相での出力電流積算値との比較を行う。なお、電磁弁２３の切替え周期で比較をするのは、この周期が、圧縮機２１（モータ２１ａ）の負荷変動周期と一致するからである。
【００１６】
〈ステップＳ９〜Ｓ１１：インバータ出力電流積算値が前回値よりも大きい場合と小さい場合の各位相調整ステップ〉
ステップＳ９では、インバータ出力電流積算値の比較結果で、今回の出力電流積算値が大きい場合ステップＳ１０へ進み、今回の電流積算値が小さい場合はステップＳ１１へ進む。
ステップＳ１０では、駆動位相調整方向を切替えるステップで、ステップＳ１２へ進む。
一方、ステップＳ１１では、駆動位相調整値をさらに加える。
すなわち、ステップＳ９から１１は、インバータ出力電流積算値が前回値よりも大きい場合は、位相調整が過大であるので元に戻す方向に調整し（Ｓ１０）、小さい場合は、さらに調整が不足しているので、さらに調整する（Ｓ１１）ステップである。
【００１７】
ステップＳ１２では、駆動位相調整方向切替え点が前回の駆動位相調整方向切替え点かを確認し、前回切替え点でない場合ステップＳ１４へ進む。前回の切替え点の場合は、ステップＳ１３へ進み、後述するステップＳ１５、Ｓ１９の電流比較が規定回数を満たしていなくても最適調整と判断し調整を終了したものとみなす。この判断ステップは、位相調整に要する時間を短縮するのである。
【００１８】
次にステップＳ１４では、圧縮機運転初期での駆動位相調整モードであるかを確認し、運転初期調整モードの場合、ステップＳ１５へ進み、運転初期調整モードでない場合、ステップＳ１９へ進む。ステップＳ１５では、運転初期調整モードの出力電流比較を規定回数実施しているかを確認し、規定回数実施の場合、ステップＳ１６へ進み、規定回数実施に満たない場合、ステップＳ２３へ進む。
【００１９】
ステップＳ１３では、運転初期調整モードであるかを確認し、運転初期調整モードである場合ステップＳ１６へ進み、運転初期調整モードでない場合ステップＳ２０へ進む。
【００２０】
ステップＳ１６では、駆動位相調整を実施した際の駆動位相切替え点の平均値計算結果を駆動位相調整値へ反映し、１回の駆動位相調整の完了として、ステップＳ１７へ進む。次にステップＳ１７では、運転初期調整実施回数を確認し、運転初期調整実施規定回数である場合、ステップＳ１８へ進み、運転初期調整実施規定回数に満たない場合はステップＳ２３へ進む。
ステップＳ１８では、運転初期調整モードを完了とし、圧縮機２１の圧縮効率安定待ちフラグをセットし、ステップＳ２３へ進む。
ステップＳ２３では、磁極位置検出信号から得られた位置情報に前記までに調整した駆動位相調整値を加算する。
【００２１】
〈ステップＳ１９〜Ｓ２２：安定運転調整モード時のみ実行される処理〉
また、ステップＳ１９では、安定運転調整モードの出力電流比較規定回数を実施しているかを確認し、規定回数実施の場合、ステップＳ２０へ進み、規定回数実施に満たない場合、ステップＳ２３へ進む。
ステップＳ２０では、駆動位相調整を実施した際の駆動位相切替え点の平均値計算結果を駆動位相調整値へ格納し、今回の駆動位相調整を完了とし、ステップＳ２１へ進む。
次にステップＳ２１では、安定運転調整実施回数を確認し、安定運転調整実施規定回数である場合、ステップＳ２２へ進み、安定運転調整実施規定回数に満たない場合はステップＳ２３へ進む。
ステップＳ２２では、駆動位相調整の完了処理を行う。
【００２２】
一方、図２の右上へ戻って、ステップＳ２４では、圧縮機２１の圧縮効率安定待ちカウンタをカウントアップしステップＳ２５へ進む。
ステップＳ２５では、圧縮機２１の圧縮効率安定待ち時間経過であるかを確認し、待ち時間経過である場合ステップＳ２６へ進み、待ち時間経過に満たない場合はステップＳ１へ戻る。
ステップＳ２６では、圧縮機２１圧縮効率安定待ちモードおよび、初期運転調整モードのフラグをリセットし安定運転調整モードとする。
【００２３】
以降、酸素濃縮器２０に備えた圧縮機２１の運転において、駆動位相の調整目的が圧縮機モータ２１ａに搭載されている磁極位置検出器２１ｂの配置ずれ調整であることから、圧縮機モータ２１ａと酸素濃縮器２０に搭載されているインバータ２７との組み合せが変更されたと判定されるまでは、駆動位相調整完了ステップＳ２２にて決定された駆動位相調整量を適用することができる。
【００２４】
本発明が特許文献１と異なる部分は以下の通りである。
特許文献１では、圧縮機を搭載した酸素濃縮器の低消費電力化を行う方法として、設定流量と製品タンクの流量比較結果または、圧縮機への負荷に応じて、圧縮機モータの回転数をインバータを用い制御することにより、低消費電力化を実現しているが、本発明では、圧縮機モータが磁極位置検出器付きブラシレスＤＣモータの場合において、圧縮機モータの駆動位相を酸素濃縮周期に同期し変化させ、各駆動位相における出力電流をサンプリング、積算、比較することにより、圧縮機モータへの出力電流を最低限に抑えることで、酸素濃縮器の低消費電力化を図っている部分である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、磁極位置検出器付きブラシレスＤＣモータの磁極位置検出器の配置ずれ量を調整できるため、ホールＩＣ等の磁極位置検出器付きブラシレスＤＣモータを搭載した圧縮機搭載の装置に対しての低消費電力化に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の酸素濃縮器の構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の酸素濃縮器の効率運転を実施するためのフローチャートである。
【図３】従来例の酸素濃縮器の構成を表すブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
２１ 空気圧縮部（圧縮機）
２１ａ ブラシレスＤＣモータ
２１ｂ 磁極位置検出器
２２ 酸素濃縮部（窒素吸着剤入り）
２３ 流量調整部（電磁弁）
２４ チャンバ部
２５ 酸素監視部
２６ 制御部
２７ インバータ
２７ａ 回転数検出部
２７ｂ 回転数制御部
２７ｃ インバータ部
２７ｄ 電流検出部
２７ｅ 電流積算部
２７ｆ 駆動位相調整部
２８ 酸素流量設定部
２９ 圧力センサ
Ｓ１ 駆動位相調整完了確認ステップ
Ｓ２ 安定調整待ち確認ステップ
Ｓ３ 回転数到達確認ステップ
Ｓ４ 駆動位相調整開始ステップ
Ｓ５ 指令回転数変更確認ステップ
Ｓ６ 検出電流積算ステップ
Ｓ７ 電磁弁切替え周期確認ステップ
Ｓ８ 積算電流値比較ステップ
Ｓ９ 積算電流値比較結果確認ステップ
Ｓ１０ 駆動位相調整方向切替えステップ
Ｓ１１ 駆動位相調整値加算ステップ
Ｓ１２ 駆動位相調整切替え点確認ステップ
Ｓ１３ 運転初期調整モード確認ステップ
Ｓ１４ 運転初期調整モード確認ステップ
Ｓ１５ 電流比較回数確認ステップ
Ｓ１６ 駆動位相調整結果平均化ステップ
Ｓ１７ 初期調整実施回数確認ステップ
Ｓ１８ 安定調整待ちフラグ設定フテップ
Ｓ１９ 電流比較回数確認ステップ
Ｓ２０ 駆動位相調整結果平均化ステップ
Ｓ２１ 安定調整実施回数確認ステップ
Ｓ２２ 駆動位相調整完了ステップ
Ｓ２３ 駆動調整位相加算ステップ
Ｓ２４ 安定調整待ちカウントステップ
Ｓ２５ 安定調整待ち時間確認ステップ
Ｓ２６ 安定調整モード切替えステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータで空気の圧縮を行う空気圧縮部と、そのモータを駆動制御するインバータと、を備えた酸素濃縮器およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧縮機を備えた酸素濃縮器の低消費電力化の方法として、特許文献１に開示されているように、酸素濃縮器の設定流量と製品タンク出口の流量との差、または圧縮機への負荷量を監視し、圧縮機モータの回転数をインバータを用いて制御することにより、供給する酸素流量を一定に確保し、圧縮機モータへの負荷電流増大を抑えることで効率的運転し消費電力の増大を防止している。
図３は特許文献１に開示された従来例のブロック図である。
この酸素濃縮器において、１は圧縮機で、空気取り入れ口に除塵フィルタ２と除湿器３を通して外気を取り込み、取り込んだ空気を圧縮機１により一定圧に加圧して酸素濃縮部４へ送り、酸素を濃縮した空気を製品タンク５に蓄える。
酸素を濃縮した空気を供給する際は、圧力調整器６と通して所定の圧力に調整し、流量設定器７を通してその流量を調整する。製品タンク５の入口側と出口側に差圧センサ８の圧力検出端８ａ、８ｂを取付け、差圧センサ８の検出値を流量算出部Ａにより算出し、供給する流量と設定流量を比較部Ｂにより比較し、その差を圧縮機制御部９の回転数制御部Ｃにより圧縮機１の回転数をインバータを用い制御することにより、供給する酸素流量を設定流量に確保しつつ、効率的運転をも実現するというものである。
【特許文献１】特開２０００−６０９７３（第２−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示されている従来の低消費電力化方法では、供給する酸素流量と設定流量の差より圧縮機モータの回転数をインバータを用い制御し効率運転を行っている。このとき、圧縮機モータが磁極位置検出器を備えたブラシレスＤＣモータであり、前記ブラシレスＤＣモータを制御するインバータが前記磁極位置検出器の磁極位置検出信号から得られる位置情報により駆動位相を制御するものである場合、前記磁極位置検出器の配置誤差などにより、磁極位置検出信号により得られる位置情報が最適位相と離れている場合、制御する駆動位相と最適駆動位相とのずれが生じ、結果モータ駆動時の無効電流が増大し、従来方法の回転数制御部Ｃによる回転数制御を実施しても効率的運転とならないという問題があった。
【０００４】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、圧縮機モータが磁極位置検出器付きブラシレスＤＣモータであり、磁極位置検出器の配置誤差などにより磁極位相検出信号から得られる位置情報が最適位相から離れている場合でも、圧縮機の効率化運転を行う部を備えた酸素濃縮器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、請求項１記載の酸素濃縮器の発明は、モータによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮部と、前記空気圧縮部から送り出された圧縮空気の流量を開閉制御する流量調整部と、前記流量調整部によって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する酸素濃縮部と、前記モータを駆動制御するインバータと、を備えた酸素濃縮器において、前記インバータが、所定周期における前記インバータの積算出力電流値が最小になるように前記モータの駆動位相を調整する駆動位相調整部を備えたことを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の酸素濃縮器において、前記所定周期が前記流量調整部の制御周期であることを特徴とすることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の酸素濃縮器において、前記流量調整部が電磁弁であることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の酸素濃縮器において、前記酸素濃縮部が酸素よりも窒素を選択的に吸着する窒素吸着剤を備えたことを特徴としている。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の酸素濃縮器において、前記駆動位相調整部が前記モータの駆動位相を前記積算出力電流値が減少する方向に所定量ずつ変化させ、前記積算出力電流値が減少から増加に転じる前の駆動位相を最適位相とする駆動位相調整処理を実行することを特徴としている。
【０００６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の酸素濃縮器において、前記駆動位相調整部が前記駆動位相調整処理が、所定回数実施された後、各実施における最適位相の平均値を駆動位相とすることを特徴としている。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の酸素濃縮器において、前記駆動位相調整処理が前記モータの加減速中以外のときに行われることを特徴としている。
請求項８記載の発明は、請求項６記載の酸素濃縮器において、前記駆動位相調整処理が前記空気圧縮部の起動から前記空気圧縮部の圧縮効率安定期までの間および前記空気圧縮部の圧縮効率安定後に、所定回数実施されることを特徴としている。
請求項９記載の発明は、請求項１記載の酸素濃縮器において、前記酸素濃縮部で濃縮された酸素を蓄えるチャンバ部と、前記チャンバ部の酸素の監視をする酸素監視部と、前記酸素監視部の出力が入力されて前記インバータへの回転数指令を出力する制御部と、を備え、前記酸素監視部は酸素流量、ガス温度、酸素濃度の少なくとも１つを検出することを特徴としている。
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の酸素濃縮器において、前記酸素濃縮部の圧力を検出する圧力センサを備え、前記圧力センサの出力が前記制御部へ入力されることを特徴としている。
請求項１１記載の酸素濃縮器の発明は、モータによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮部と、前記空気圧縮部から送り出された圧縮空気の流量を開閉制御する流量調整部と、前記流量調整部によって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する酸素濃縮部と、前記モータを駆動制御するインバータと、を備えた酸素濃縮器において、前記インバータが、前記空気圧縮部の起動から前記空気圧縮部の圧縮効率安定期までの間および前記空気圧縮部の圧縮効率安定後に、所定周期における前記インバータの積算出力電流値が最小になるように前記モータの駆動位相を調整する駆動位相調整部を備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項１２記載の酸素濃縮器の制御方法の発明は、モータによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮ステップと、前記空気圧縮ステップから送り出された圧縮空気の流量を開閉制御する流量調整ステップと、前記流量調整ステップによって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する酸素濃縮ステップと、前記モータを駆動制御するモータ駆動制御ステップと、を備えた酸素濃縮器の制御方法において、前記空気圧縮ステップの起動から前記空気圧縮ステップの圧縮効率安定期までの間および前記空気圧縮ステップの圧縮効率安定後に、所定周期における前記インバータの積算出力電流値が最小になるように前記モータの駆動位相を調整する駆動位相調整ステップを備えたことを特徴としている。
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の酸素濃縮器の制御方法において、前記所定周期が前記流量調整ステップの制御周期であることを特徴とすることを特徴としている。
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の酸素濃縮器の制御方法において、前記流量調整ステップでは電磁弁を用いて実施することを特徴としている。
請求項１５記載の発明は、請求項１２記載の酸素濃縮器の制御方法において、前記酸素濃縮ステップでは酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を用いることを特徴としている。
請求項１６記載の発明は、請求項１２または１３記載の酸素濃縮器の制御方法において、前記駆動位相調整ステップでは、前記モータの駆動位相を前記積算出力電流値が減少する方向に所定量ずつ変化させ、前記積算出力電流値が減少から増加に転じる前の駆動位相を最適位相とする処理をすることを特徴としている。
請求項１７記載の発明は、請求項１６記載の酸素濃縮器の制御方法において、前記駆動位相調整ステップでは、所定回数実施された後、各実施における最適位相の平均値を駆動位相とする処理をすることを特徴としている。
請求項１８記載の発明は、請求項１７記載の酸素濃縮器の制御方法において、前記駆動位相調整ステップが、前記モータの加減速中以外のときに行われることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１、４、５、６、９、１０記載の発明によると、モータの磁極位置検出器の配置誤差等による磁極位置検出信号に誤差がある場合において、インバータの制御駆動位相ずれによる無効電流の増大を抑えることができる。
また、請求項２、３記載の発明によると、モータ付圧縮機の負荷変動周期を基準としてインバータの出力電流を積算するため、駆動位相調整処理が同一条件で行われる。
また、請求項７記載の発明によると、加減速中以外のときに駆動位相調整処理が行われるためより最適な駆動位相調整処理をすることができる。
また、請求項８、１１記載の発明によると、運転初期と圧縮効率安定期で圧縮機の特性が変化するが、それぞれの領域において最適な駆動位相調整処理をすることができる。
また、請求項１２、１５、１６、１７記載の発明によると、モータの磁極位置検出器の配置誤差等による磁極位置検出信号に誤差がある場合において、インバータ２７の制御駆動位相ずれによる無効電流の増大を抑えることができる。
また、請求項１３、１４記載の発明によると、圧縮機２１（モータ２１ａ）の負荷変動周期を基準としてインバータの出力電流を積算するため、駆動位相調整処理が同一条件で行われる。
また、請求項１８に記載の発明によると、運転初期と圧縮効率安定期で圧縮機の特性が変化するが、それぞれの領域において最適な駆動位相調整処理をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の酸素濃縮器の構成を示すブロック図である。
図１において、２０は本発明の酸素濃縮器、２１は空気圧縮部（圧縮機）、２１ａはブラシレスＤＣモータ、２１ｂは磁極位置検出器、２２は酸素濃縮部（窒素吸着剤）、２３は流量調整部（電磁弁）、２４はチャンバ部、２５は酸素監視部、２６は制御部、２７はインバータ部、２７ａは回転数検出部、２７ｂは回転数制御部、２７ｃはＰＷＭを増幅するインバータ部、２７ｄは電流検出部、２７ｅは出力電流信号積算部、２７ｆは駆動位相調整部、２８は酸素流量設定部、２９は圧力センサである。
電磁弁２３は、制御部２６によって、周期的に開閉（所定の制御周期でオンオフ）制御される。制御周期は、空気圧縮部２１を構成する圧縮機（モータ２１ａ）の負荷変動周期で決定される。
空気圧縮部２１は外気を取り込んで圧縮し、酸素濃縮部２２へ加圧した空気を送り出す。酸素濃縮部２２は加圧された空気の酸素濃度を上昇させて、酸素を濃縮した空気をチャンバ部２４に送り込み、チャンバ部２４にて濃縮酸素を蓄える。
制御部２６は酸素流量設定部２８からの設定を参照し、流量調整部２３を構成する電磁弁を切替え、酸素濃縮部２２への空気圧縮／引込みを制御し、酸素監視部２５により検出される酸素流量、酸素濃度およびガス温度、ならびに圧力センサ２９により検出される酸素濃縮部２２の圧力のいずれか１つ以上の計測値を基に、圧縮機を構成するモータ（ブラシレスＤＣモータ）２１ａの回転数指令をインバータ２７内の回転数制御部２７ｂへ与える。
インバータ部２７は、制御部２６からの回転数指令に対し、圧縮機２１を構成するブラシレスＤＣモータ２１ａ（以後、「圧縮機モータ２１ａ」と言う。）の回転数制御を行う。また、前記ブラシレスＤＣモータ２１ａ回転数制御中、制御部２６による電磁弁２３への切替え周期で、圧縮機モータ２１ａへの駆動位相を微小に調整し、調整した駆動位相毎に、電流検出部２７ｄにて検出した出力電流信号を出力電流信号積算部２７ｅにて積算し、調整した駆動位相毎の電流積算結果を比較することにより、圧縮機モータ２１ａへの出力電流が最小となる駆動位相調整を行うことにより、圧縮機２１の高効率運転を実現している。
【００１１】
本発明を実施するため、圧縮機２１を運転するシーケンスを運転初期および圧縮効率安定期に区分し、それぞれに応じた周期で駆動位相を変化させ、運転を継続する。各駆動位相変化の周期に応じた駆動電流の積算値を比較することにより、最小となる駆動電流位相に調整することとしている。この動作を運転初期および圧縮効率安定期それぞれの領域で実施した結果の平均値を最適値として調整を行うこととしている。
すなわち、高効率運転処理として、（１）圧縮機２１の起動から圧縮機２１の圧縮効率安定期までの初期駆動位相調整と、（２）圧縮機２１の圧縮効率安定後の安定駆動位相調整の２段階の処理にて実現している。このように（１）の運転初期および（２）の圧縮効率安定期でそれぞれ位相調整を行うのは、運転初期と圧縮効率安定期では、それぞれ圧縮機の特性（電流特性）が変化するためである。
【００１２】
図２は、本発明の酸素濃縮器２０の効率運転を実施するためのフローチャートである。
なお、運転初期の駆動位相調整は運転初期調整モードとして、圧縮効率安定期の駆動位相調整は安定調整モードとして、ソフトウェア上のフラグを管理している。また、後述するステップＳ１９〜Ｓ２２は、運転初期調整モードでないとき、すなわち、安定運転調整モード時のみ実行される処理である。
【００１３】
ステップＳ１では、駆動位相調整が完了したかどうかを確認し、駆動位相調整が完了している場合には処理は実行せず終了し、完了していない場合はステップＳ２に進む。
次にステップＳ２では、圧縮機安定運転待ちフラグを確認し、圧縮機安定待ちでない場合はステップＳ３に進み、圧縮機安定待ちであればステップＳ２４へ進む。
【００１４】
〈ステップＳ３〜Ｓ５：モータが加減速中は調整をしないためのステップ〉
次にステップＳ３では、制御部２６（図１）からの回転数指令に対し圧縮機モータ２１ａの回転数が到達しているかを確認し、指令回転数に到達すると、ステップＳ４に進む。
次にステップＳ４は駆動位相調整開始ステップで、次のステップＳ５にて制御部２６からの回転数指令が変更されていないかを確認する。回転数指令が変更されている場合、それまでの出力電流の積算値をクリアしてステップＳ３に戻り、変更されていない場合はステップＳ６へ進む。
すなわち、ステップＳ３〜Ｓ５は、モータ２１ａが加減速中は調整を行わないための判断ステップである。
【００１５】
次にステップＳ６ではインバータ２７の出力電流値を積算する。
ステップＳ７では予め得た制御部２６の電磁弁２３切替え周期であるかを確認し、電磁弁２３の切替え周期時間が経過すると、ステップＳ８へ進み、今回の駆動位相での出力電流積算値と前回の駆動位相での出力電流積算値との比較を行う。なお、電磁弁２３の切替え周期で比較をするのは、この周期が、圧縮機２１（モータ２１ａ）の負荷変動周期と一致するからである。
【００１６】
〈ステップＳ９〜Ｓ１１：インバータ出力電流積算値が前回値よりも大きい場合と小さい場合の各位相調整ステップ〉
ステップＳ９では、インバータ出力電流積算値の比較結果で、今回の出力電流積算値が大きい場合ステップＳ１０へ進み、今回の電流積算値が小さい場合はステップＳ１１へ進む。
ステップＳ１０では、駆動位相調整方向を切替えるステップで、ステップＳ１２へ進む。
一方、ステップＳ１１では、駆動位相調整値をさらに加える。
すなわち、ステップＳ９から１１は、インバータ出力電流積算値が前回値よりも大きい場合は、位相調整が過大であるので元に戻す方向に調整し（Ｓ１０）、小さい場合は、さらに調整が不足しているので、さらに調整する（Ｓ１１）ステップである。
【００１７】
ステップＳ１２では、駆動位相調整方向切替え点が前回の駆動位相調整方向切替え点かを確認し、前回切替え点でない場合ステップＳ１４へ進む。前回の切替え点の場合は、ステップＳ１３へ進み、後述するステップＳ１５、Ｓ１９の電流比較が規定回数を満たしていなくても最適調整と判断し調整を終了したものとみなす。この判断ステップは、位相調整に要する時間を短縮するのである。
【００１８】
次にステップＳ１４では、圧縮機運転初期での駆動位相調整モードであるかを確認し、運転初期調整モードの場合、ステップＳ１５へ進み、運転初期調整モードでない場合、ステップＳ１９へ進む。ステップＳ１５では、運転初期調整モードの出力電流比較を規定回数実施しているかを確認し、規定回数実施の場合、ステップＳ１６へ進み、規定回数実施に満たない場合、ステップＳ２３へ進む。
【００１９】
ステップＳ１３では、運転初期調整モードであるかを確認し、運転初期調整モードである場合ステップＳ１６へ進み、運転初期調整モードでない場合ステップＳ２０へ進む。
【００２０】
ステップＳ１６では、駆動位相調整を実施した際の駆動位相切替え点の平均値計算結果を駆動位相調整値へ反映し、１回の駆動位相調整の完了として、ステップＳ１７へ進む。次にステップＳ１７では、運転初期調整実施回数を確認し、運転初期調整実施規定回数である場合、ステップＳ１８へ進み、運転初期調整実施規定回数に満たない場合はステップＳ２３へ進む。
ステップＳ１８では、運転初期調整モードを完了とし、圧縮機２１の圧縮効率安定待ちフラグをセットし、ステップＳ２３へ進む。
ステップＳ２３では、磁極位置検出信号から得られた位置情報に前記までに調整した駆動位相調整値を加算する。
【００２１】
〈ステップＳ１９〜Ｓ２２：安定運転調整モード時のみ実行される処理〉
また、ステップＳ１９では、安定運転調整モードの出力電流比較規定回数を実施しているかを確認し、規定回数実施の場合、ステップＳ２０へ進み、規定回数実施に満たない場合、ステップＳ２３へ進む。
ステップＳ２０では、駆動位相調整を実施した際の駆動位相切替え点の平均値計算結果を駆動位相調整値へ格納し、今回の駆動位相調整を完了とし、ステップＳ２１へ進む。
次にステップＳ２１では、安定運転調整実施回数を確認し、安定運転調整実施規定回数である場合、ステップＳ２２へ進み、安定運転調整実施規定回数に満たない場合はステップＳ２３へ進む。
ステップＳ２２では、駆動位相調整の完了処理を行う。
【００２２】
一方、図２の右上へ戻って、ステップＳ２４では、圧縮機２１の圧縮効率安定待ちカウンタをカウントアップしステップＳ２５へ進む。
ステップＳ２５では、圧縮機２１の圧縮効率安定待ち時間経過であるかを確認し、待ち時間経過である場合ステップＳ２６へ進み、待ち時間経過に満たない場合はステップＳ１へ戻る。
ステップＳ２６では、圧縮機２１圧縮効率安定待ちモードおよび、初期運転調整モードのフラグをリセットし安定運転調整モードとする。
【００２３】
以降、酸素濃縮器２０に備えた圧縮機２１の運転において、駆動位相の調整目的が圧縮機モータ２１ａに搭載されている磁極位置検出器２１ｂの配置ずれ調整であることから、圧縮機モータ２１ａと酸素濃縮器２０に搭載されているインバータ２７との組み合せが変更されたと判定されるまでは、駆動位相調整完了ステップＳ２２にて決定された駆動位相調整量を適用することができる。
【００２４】
本発明が特許文献１と異なる部分は以下の通りである。
特許文献１では、圧縮機を搭載した酸素濃縮器の低消費電力化を行う方法として、設定流量と製品タンクの流量比較結果または、圧縮機への負荷に応じて、圧縮機モータの回転数をインバータを用い制御することにより、低消費電力化を実現しているが、本発明では、圧縮機モータが磁極位置検出器付きブラシレスＤＣモータの場合において、圧縮機モータの駆動位相を酸素濃縮周期に同期し変化させ、各駆動位相における出力電流をサンプリング、積算、比較することにより、圧縮機モータへの出力電流を最低限に抑えることで、酸素濃縮器の低消費電力化を図っている部分である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、磁極位置検出器付きブラシレスＤＣモータの磁極位置検出器の配置ずれ量を調整できるため、ホールＩＣ等の磁極位置検出器付きブラシレスＤＣモータを搭載した圧縮機搭載の装置に対しての低消費電力化に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の酸素濃縮器の構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の酸素濃縮器の効率運転を実施するためのフローチャートである。
【図３】従来例の酸素濃縮器の構成を表すブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
２１ 空気圧縮部（圧縮機）
２１ａ ブラシレスＤＣモータ
２１ｂ 磁極位置検出器
２２ 酸素濃縮部（窒素吸着剤入り）
２３ 流量調整部（電磁弁）
２４ チャンバ部
２５ 酸素監視部
２６ 制御部
２７ インバータ
２７ａ 回転数検出部
２７ｂ 回転数制御部
２７ｃ インバータ部
２７ｄ 電流検出部
２７ｅ 電流積算部
２７ｆ 駆動位相調整部
２８ 酸素流量設定部
２９ 圧力センサ
Ｓ１ 駆動位相調整完了確認ステップ
Ｓ２ 安定調整待ち確認ステップ
Ｓ３ 回転数到達確認ステップ
Ｓ４ 駆動位相調整開始ステップ
Ｓ５ 指令回転数変更確認ステップ
Ｓ６ 検出電流積算ステップ
Ｓ７ 電磁弁切替え周期確認ステップ
Ｓ８ 積算電流値比較ステップ
Ｓ９ 積算電流値比較結果確認ステップ
Ｓ１０ 駆動位相調整方向切替えステップ
Ｓ１１ 駆動位相調整値加算ステップ
Ｓ１２ 駆動位相調整切替え点確認ステップ
Ｓ１３ 運転初期調整モード確認ステップ
Ｓ１４ 運転初期調整モード確認ステップ
Ｓ１５ 電流比較回数確認ステップ
Ｓ１６ 駆動位相調整結果平均化ステップ
Ｓ１７ 初期調整実施回数確認ステップ
Ｓ１８ 安定調整待ちフラグ設定フテップ
Ｓ１９ 電流比較回数確認ステップ
Ｓ２０ 駆動位相調整結果平均化ステップ
Ｓ２１ 安定調整実施回数確認ステップ
Ｓ２２ 駆動位相調整完了ステップ
Ｓ２３ 駆動調整位相加算ステップ
Ｓ２４ 安定調整待ちカウントステップ
Ｓ２５ 安定調整待ち時間確認ステップ
Ｓ２６ 安定調整モード切替えステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮部と、前記空気圧縮部から送り出された圧縮空気の流量を開閉制御する流量調整部と、前記流量調整部によって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する酸素濃縮部と、前記モータを駆動制御するインバータと、を備えた酸素濃縮器において、
前記インバータは、所定周期における前記インバータの積算出力電流値が最小になるように前記モータの駆動位相を調整する駆動位相調整部を備えたことを特徴とする酸素濃縮器。
【請求項２】
前記所定周期は前記流量調整部の制御周期であることを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮器。
【請求項３】
前記流量調整部は電磁弁であることを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮器。
【請求項４】
前記酸素濃縮部は酸素よりも窒素を選択的に吸着する窒素吸着剤を備えたことを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮器。
【請求項５】
前記駆動位相調整部は、前記モータの駆動位相を前記積算出力電流値が減少する方向に所定量ずつ変化させ、前記積算出力電流値が減少から増加に転じる前の駆動位相を最適位相とする駆動位相調整処理を実行することを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮器。
【請求項６】
前記駆動位相調整部は、前記駆動位相調整処理が、所定回数実施された後、各実施における最適位相の平均値を駆動位相とすることを特徴とする請求項５記載の酸素濃縮器。
【請求項７】
前記駆動位相調整処理は、前記モータの加減速中以外のときに行われることを特徴とする請求項６記載の酸素濃縮器。
【請求項８】
前記駆動位相調整処理は、前記空気圧縮部の起動から前記空気圧縮部の圧縮効率安定期までの間および前記空気圧縮部の圧縮効率安定後に、所定回数実施されることを特徴とする請求項６記載の酸素濃縮器。
【請求項９】
前記酸素濃縮部で濃縮された酸素を蓄えるチャンバ部と、前記チャンバ部の酸素の監視をする酸素監視部と、前記酸素監視部の出力が入力されて前記インバータへの回転数指令を出力する制御部と、を備え、前記酸素監視部は酸素流量、ガス温度、酸素濃度の少なくとも１つを検出することを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮器。
【請求項１０】
前記酸素濃縮部の圧力を検出する圧力センサを備え、前記圧力センサの出力が前記制御部へ入力されることを特徴とする請求項９記載の酸素濃縮器。
【請求項１１】
モータによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮部と、前記空気圧縮部から送り出された圧縮空気の流量を開閉制御する流量調整部と、前記流量調整部によって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する酸素濃縮部と、前記モータを駆動制御するインバータと、を備えた酸素濃縮器において、
前記インバータは、前記空気圧縮部の起動から前記空気圧縮部の圧縮効率安定期までの間および前記空気圧縮部の圧縮効率安定後に、所定周期における前記インバータの積算出力電流値が最小になるように前記モータの駆動位相を調整する駆動位相調整部を備えたことを特徴とする酸素濃縮器。
【請求項１２】
モータによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮ステップと、前記空気圧縮ステップから送り出された圧縮空気の流量を開閉制御する流量調整ステップと、前記流量調整ステップによって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する酸素濃縮ステップと、前記モータを駆動制御するモータ駆動制御ステップと、を備えた酸素濃縮器の制御方法において、
前記空気圧縮ステップの起動から前記空気圧縮ステップの圧縮効率安定期までの間および前記空気圧縮ステップの圧縮効率安定後に、所定周期における前記インバータの積算出力電流値が最小になるように前記モータの駆動位相を調整する駆動位相調整ステップを備えたことを特徴とする酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１３】
前記所定周期は前記流量調整ステップの制御周期であることを特徴とすることを特徴とする請求項１２記載の酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１４】
前記流量調整ステップでは電磁弁を用いて実施することを特徴とする請求項１３記載の酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１５】
前記酸素濃縮ステップでは酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を用いることを特徴とする請求項１２記載の酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１６】
前記駆動位相調整ステップでは、前記モータの駆動位相を前記積算出力電流値が減少する方向に所定量ずつ変化させ、前記積算出力電流値が減少から増加に転じる前の駆動位相を最適位相とする処理をすることを特徴とする請求項１２または１３に記載の酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１７】
前記駆動位相調整ステップでは、所定回数実施された後、各実施における最適位相の平均値を駆動位相とする処理をすることを特徴とする請求項１６記載の酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１８】
前記駆動位相調整ステップは、前記モータの加減速中以外のときに行われることを特徴とする請求項１７記載の酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１】
モータによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮部と、前記空気圧縮部から送り出された圧縮空気の流量を開閉制御する流量調整部と、前記流量調整部によって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する酸素濃縮部と、前記モータを駆動制御するインバータと、を備えた酸素濃縮器において、
前記インバータは、所定周期における前記インバータの積算出力電流値が最小になるように前記モータの駆動位相を調整する駆動位相調整部を備えたことを特徴とする酸素濃縮器。
【請求項２】
前記所定周期は前記流量調整部の制御周期であることを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮器。
【請求項３】
前記流量調整部は電磁弁であることを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮器。
【請求項４】
前記酸素濃縮部は酸素よりも窒素を選択的に吸着する窒素吸着剤を備えたことを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮器。
【請求項５】
前記駆動位相調整部は、前記モータの駆動位相を前記積算出力電流値が減少する方向に所定量ずつ変化させ、前記積算出力電流値が減少から増加に転じる前の駆動位相を最適位相とする駆動位相調整処理を実行することを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮器。
【請求項６】
前記駆動位相調整部は、前記駆動位相調整処理が、所定回数実施された後、各実施における最適位相の平均値を駆動位相とすることを特徴とする請求項５記載の酸素濃縮器。
【請求項７】
前記駆動位相調整処理は、前記モータの加減速中以外のときに行われることを特徴とする請求項６記載の酸素濃縮器。
【請求項８】
前記駆動位相調整処理は、前記空気圧縮部の起動から前記空気圧縮部の圧縮効率安定期までの間および前記空気圧縮部の圧縮効率安定後に、所定回数実施されることを特徴とする請求項６記載の酸素濃縮器。
【請求項９】
前記酸素濃縮部で濃縮された酸素を蓄えるチャンバ部と、前記チャンバ部の酸素の監視をする酸素監視部と、前記酸素監視部の出力が入力されて前記インバータへの回転数指令を出力する制御部と、を備え、前記酸素監視部は酸素流量、ガス温度、酸素濃度の少なくとも１つを検出することを特徴とする請求項１記載の酸素濃縮器。
【請求項１０】
前記酸素濃縮部の圧力を検出する圧力センサを備え、前記圧力センサの出力が前記制御部へ入力されることを特徴とする請求項９記載の酸素濃縮器。
【請求項１１】
モータによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮部と、前記空気圧縮部から送り出された圧縮空気の流量を開閉制御する流量調整部と、前記流量調整部によって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する酸素濃縮部と、前記モータを駆動制御するインバータと、を備えた酸素濃縮器において、
前記インバータは、前記空気圧縮部の起動から前記空気圧縮部の圧縮効率安定期までの間および前記空気圧縮部の圧縮効率安定後に、所定周期における前記インバータの積算出力電流値が最小になるように前記モータの駆動位相を調整する駆動位相調整部を備えたことを特徴とする酸素濃縮器。
【請求項１２】
モータによって駆動されて空気の圧縮を行う空気圧縮ステップと、前記空気圧縮ステップから送り出された圧縮空気の流量を開閉制御する流量調整ステップと、前記流量調整ステップによって流量調整された圧縮空気が送られて酸素を濃縮する酸素濃縮ステップと、前記モータを駆動制御するモータ駆動制御ステップと、を備えた酸素濃縮器の制御方法において、
前記空気圧縮ステップの起動から前記空気圧縮ステップの圧縮効率安定期までの間および前記空気圧縮ステップの圧縮効率安定後に、所定周期における前記インバータの積算出力電流値が最小になるように前記モータの駆動位相を調整する駆動位相調整ステップを備えたことを特徴とする酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１３】
前記所定周期は前記流量調整ステップの制御周期であることを特徴とすることを特徴とする請求項１２記載の酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１４】
前記流量調整ステップでは電磁弁を用いて実施することを特徴とする請求項１３記載の酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１５】
前記酸素濃縮ステップでは酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤を用いることを特徴とする請求項１２記載の酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１６】
前記駆動位相調整ステップでは、前記モータの駆動位相を前記積算出力電流値が減少する方向に所定量ずつ変化させ、前記積算出力電流値が減少から増加に転じる前の駆動位相を最適位相とする処理をすることを特徴とする請求項１２または１３に記載の酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１７】
前記駆動位相調整ステップでは、所定回数実施された後、各実施における最適位相の平均値を駆動位相とする処理をすることを特徴とする請求項１６記載の酸素濃縮器の制御方法。
【請求項１８】
前記駆動位相調整ステップは、前記モータの加減速中以外のときに行われることを特徴とする請求項１７記載の酸素濃縮器の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２３７５４３（Ｐ２００８−２３７５４３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８２１５０（Ｐ２００７−８２１５０）
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（３９１０４９５７４）安川コントロール株式会社 (3)
【出願人】（５０３３６９４９５）帝人ファーマ株式会社 (159)
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（３９１０４９５７４）安川コントロール株式会社 (3)
【出願人】（５０３３６９４９５）帝人ファーマ株式会社 (159)
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