压缩机及其运转方法

专利名称：压缩机及其运转方法
技术领域：
本发明涉及压缩机及其运转方法。
技术背景一般来说，在螺杆压缩机中，利用螺杆转子的旋转来推出排出侧 的气体，然而因为在螺杆转子之间或者螺杆转子与壳体之间形成的间 隙而导致气体向吸入侧泄漏。随着转速降低，该气体向吸入侧泄漏的 现象更为明显。为了避免因为驱动无供油式螺杆压缩机主体的马达的转速过度降 低而导致压缩气体向压缩机主体的低压侧的泄漏量增大，例如在特开2002 - 054578号公报中记载有以下方法在转速比预先设定的设定值 大的情况下，打开设于压缩机主体的吸入侧的吸气调整阀而进行马达 的转速控制，在转速达到预先设定的设定值时，停止转速控制而切换 为与排出侧的压力变动对应地开闭吸气调整阀的控制。根据该特开2002 - 054578号公报中记栽的运转方法，马达转速不 会过度降低，能够实现压缩效率的提高、防止排出侧的异常温度上升， 并能实现动力损失的降低，是非常有用的发明。但是，在负荷侧的排 出量需要保持在低容量时，要从转速控制切换为使用吸气调整阀的控 制。使用吸气调整阀的控制具有以下问题必须频繁地进行吸气控制 阀的开闭，吸气调整阀的阀体等机械零件的损耗很多，容易产生压力 的脉动等。因此，希望扩展转速控制对容量控制的范围，希望能够借 助转速控制而进行所有的容量控制，该要求是根据特开2002 - 054578 号公报中记栽的运转方法而不能实现的。另外，在进行特开2002 -054578号公报中的转速控制和使用吸气调整阀的控制、且利用来自安 装于马达轴的冷却风扇的送风来冷却马达的类型的情况下，转速控制 对容量进行控制的范围为在马达为感应马达时为全容量(100。/。 ) ~ 20%，在马达为IMP马达(埋入磁体形同步马达)时为全容量(100。/。 )~ 10%。作为将转速控制对容量进行控制的范围扩展的方法之一，考虑到提高马达的冷却效率。在特开2004 - 011503号公报中，记栽有下述方 法与驱动压缩机主体的马达相独立地设置冷却风扇，利用该冷却风 扇来有效地进行马达的冷却。考虑在特开2002 - 054578号公报那样的无供油式的螺杆压缩机 中，像特开2004 - 011503号公报那样设置独立的冷却风扇，采用特开 2002 - 054578号公报那样的运转方法，从而能够扩展转速控制对容量 控制的范围。但是，在油冷式的螺杆压缩机中，向吸入侧泄漏的气体随着油而 动，若转速下降到非常低的转速，则与向排出侧推出的气体量相比， 向吸入侧泄漏的气体量更多，与之相伴，油向吸入侧逆流，设置于吸 入侧的流路中的吸入过滤器被油污染，产生了过滤器的功能降低且吸 入量降低的问题。发明内容本申请发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供油冷式螺 杆压缩机的运转方法，能够扩展转速控制对容量控制的范围，并且避 免油向吸入侧逆流的问题。为了解决上述问题，第l发明是一种压缩机，包括压缩机主体； 压力检测器，设置在上述压缩机主体的排出侧；转速可变的马达，驱 动上述压缩机主体；开闭阀，设置在上迷压缩机主体的吸入侧；以及 控制装置，基于表示来自上述压力检测器的检测压力的压力信号，输 出用于控制上迷马达的转速的控制信号，在上迷控制装置中设定上迷 马达的下限转速，在该下限转速下，向上述压缩机主体的排出侧推出 的气体量与向吸入侧泄漏的气体量大致相同，在上迷下限转速以上且 最高转速以下的范围内，在控制装置中确定上述马达的控制转速作为 上述控制信号，该控制转速用于消除上述检测压力相对于预先设定的 目标压力的偏差，并且，由上述控制装置对上述开闭阀进行开闭，在 上述控制转速比上述下限转速大的情况下打开开闭阀，在上述控制转 速为上述下限转速以下的情况下关闭开闭阀。或者，是一种压缩才几的运转方法，该压缩机包括压缩机主体， 压力检测器，设置在上述压缩机主体的排出侧，能够进行压力检测， 控制装置，基于表示来自上述压力检测器的检测压力的压力信号，输出用于控制驱动上述压缩机主体的马达的转速的控制信号，在上述运 转方法中，在上述压缩机主体的吸入侧设置开闭阀，在上述控制装置中设定上述马达的下限转速，在该下限转速下，向上述压缩机主体的 排出侧推出的气体量与向吸入侧泄漏的气体量大致相同，在上述控制 装置中，在上述下限转速以上且最高转速以下的范围内，确定控制转 速，该控制转速用于消除上述检测压力相对于预先设定的目标压力的 偏差，在上述控制转速比上述下限转速大的情况下打开上述开闭阀， 在上述控制转速为上述下限转速以下的情况下关闭上述开闭阀。第2发明是一种压缩机，包括压缩机主体，压力检测器，设置 在上述压缩机主体的排出侧，转速可变的马达，驱动上述压缩机主体， 转速检测器，对上述马达的转速进行检测，开闭阀，设置在上述压缩 机主体的吸入侧，以及控制装置，基于表示来自上述压力检测器的检 测压力的压力信号，输出用于控制上述马达的转速的控制信号，在上 述控制装置中设定上述马达的下限转速，在该下限转速下，被向上述 压缩机主体的排出侧推出的气体量与向吸入侧泄漏的气体量大致相 同，在上述下限转速以上且最高转速以下的范围内，在控制装置中确 定作为上述控制信号的上述马达的控制转速，该控制转速用于消除上 述检测压力相对于预先设定的目标压力的偏差，并且，由上述控制装 置对上述开闭阀进行开闭，在由上述转速检测器检测出的转速比上述 下限转速大的情况下打开开闭阀，在由上述转速检测器检测出的转速 为上述下限转速以下的情况下关闭开闭阀。或者，是一种压缩机的运转方法，该压缩机包括压缩机主体， 压力检测器，设置在上述压缩机主体的排出侧，能够进行压力检测， 转速检测器，对驱动上述压缩机主体的马达的转速进行检测，控制装 置，基于表示来自上述压力检测器的检测压力的压力信号，输出用于 控制驱动上述压缩机主体的马达的转速的控制信号，在上述运转方法 中，在上述压缩机主体的吸入侧设置开闭阀，在上述控制装置中设定 上述马达的下限转速，在该下限转速下，被向上述压缩机主体的排出 侧推出的气体量与向吸入侧泄漏的气体量大致相同，从上述控制装置 输出用于消除上述检测压力相对于预先设定的目标压力的偏差的控制 信号，在上述下限转速以上且最高转速以下的范围内控制上述马达的 转速，并且，在由上述转速检测器检测出的转速比上述下限转速大的情况下打开上述开闭阀，在由上述转速检测器检测出的转速为上述下 限转速以下的情况下关闭上述开闭阀。在上述第1或第2发明中，也可以设计成，在打开上述开闭阀的 同时运转上述马达，在关闭上述开闭阀的同时停止上述马达。 上述第1或第2发明，若用于油冷式的压缩机则特别优选。 根据本发明，设定被向上述压缩机主体的排出侧推出的气体量与 向吸入側泄漏的气体量大致相同的马达的下限转速，在马达转速为下 限转速以上且最高转速以下的范围内进行转速控制，起到如下效果 能够扩展转速控制对容量控制的范围，在应用于油冷式压缩机的情况 下能避免油向吸入侧逆流，长时间地维持吸入侧的过滤器的功能。


图l是实施本发明的运转方法的螺杆压缩机的概略图。图2是表示压缩机动力与风扇转速之间的关系的图。图3是表示用于确定下限转速的转速与风量之间的关系的图。
具体实施方式
以下，根据附图来说明本发明的实施方式。图1表示本发明的实施方式的油冷式螺杆压缩机1。该油冷式螺杆 压缩机1具有压缩机主体3,该压缩机主体3中收容有由马达2驱动且 相互啮合的阴阳一对螺杆转子。在压缩机主体3的马达2附近，冷却 风扇4设置成能够朝向马达2送风。在压缩机主体3的一方连接吸入 流路5，在另一方连接有排出流路6。在吸入流路5中设置有开闭阀7。 在排出流路6中设有油分离回收器8。从油分离回收器8下部的油存留 部9延伸设置有与压缩机主体3内的转子室、轴承部、轴封部等供油 部位连通的油流路10。在上述油冷式螺杆压缩机1中，设有对马达2的转速进行检测的 转速检测器11、对排出流路6中的排出压力进行检测的压力检测器12。 控制装置13基于来自压力检测器12的检测压力信号与预先设定的目 标压力，经由转换器14来控制马达2，并且控制开闭阀7。此外，控 制装置13基于来自转速检测器11的检测转速信号与来自压力检测器 12的检测压力信号而控制冷却风扇4的转速。接着，对上述构成的螺杆压缩机1的运转方法进行说明。 若操作者利用未图示的操作面板等来接通起动开关，则控制装置13识别到起动开关的接通，使开闭阀7从闭状态转为开状态，从而起 动马达2。由此，压缩机主体3^皮驱动，经由开闭阀7从吸入流路5吸 入到压缩机主体3中的气体被压缩，压缩气体被送出到排出流路6。控制装置13基于来自马达2的转速检测器11的检测转速信号与 来自压力检测器12的检测压力信号而计算压缩机动力。因为压缩机动 力与马达2的线圈温度以及线圏电流成正比，所以基于图2所示的预 先求出的压缩机动力与风扇转速的关系，求出与算出的压缩机动力对 应的风扇转速，驱动冷却风扇4而4吏其达到该风扇转速。即、随着压 缩机动力上升，增加风扇转速，随着压缩机动力下降，降低风扇转速， 由此使马达2的线圈温度保持在容许范围内。在排出流路6保持于高压的情况下，即使由操作者接通起动开关， 控制装置13也不会起动压缩机主体3。在基于后述的转速控制而确定 的控制输出(以下称为控制转速)为下限转速以下时，与上述控制相 同。在这样的情况下，控制装置13关闭开闭阀7，使马达2处于停止 状态，在未图示的液晶面板等上显示"保留起动直到能够起动"这一 信息，继续保持识别了起动开关接通的状态。然后，负荷侧的压缩气 体被消耗，排出流路6的压力降低，在判断为由后述的转速控制确定 的控制转速比下限转速大时，起动压缩机主体3。来自压力检测器12的检测压力信号，在起动时马达2的转速增大 以及压缩气体的需要减少时，表示出上升倾向，而相反地，在压缩气 体的需要增大时表示出下降倾向。若从压力检测器12接收到检测压力 信号，控制装置13进行例如PID控制，以使排出侧的压力保持恒定。 即、控制装置13计算来自压力检测器l2的检测压力与目标压力的压 差，在检测压力为目标压力以下时向转换器14输出控制信号，以使马 达2的转速增加与上述压差的绝对值对应的值，在检测压力为目标压 力以上时向转换器14输出控制信号，以使马达2的转速减少与上述压 差的绝对值对应的值。即、根据来自压力检测器12的检测压力与目标 压力，来确定适当的控制输出即控制转速。这样，控制装置13对转换 器14输出控制信号，进行控制马达2的转速的所谓转速控制，以使检 测压力相对于预先设定的目标压力的偏差被消除。该转速控制在下限转速以上且最高转速以下的范围内进行。所谓 下限转速是指压缩气体被向排出侧推出的量与向吸入侧泄漏的量大致相同的转速，预先在控制装置13中设定。最高转速是由马达2的规格 决定的最高转速。上述下限转速是如下得出的下限转速例如在图1 的螺杆压缩机1中，取代压力检测器12而设置流量计，从该流量计取 得相对于最大转速以下的任意转速的多个风量，如图3所示，在以橫 轴表示转速、以纵轴表示风量的图表上绘点，将绘出的各点相连而成 的近似直线与风量为0的横轴的交点的转速作为压缩气体被向排出侧 推出的量与向吸入侧泄漏的量大致相同的下限转速。本发明者们在利 用该方法确定了既定规格的螺杆压缩机的下限转速后发现，该下限转 速为最高转速的大约7。/。。此外，控制装置13，在根据来自压力检测器12的检测压力与目标 压力而确定的控制转速比下限转速大的情况下打开开闭阀7,在上述控 制转速为下限转速以下的情况下关闭开闭阀7。在打开开闭阀7的同时 运转马达2，在关闭开闭阀7的同时停止马达2。根据以上的运转方法，在压缩气体被向排出侧推出的量与向吸入 侧泄漏的量大致相同的下限转速以上时，进行转速控制，所以能够扩 展转速控制对容量控制的范围，也能够避免油向吸入侧逆流。此外，因为油不会向吸入侧逆流，所以没有必要在吸入流路中设 置会带来压力损失的逆止阀。因此，能够避免设置逆止阀，压力损失 减少，吸入效率变好。进而，因为在打开开闭阀7的同时运转马达2，在关闭开闭阀7 的同时停止马达2，所以没有无用的动力消耗。在此，在控制装置13中设定的下限转速也可以为在图3那样求出 的下限转速上稍微增加的转速。这是因为考虑到机体差异对下限转速 的微小变动的影响，能够更可靠地防止油向吸入侧的逆流。另外，只要不由操作者通过未图示的操作面板等接通运转停止开 关，控制装置13就继续保持识别为起动开关接通的状态。于是，只要 操作者不接通运转停止开关，即使暂时关闭开闭阀7并停止马达2后， 若条件满足的话仍会马上再次起动。即、控制装置13保持识别为接通 了起动开关的状态，这样，负荷侧的压缩气体被消耗，排出流路6的 压力降低，当再次判断为基于转速控制确定的控制转速比下限转速大时，再次起动压缩机主体3。另外，到目前为止，示出了在操作者接通起动开关而将排出流路6 保持在高压的情况下或者基于转速控制确定的转速为下限转速以下的 情况下，控制装置13不起动压缩机主体3的例子。但是本发明不限于 此。例如，也可以在由操作者接通起动开关的情况下，在接通起动开 关起的既定时间内、强制性地使压缩机主体3以预先确定的转速运转。此外，到目前为止，示出了根据由来自压力检测器12的检测压力 与目标压力确定的控制转速是否比下限转速大而进行开闭阀7的开闭 以及马达2的运转/停止的例子。但是本发明不限于此。例如，也可以 在由来自压力检测器12的检测压力与目标压力确定的控制转速比下限 转速大时进行开闭阀7的打开和马达2的运转，而在来自转速检测器 11的检测转速为下限转速以下时进行开闭阀7的开闭和马达2的停止。此外，也可以在来自转速检测器11的检测转速比下限转速大时进 行开闭阀7的打开和马达2的运转。但是，在该情况下需要进行以下 等的处置从起动起到经过既定时间为止，持续进行强制性地使开闭 阀7打开并且马达2 (以至于压缩机主体3 )以预先确定的转速运转的 所谓"起动模式"，到经过既定时间为止("起动模式"结束为止)， 即使来自转速检测器11的检测转速为下限转速以下，也维持开闭阀7 的打开与马达2的运转。
权利要求
1.一种压缩机，包括压缩机主体；压力检测器，设置在上述压缩机主体的排出侧；转速可变的马达，驱动上述压缩机主体；开闭阀，设置在上述压缩机主体的吸入侧；以及控制装置，基于表示来自上述压力检测器的检测压力的压力信号，输出用于控制上述马达的转速的控制信号，其中，在上述控制装置中设定上述马达的下限转速，在该下限转速下，向上述压缩机主体的排出侧推出的气体量与向吸入侧泄漏的气体量大致相同，在上述控制装置中，在上述下限转速以上且最高转速以下的范围内，确定上述马达的控制转速作为上述控制信号，该控制转速用于消除上述检测压力相对于预先设定的目标压力的偏差，并且，借助上述控制装置对上述开闭阀进行开闭，在上述控制转速比上述下限转速大的情况下打开开闭阀，在上述控制转速为上述下限转速以下的情况下关闭开闭阀。
2. —种压缩机，包括 压缩机主体，压力检测器，设置在上述压缩机主体的排出侧， 转速可变的马达，驱动上述压缩才几主体， 转速检测器，对上述马达的转速进行检测，开闭阀，设置在上述压缩才;u主体的吸入侧，以及控制装置，基于表示来自上述压力检测器的检测压力的压力信号， 输出用于控制上述马达的转速的控制信号， 其中，在上述控制装置中设定上述马达的下限转速，在该下限转速下， 向上述压缩机主体的排出侧推出的气体量与向吸入侧泄漏的气体量大 致相同，在上述控制装置中，在上述下限转速以上且最高转速以下的范围 内，确定上述马达的控制转速作为上述控制信号，该控制转速用于消除上述检测压力相对于预先设定的目标压力的偏差，并且，通过上述控制装置对上述开闭阀进行开闭，在由上述转速 检测器检测出的转速比上述下限转速大的情况下打开开闭阀，在由上 述转速检测器检测出的转速为上述下限转速以下的情况下关闭开闭 阀。
3. 如权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，上述控制装置 在打开上述开闭阀的同时驱动上述马达，在关闭上述开闭阀的同时停 止上述马达。
4. 如权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，上述压缩机是 油冷式的压缩机。
5. —种压缩机的运转方法，该压缩才几包4舌 压缩机主体，压力检测器，设置在上述压缩机主体的排出侧，能够进行压力检测，控制装置，基于表示来自上述压力检测器的检测压力的压力信号， 输出用于控制上述压缩机主体驱动用马达的转速的控制信号， 在上述运转方法中，在上述压缩机主体的吸入侧设置开闭阀，在上述控制装置中设定上述马达的下限转速，在该下限转速下， 向上述压缩机主体的排出侧推出的气体量与向吸入侧泄漏的气体量大 致相同，在上述控制装置中，在上述下限转速以上且最高转速以下的范围 内，确定控制转速，该控制转速用于消除上述检测压力相对于预先设 定的目标压力的偏差，在上述控制转速比上述下限转速大的情况下打开上述开闭阀，在 上述控制转速为上述下限转速以下的情况下关闭上述开闭阀。
6. —种压缩机的运转方法，该压缩才几包括 压缩4几主体，压力检测器，设置在上述压缩机主体的排出侧，能够进行压力检测，转速检测器，对驱动上述压缩机主体的马达的转速进行检测， 控制装置，基于表示来自上述压力检测器的检测压力的压力信号，输出用于控制上述压缩机主体驱动用马达的转速的控制信号， 在上述运转方法中，在上述压缩机主体的吸入侧设置开闭阀，在上述控制装置中设定上述马达的下限转速，在该下限转速下， 向上述压缩机主体的排出側推出的气体量与向吸入侧泄漏的气体量大 致相同，从上述控制装置输出用于消除上述检测压力相对于预先设定的目 标压力的偏差的控制信号，在上述下限转速以上且最高转速以下的范 围内控制上述马达的转速，并且，在由上述转速检测器检测出的转速比上述下限转速大的情况下打 开上述开闭阀，在由上述转速检测器检测出的转速为上述下限转速以 下的情况下关闭上述开闭阀。
7. 如权利要求5或6所述的压缩机的运转方法，其特征在于，上 述控制装置在打开上述开闭阀的同时驱动上述马达，在关闭上述开闭 阀的同时停止上述马达。
8. 如权利要求5或6所述的压缩机的运转方法，其特征在于，上 述压缩机是油冷式的压缩机。
全文摘要
本发明提供一种压缩机及其运转方法，在压缩机主体的吸入侧设置开闭阀，在控制装置中设定被向压缩机主体的排出侧推出的气体量与向吸入侧泄漏的气体量大致相同的马达的下限转速。在马达的转速为下限转速以上且最高转速以下的范围内，由控制装置确定用于消除检测压力相对于预先设定的目标压力的偏差的控制转速，并且在控制转速比下限转速大的情况下打开开闭阀，在控制转速小于下限转速的情况下关闭开闭阀。根据这样的构成，能够扩展转速控制对容量控制的范围，并且避免油向吸入侧逆流的问题。
文档编号F04C18/16GK101220813SQ20081000304
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月10日 优先权日2007年1月10日
发明者中村元, 吉村省二, 黑田建志 申请人:株式会社神户制钢所