專利名稱：螺旋式壓縮裝置及其運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及螺旋壓縮裝置及其運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法，尤其涉及適合于使用反相器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)在容量上控制壓縮機(jī)主體，壓縮機(jī)主體具有一對(duì)螺旋轉(zhuǎn)子，并通過(guò)非接觸使該轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)后壓縮空氣等工作氣體的螺旋式壓縮機(jī)及其運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法。
作為在螺旋式壓縮裝置中使用的壓縮機(jī)主體，經(jīng)由定時(shí)齒輪機(jī)構(gòu)使一對(duì)螺旋轉(zhuǎn)子相互連接，并且，通過(guò)非接觸方式而且在不須加油狀態(tài)使一對(duì)螺旋轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的不加油式螺旋壓縮機(jī)以及在給相互嚙合的一對(duì)螺旋轉(zhuǎn)子供油的同時(shí)使其相互旋轉(zhuǎn)的油冷式螺旋壓縮機(jī)已眾所周知。
使用不須加油式的螺旋壓縮機(jī)的例子已在特開(kāi)平6-18584號(hào)公報(bào)中被記載。該公報(bào)中記載的壓縮機(jī)在壓縮機(jī)的吸入空氣通道中設(shè)置了吸入節(jié)氣閥，在從作為壓縮機(jī)的排氣通道的單向閥的上游一方的管道途中配置了從單向閥的最初一方的空氣配管打開(kāi)壓縮空氣的放氣閥。并且，在全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)打開(kāi)吸入節(jié)氣閥，同時(shí)封鎖放氣閥。另外，隨著負(fù)荷一方的空氣使用量的減少，排出壓力上升，并且，當(dāng)壓力檢測(cè)器檢測(cè)到上限壓力時(shí)，封鎖吸入節(jié)氣閥，同時(shí)，打開(kāi)放氣閥。
另一方面，使用反向器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)油冷式螺旋壓縮機(jī)的例子在特開(kāi)平9-287580號(hào)公報(bào)中被記載。在該公報(bào)中，對(duì)于作為定額輸出時(shí)的排氣量的標(biāo)準(zhǔn)排氣量，在使用空氣量從30％到100％的壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍使用反相器控制壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。而且，當(dāng)使用空氣量在排出空氣量的30％以下并且排出壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，以旋轉(zhuǎn)次數(shù)控制時(shí)的設(shè)定下限旋轉(zhuǎn)速度繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)螺旋壓縮機(jī)。與此同時(shí)，封鎖吸入節(jié)氣閥并減小排出壓力，切換成無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
在上述以往的無(wú)供油式螺旋壓縮機(jī)中，存在著在空氣等工作氣體中沒(méi)有混入油等的優(yōu)點(diǎn)，但由于沒(méi)有使用反相器，因此難以任意調(diào)整壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。
另一方面，在上述以往的油冷式螺旋壓縮機(jī)中，由于使用了反相器，因而能調(diào)整壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，但由于在工作氣體中混入潤(rùn)滑油或冷卻油，因此有必要在壓縮后將混入的油進(jìn)行分離。
因此，人們考慮到把在油冷式螺旋壓縮機(jī)中使用的反相器應(yīng)用于無(wú)供油式壓縮機(jī)，因而使工作氣體的凈化和壓縮機(jī)的可變速運(yùn)轉(zhuǎn)的雙方成為可能。但是，為了將無(wú)供油式螺旋壓縮機(jī)的排出壓力保持在標(biāo)準(zhǔn)壓力，即使只采用反相器也有這樣的危險(xiǎn)，即在壓縮機(jī)的低旋轉(zhuǎn)速度范圍，內(nèi)部空氣泄漏量對(duì)排出空氣量之比增大的結(jié)果，將使在上游一方泄漏的空氣在壓縮機(jī)的壓縮室內(nèi)被再壓縮。如果產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象，那么壓縮空氣的溫度會(huì)上升，并且，在低于某一旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)將變得困難起來(lái)。
另外，在以標(biāo)準(zhǔn)壓力運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)中，成為壓縮機(jī)的耐用極限溫度的排出壓力的上限值和標(biāo)準(zhǔn)壓力的容裕度非常小，因此在控制旋轉(zhuǎn)速度時(shí)有超過(guò)上限壓力的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的目的在于，在螺旋壓縮裝置中，減小在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中切換成無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)力消耗。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第1個(gè)特征是，在具備具有一對(duì)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的螺旋式壓縮機(jī)，驅(qū)動(dòng)該壓縮機(jī)并用反相器控制的電動(dòng)機(jī)，檢測(cè)從螺旋壓縮機(jī)排出的工作氣體的壓力的壓力檢測(cè)設(shè)備，以及控制把用壓縮機(jī)壓縮的工作氣體放到大氣中的放氣閥的螺旋壓縮裝置中，設(shè)置控制電動(dòng)機(jī)和放氣閥的控制設(shè)備，該控制設(shè)備在需要一方的消耗空氣量和壓縮機(jī)的定額排出量之比大于預(yù)定的設(shè)定值的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)通過(guò)反相器控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率，如果在設(shè)定值以下就將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率保持在固定值，在壓力檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)的壓力達(dá)到設(shè)定上限壓力后控制放氣閥并將工作氣體放到大氣中，在工作氣體的壓力達(dá)到上限壓力后，再降低電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率。
并且，在該特征中，控制設(shè)備控制放氣閥和電動(dòng)機(jī)，以便若工作氣體的壓力成為設(shè)定上限壓力，就從放氣閥將工作氣體放到大氣中，同時(shí)，降低電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率；該特征設(shè)置了控制吸入到壓縮機(jī)中的工作氣體量的吸入節(jié)氣閥，并且如果消耗空氣量在消耗空氣量比的設(shè)定值以下，該控制設(shè)備就控制電動(dòng)機(jī)，以便關(guān)閉吸入節(jié)氣閥，同時(shí)從放氣閥將工作氣體放到大氣中，之后，再降低電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率；也可以設(shè)置與放氣閥并列，工作壓力比該放氣閥低的其它放氣閥。
為達(dá)到上述目的的本發(fā)明的第2個(gè)特征是，作為具備使用具有反相器的電動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的螺旋壓縮機(jī)和檢測(cè)從該壓縮機(jī)排出的工作氣體的壓力的壓力檢測(cè)設(shè)備的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，當(dāng)需要一方的消耗空氣量比預(yù)定的設(shè)定值大時(shí)，就通過(guò)反相器控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率，如果消耗空氣量在該設(shè)定值以下時(shí)，就使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率保持在固定值，如果在該狀態(tài)中，壓力檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)的壓力達(dá)到設(shè)定上限壓力，那么就控制放氣閥，將工作氣體放到大氣中，在放氣的同時(shí)，再降低電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率。
而且，在該特征中，如果工作氣體的壓力成了設(shè)定上限壓力，就從放氣閥將工作氣體放到大氣中，同時(shí)，降低電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率；該特征中設(shè)置了控制吸入壓縮機(jī)的工作氣體量的吸入節(jié)氣閥，如果消耗空氣量在設(shè)定值以下，那么也可以關(guān)閉吸入節(jié)氣閥，同時(shí)從放氣閥將工作氣體放到大氣中，之后，再降低電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率。
為達(dá)到上述目的的本發(fā)明的第3個(gè)特征是，作為具備使用具有反相器的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋壓縮機(jī)和檢測(cè)從該壓縮機(jī)排出的工作氣體的壓力的壓力檢測(cè)設(shè)備的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法，如果消耗空氣量成了低于預(yù)定的設(shè)定值，那么就將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率保持在第1旋轉(zhuǎn)頻率，并在該狀態(tài)下，在壓力檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)的壓力達(dá)到設(shè)定上限壓力之后，將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率控制在比第1旋轉(zhuǎn)頻率更低的第2旋轉(zhuǎn)頻率。
在該特征中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)被保持在第1旋轉(zhuǎn)頻率時(shí)，如果壓力檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)的壓力達(dá)到設(shè)定上限壓力，那么就將使用壓縮機(jī)壓縮的工作氣體放到大氣中；當(dāng)電動(dòng)機(jī)使用第2旋轉(zhuǎn)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在消耗空氣量返回到設(shè)定值之前，使電動(dòng)機(jī)以比第2旋轉(zhuǎn)頻率更高的頻率運(yùn)轉(zhuǎn)；在使電動(dòng)機(jī)以第2旋轉(zhuǎn)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，將工作氣體放到大氣中時(shí)，也可以將電動(dòng)機(jī)減速直到下限頻率，并且，在消耗空氣量直到成為設(shè)定值之前保持該狀態(tài)，以后如果返回到設(shè)定值，就將電動(dòng)機(jī)加速直到第1旋轉(zhuǎn)頻率后停止放氣。


圖1是表示涉及本發(fā)明的螺旋壓縮機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的全部構(gòu)成的模式圖；圖2是說(shuō)明對(duì)排出空氣量比的排出壓力和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系的(曲線)圖；圖3是說(shuō)明排出空氣量比和消耗動(dòng)力比的關(guān)系的(曲線)圖；圖4和圖5是表示涉及本發(fā)明的螺旋壓縮裝置的其它實(shí)施例的全部構(gòu)成的模式圖；圖6是說(shuō)明涉及本發(fā)明的反相器驅(qū)動(dòng)型無(wú)供油式螺旋螺旋壓縮機(jī)的排出壓力和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的變化的(曲線)圖。
以下，根據(jù)圖紙說(shuō)明本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。圖1是涉及本發(fā)明的螺旋壓裝置的一個(gè)實(shí)施例的圖，是它的全部構(gòu)成圖。在圖1中，螺旋壓縮機(jī)10具備用反相器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)48運(yùn)轉(zhuǎn)的無(wú)供油式的螺旋壓縮機(jī)12。壓縮機(jī)機(jī)殼14被固定在齒輪箱16上。在機(jī)殼14內(nèi)分為空氣通道18，壓縮室20以及齒輪室22?？諝馔ǖ?8的端部連接著吸入過(guò)濾器24。
在壓縮機(jī)12的壓縮室20內(nèi)，作為工作氣體的大氣經(jīng)由吸入過(guò)濾器24和空氣通道18被引入。在壓縮室20內(nèi)，裝有以非接觸狀態(tài)自由旋轉(zhuǎn)的陰轉(zhuǎn)子26和陽(yáng)轉(zhuǎn)子28的螺旋轉(zhuǎn)子對(duì)。陰轉(zhuǎn)子26經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸30被連接到定時(shí)齒輪機(jī)構(gòu)32。陽(yáng)轉(zhuǎn)子28經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸34被連接到定時(shí)齒輪機(jī)構(gòu)36。定時(shí)齒輪機(jī)構(gòu)32和定時(shí)齒輪機(jī)構(gòu)36相互嚙合。
在與旋轉(zhuǎn)軸34相反一方設(shè)置的陽(yáng)轉(zhuǎn)子28的旋轉(zhuǎn)軸38的軸端上，安裝著小直徑齒輪40。該齒輪40與大直徑齒輪42嚙合。齒輪42被固定在旋轉(zhuǎn)軸44的中心，在該旋轉(zhuǎn)軸44的一端固定著安裝傳送帶46的皮帶輪。傳送帶46用電動(dòng)機(jī)48驅(qū)動(dòng)。在與旋轉(zhuǎn)軸44的傳送帶46安裝一方相反的一方安裝著齒輪50。齒輪50和齒輪52嚙合。在齒輪52被安裝的軸54的一端連接著油泵56。
電動(dòng)機(jī)48是三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，使用反相器88控制旋轉(zhuǎn)速度。若電動(dòng)機(jī)48被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，那么電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力按照傳送帶46、旋轉(zhuǎn)軸44、齒輪42、44、旋轉(zhuǎn)軸38的順序被傳送到轉(zhuǎn)子28。若在陽(yáng)轉(zhuǎn)子28端部設(shè)置的定時(shí)齒輪36與陽(yáng)轉(zhuǎn)子28一起旋轉(zhuǎn)，由于在與該定時(shí)齒輪36嚙合的陰轉(zhuǎn)子26中設(shè)置的定時(shí)齒輪32旋轉(zhuǎn)，因此陰轉(zhuǎn)子26與陽(yáng)轉(zhuǎn)子28同步旋轉(zhuǎn)。由于設(shè)置了定時(shí)齒輪32、36，因此陰轉(zhuǎn)子26和陽(yáng)轉(zhuǎn)子28有可能在無(wú)供油狀態(tài)而且在非接觸狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)。
在陰轉(zhuǎn)子26和陽(yáng)轉(zhuǎn)子28的各自外圍一方形成溝槽，工作氣體經(jīng)該溝槽流動(dòng)。若陰轉(zhuǎn)子26和陽(yáng)轉(zhuǎn)子28相互旋轉(zhuǎn)，則由該溝槽形成的工作氣體通道內(nèi)引入的空氣被順次壓縮。被壓縮的空氣從排出口58被排出。從排出口58排出的壓縮空氣的壓力是0.69MPa，其溫度為350℃左右。
再者，使用軸承60自由旋轉(zhuǎn)地軸支承著各旋轉(zhuǎn)軸30，34，38。而且，在各旋轉(zhuǎn)軸30，34，38的旋轉(zhuǎn)中，設(shè)置著阻止油進(jìn)入到壓縮室20內(nèi)的封軸裝置62。另外，在各齒輪32，36，40，42，50，52內(nèi)，齒輪箱16內(nèi)的油經(jīng)過(guò)油冷卻器64和油過(guò)濾器66由油泵提供。
壓縮機(jī)12的排出口58中，連接著排出空氣配管68。排出空氣配管68的管道一端與負(fù)荷一方的未圖示的空氣箱連接。在排出空氣配管68的管道途中設(shè)置著一次冷卻壓縮空氣的預(yù)冷卻器70，以及將在預(yù)冷卻器70中被冷卻的壓縮空氣再二次冷卻的后冷卻器72。在預(yù)冷卻器70和后冷卻器72之間的管道中，設(shè)置著阻止空氣返回的單向閥74。在預(yù)冷卻器70和單向閥74之間的排出空氣配管68中形成分支部分，由分支部分分支的分支配管76的管道一端設(shè)置著放氣電磁閥78。在放氣電磁閥78中連接著放氣消聲器80。
在從后冷卻器72的下游的排出空氣配管68中，設(shè)置著檢測(cè)排出壓力的壓力傳感器82和安全閥84。如果排出空氣配管68內(nèi)的壓力變成噴出壓力，那么安全閥84就將排出空氣配管68內(nèi)的壓縮空氣釋放到大氣中。壓力傳感器82的輸出被輸入到控制裝置86?？刂蒲b置86將壓力傳感器82檢測(cè)的排出壓力和設(shè)定壓力或上限壓力進(jìn)行比較后將響應(yīng)比較結(jié)果的控制信號(hào)輸出到反相器88。然后，如果壓力傳感器82的檢測(cè)壓力達(dá)到上限壓力，就輸出打開(kāi)放氣電磁閥78的指令。
反相器88具備把從三相交流電源供給的三相交流變換成直流的轉(zhuǎn)換器部分和把轉(zhuǎn)換器部分的輸出再變換成三相交流的反相器部分。然后，根據(jù)從控制裝置86送來(lái)的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換器部分和反相器部分的各轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作。按照各轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換定時(shí)，控制輸出頻率和輸出電壓。若反相器88的輸出頻率發(fā)生變化，那么對(duì)應(yīng)于輸出頻率的電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)速度也發(fā)生變化。因此，反相器88和控制裝置86一起根據(jù)壓力傳感器82的檢測(cè)輸出控制電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)速度。
按照?qǐng)D2和圖3說(shuō)明涉及這樣構(gòu)成的本實(shí)施例的螺旋壓縮機(jī)12的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法。其概略情況是，從壓縮機(jī)12排出的空氣量將標(biāo)準(zhǔn)空氣量時(shí)的排出空氣量作為100％的排出空氣量，控制電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)速度，使壓縮機(jī)12的排出空氣量發(fā)生變化直到標(biāo)準(zhǔn)空氣量的35％的排出空氣量。這時(shí)，將排出空氣的壓力設(shè)定為恒定。當(dāng)把壓縮機(jī)12的排出空氣量控制在標(biāo)準(zhǔn)空氣量的35％以下時(shí)，將電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為在標(biāo)準(zhǔn)空氣量的35％的排出空氣量時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度。然后打開(kāi)放氣電磁閥。以下說(shuō)明這種詳細(xì)情況。
使用壓力傳感器82檢測(cè)的輸出監(jiān)視螺旋壓縮機(jī)12的負(fù)荷狀態(tài)。另外，在排出空氣配管68的管道一端，連接著未圖示的空氣箱。當(dāng)壓縮機(jī)排出從標(biāo)準(zhǔn)排出空氣量(＝消耗空氣量)的35％到100％范圍的空氣量時(shí)，根據(jù)壓力傳感器82檢測(cè)的壓力，控制裝置86和反相器88能使電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)速度從低速一方設(shè)定頻率f1到最大頻率fmax的范圍變化。由此在旋轉(zhuǎn)次數(shù)上控制電動(dòng)機(jī)以便使壓縮機(jī)12的排出壓力成為設(shè)定壓力P0，例如0.69MPa。由于在旋轉(zhuǎn)次數(shù)上控制了電動(dòng)機(jī)，因此即使由負(fù)荷所消耗的空氣量變小，也能防止通過(guò)以一定旋轉(zhuǎn)速度使電動(dòng)機(jī)48運(yùn)轉(zhuǎn)而使壓縮機(jī)12的排出壓力變得比設(shè)定壓力P0更高的不合適情況。
當(dāng)消耗空氣量變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)空氣量的35％以下時(shí)，使電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)頻率保持在固定壓力控制的低速一方的設(shè)定頻率f1。原因是，即使消耗空氣量在消耗空氣量比(用使用排出空氣量去除消耗空氣量的值)中變成了35％以下的低負(fù)荷范圍，如果使壓力變?yōu)樵獠粍?dòng)那樣地降低旋轉(zhuǎn)速度，那么內(nèi)部空氣泄漏量對(duì)在壓縮機(jī)12內(nèi)排出空氣量之比增大，被泄漏的空氣在壓縮室20內(nèi)被再壓縮，從而壓縮機(jī)12內(nèi)的溫度升高。
因此，在本實(shí)施例中，如圖2所示，如果以低速一方設(shè)定頻率f1運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，并且排出壓力達(dá)到上限壓力P1(0.71MPa)，那么將放氣電磁閥從閉閥狀態(tài)變?yōu)殚_(kāi)閥狀態(tài)。如果放氣電磁閥78打開(kāi)，則由于排出壓力被減小，壓縮室20內(nèi)的溫度就下降。將這一狀態(tài)叫做無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)繼續(xù)無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)果使消耗空氣量變?yōu)?5％的消耗空氣量比時(shí)，就會(huì)使電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)頻率變更到比低速一方設(shè)定頻率f1更高的頻率。
若依據(jù)本實(shí)施例，由于進(jìn)行無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，如在圖3的特性B中所示那樣，能夠減少消耗動(dòng)力。此外，在圖3的特性A中表示的是不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)次數(shù)控制的無(wú)供油式螺旋壓縮機(jī)的消耗動(dòng)力特性。如從圖3明確地所示那樣，本實(shí)施例的方式與以往方式比較，能夠使消耗動(dòng)力比降低15％以上。
當(dāng)打開(kāi)放氣閥78從而轉(zhuǎn)移到無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)頻率從低速一方的設(shè)定頻率f1再下降直到下限頻率f0。把它叫做2階段減速控制的無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。如果使用該2階段減速控制，那么就能獲得在圖3中特性C所示的特性，并且與特性B相比使無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的消費(fèi)動(dòng)力再降低。
若進(jìn)行2階段減速控制的無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，并且消耗空氣量比為0％時(shí)，對(duì)于以特性A表示的以往方式將變?yōu)榇蠹s1/4的消耗動(dòng)力，與借助以特性B中所表示的1階段減速控制的無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相比變?yōu)榇蠹s1/2的消耗動(dòng)力。
這樣，在本實(shí)施例中，當(dāng)以低速一方設(shè)定頻率f1運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)48時(shí)，如果排出壓力超過(guò)上限壓力P1，就打開(kāi)放氣電磁閥78而進(jìn)行無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，因此能抑制壓縮室20內(nèi)的溫度變高。另外，能降低消耗動(dòng)力。通過(guò)將電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)頻率設(shè)定為從低速一方設(shè)定頻率f1下降到下限頻率f0的2階段減速控制，就能夠再降低在無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的消耗動(dòng)力。另外，在低負(fù)荷范圍，若進(jìn)行壓縮機(jī)的減速運(yùn)轉(zhuǎn)，就能減少吸入空氣量，并且在螺旋壓縮機(jī)12的入口一方不設(shè)置吸入節(jié)氣閥，就能進(jìn)行2階段減速控制。
圖4中示出本發(fā)明的其它實(shí)施例。本實(shí)施例與圖1中所示的實(shí)施例相不同的是，設(shè)置了吸入節(jié)氣閥，并在吸入節(jié)氣閥一方設(shè)置了放氣閥。將和壓縮機(jī)12的機(jī)殼14形成一體的機(jī)殼90連接到吸入過(guò)濾器24，在機(jī)殼90內(nèi)配置著吸入節(jié)氣閥92和放氣閥94。并且，吸入節(jié)氣閥92和放氣閥94經(jīng)由連接軸96相互連接。結(jié)果，使吸入節(jié)氣閥92和放氣閥94相互聯(lián)動(dòng)并能開(kāi)閉。另外，設(shè)置了三方電磁閥96，98，100，并經(jīng)由過(guò)濾器102從后冷卻器72的下游一方的排出空氣配管68取回壓縮空氣。經(jīng)由三方電磁閥96，98，100將該壓縮空氣供給機(jī)殼90內(nèi)的吸入節(jié)氣閥92的下游一方、吸入節(jié)氣閥92和放氣閥94之間、以及放氣閥94的上游一方，并作為各閥92、94的驅(qū)動(dòng)源被使用著。
再有，控制裝置控制著三方電磁閥96、98、100的開(kāi)閉。放氣閥94被連接到配管76。為了將經(jīng)過(guò)放氣閥94的壓縮空氣釋放到大氣中，在機(jī)殼90中設(shè)置著放氣消聲器104。
在本實(shí)施例中，在消費(fèi)空氣量是從標(biāo)準(zhǔn)排出空氣量的35％到100％的場(chǎng)合，打開(kāi)吸入節(jié)氣閥92，并通過(guò)放氣閥94關(guān)閉配管76的管道一端。再者，在圖4中，表示關(guān)閉吸入節(jié)氣閥92，打開(kāi)了放氣閥94的狀態(tài)。為了將排出壓力維持在設(shè)定壓力P0，在旋轉(zhuǎn)次數(shù)上控制驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)12的電動(dòng)機(jī)。
當(dāng)消耗空氣量變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)空氣量的35％以下時(shí)，將電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)頻率保持在低速一方設(shè)定頻率f1。在該狀態(tài)下，如果排出壓力達(dá)到了上限壓力P1，那么就關(guān)閉吸入節(jié)氣閥92。與此同時(shí)，打開(kāi)放氣閥94后減小排出壓力。其后，將電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)頻率下降到下限頻率f0。若依據(jù)本發(fā)明，在低負(fù)荷范圍，轉(zhuǎn)換到無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，因此能降低壓縮機(jī)20內(nèi)的溫度。另外，能夠減少無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的消耗動(dòng)力。
其次，在圖5中再示出本發(fā)明的其它實(shí)施例。與圖1中表示的實(shí)施例不同的是設(shè)置了與第1放氣電磁閥78并列的第2放氣電磁閥106。此外，第2放氣電磁閥106被設(shè)置在比配管78的管道直徑更小的配管108的管道途中?？刂蒲b置86控制第2放氣電磁閥106的開(kāi)閉動(dòng)作。
第2放氣電磁閥106與運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率無(wú)關(guān)，它以比安全閥84的噴出壓力更低的壓力放氣。若將放氣閥106的放氣壓力定為P3，則該放氣壓力P3被設(shè)定等于圖2中表示的上限壓力P1或者比上限壓力P1更大，而比安全閥84的噴出壓力P4更低。
第2放氣閥106在排出空氣配管86內(nèi)的排出壓力增高、安全閥84工作之前，即以低于標(biāo)準(zhǔn)排出空氣量放氣。因此，啟動(dòng)時(shí)等排出一側(cè)的機(jī)器(負(fù)荷)的閥門(mén)在全關(guān)閉狀態(tài)中，即使在發(fā)生了壓力急劇上升的場(chǎng)合，由于放氣閥106被打開(kāi)，因此從后冷卻器72的下游一側(cè)的排出空氣配管68內(nèi)的排出壓力不會(huì)超過(guò)壓力P3。另外，能使壓縮室20內(nèi)的溫度變?yōu)榕R界點(diǎn)以下。并且能使排出壓力更少變動(dòng)。
即使在本實(shí)施例中，也與圖1表示的實(shí)施例相同，在低負(fù)荷范圍，打開(kāi)電磁閥78后切換到無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，使壓縮室20內(nèi)的溫度降低。另外能減少無(wú)負(fù)荷時(shí)的消耗動(dòng)力。
接下來(lái)，使用圖6說(shuō)明將電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)頻率變?yōu)榈退僖粋?cè)設(shè)定頻率f1以后的壓縮機(jī)的控制方法。如果消耗空氣量變成標(biāo)準(zhǔn)排出空氣量的35％，那么就將電動(dòng)機(jī)48的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率降低到低速一方的設(shè)定頻率f1后，保持該運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。由于消耗空氣在減少，因此，在壓力傳感器部分檢測(cè)的排出壓力從設(shè)定壓力P0上升。
如果排出壓力從設(shè)定壓力P0(例如0.69MPa)上升到上限壓力P1(例如0.71MPa)，那么就打開(kāi)設(shè)置在壓縮機(jī)主體和單向閥之間的放氣電磁閥78，并使排出壓力只減壓0.1MPa。與此同時(shí)，將旋轉(zhuǎn)頻率從低速一方的設(shè)定頻率f1(例如30Hz)下降到下限頻率f0(例如20Hz)后實(shí)行無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。在無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)中，將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率保持在下限頻率f0。如果排出壓力下降到設(shè)定壓力P0，那么在無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)照舊的同時(shí)將旋轉(zhuǎn)頻率增加到低速一方的設(shè)定頻率f1。
如果變成了低速一方的設(shè)定頻率f1，那么就關(guān)閉空氣電磁閥78，將排出壓力保持在設(shè)定壓力P0。這時(shí)，旋轉(zhuǎn)頻率從下限頻率f0增速到低速一方的設(shè)定頻率f1的時(shí)間ΔT作為延時(shí)而產(chǎn)生。其結(jié)果是，排出壓力變成上限壓力P1和從設(shè)定壓力P0僅下降很少量壓力的壓力(P0-ΔP)之間的壓力。還有，這時(shí)的電動(dòng)機(jī)的特性用特性D(實(shí)線)表示。另外，壓縮機(jī)主體的排出壓力用特性G(點(diǎn)劃線)表示，在壓力傳感器部分檢測(cè)的壓力用特性F(實(shí)線)表示。
為了減少起因于延時(shí)的壓力變動(dòng)-ΔP，如圖6的特性E所示，可以控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。如果排出壓力達(dá)到了上限壓力P1，那么就將旋轉(zhuǎn)頻率從低速一方設(shè)定頻率f1減速到設(shè)定最低頻率f0。之后，與排出壓力從上限壓力P1下降到設(shè)定壓力P0相對(duì)應(yīng)，在無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)照舊的同時(shí)，增大旋轉(zhuǎn)頻率。這時(shí)，如果排出壓力達(dá)到了設(shè)定壓力P0，那么就進(jìn)行旋轉(zhuǎn)頻率變?yōu)榈退僖环皆O(shè)定頻率f1那樣的控制。如果這樣控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，那么就能夠丟掉電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率從設(shè)定最低頻率f0增加到低速一方設(shè)定頻率f1之間產(chǎn)生的延時(shí)ΔT。另外由于沒(méi)有下降壓力ΔP，因此，即使從無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)次數(shù)控制，也能夠很容易地將排出壓力控制在設(shè)定壓力P0。
下面，說(shuō)明在無(wú)供油式螺旋壓縮機(jī)12的低速旋轉(zhuǎn)時(shí)的供油情況。在無(wú)供油式螺旋壓縮機(jī)12中，如圖1所示，使用電動(dòng)機(jī)48的動(dòng)力使油泵56工作。并且，從油泵56向定時(shí)齒輪32，36和軸承60等提供潤(rùn)滑油。又設(shè)置了封軸裝置62以便使給軸承60供油的潤(rùn)滑油不進(jìn)入壓縮室20內(nèi)。在該封軸裝置62的內(nèi)側(cè)，做出螺絲形狀的溝槽，如果轉(zhuǎn)子26，28旋轉(zhuǎn)，那么在封軸裝置62內(nèi)就產(chǎn)生壓力，將潤(rùn)滑油壓回。在這樣構(gòu)成的本實(shí)施例中，如果電動(dòng)機(jī)48的旋轉(zhuǎn)次數(shù)下降，那么壓縮機(jī)12的旋轉(zhuǎn)次數(shù)也下降，并且在封軸裝置62內(nèi)產(chǎn)生的壓力和將油壓回的力也下降。
然而，當(dāng)電動(dòng)機(jī)48正以低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果向軸承60等潤(rùn)滑油部位提供與負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相同壓力的潤(rùn)滑油，那么就有封軸裝置62的潤(rùn)滑油的回壓力變小并且在壓縮室20內(nèi)進(jìn)入潤(rùn)滑油的危險(xiǎn)。但是，若依據(jù)本實(shí)施例，由于油泵56與電動(dòng)機(jī)48聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)48以低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油泵56也能夠變成低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并能減少向軸承60等的供油壓力和供油量。因此，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠防止油進(jìn)入壓縮室20內(nèi)。
在以上各實(shí)施例中，將低速一方設(shè)定頻率設(shè)定在消耗空氣量比為35％時(shí)的值，但該頻率不限于此，也可以通過(guò)考慮下限頻率來(lái)決定。另外，將工作氣體作為空氣，但不言而喻，作為空氣以外的氣體也能得到同樣的效果。
如以上所說(shuō)明的那樣，若依據(jù)本發(fā)明，由于將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)控制到低速一方設(shè)定頻率，并原封不動(dòng)地用低于該頻率的消耗空氣量比將旋轉(zhuǎn)頻率保持在低速一方設(shè)定頻率后放氣，之后，做到用下限頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，因此能夠減少無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的消耗動(dòng)力。
權(quán)利要求
1.一種螺旋壓縮裝置，該裝置具備具有一對(duì)陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的螺旋式壓縮機(jī)，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)并用反相器控制的電動(dòng)機(jī)，檢測(cè)從所述螺旋壓縮機(jī)排出的工作氣體的壓力的壓力檢測(cè)設(shè)備，以及控制把用所述壓縮機(jī)壓縮的工作氣體排放到大氣中的放氣閥，該螺旋壓縮裝置的特征在于，設(shè)置了控制所述電動(dòng)機(jī)和所述放氣閥的控制設(shè)備，該控制設(shè)備在需要一方的消耗空氣量和壓縮機(jī)的定額排出量之比大于預(yù)定的設(shè)定值的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)上，通過(guò)所述反相器控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率，如果該頻率變成了低于所述設(shè)定值，那么就將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率保持在固定值，在所述壓力檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)出的壓力達(dá)到設(shè)定上限壓力后，控制所述放氣閥，將工作氣體排放到大氣中，在工作氣體的壓力達(dá)到了上限壓力后再使所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率下降。
2.如權(quán)利要求1中所述的螺旋壓縮裝置，其特征在于，如果工作氣體的壓力變成了設(shè)定上限壓力，所述控制設(shè)備就從放氣閥將工作氣體排放到大氣中，同時(shí)控制所述放氣閥和所述電動(dòng)機(jī)以便降低電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率。
3.權(quán)利要求1中所述的螺旋壓縮裝置，其特征在于，設(shè)置了控制被吸入到所述壓縮機(jī)中的工作氣體的吸入節(jié)氣閥，如果消耗空氣量變成了低于消耗空氣量比的設(shè)定值，所述控制設(shè)備就關(guān)閉所述吸入節(jié)氣閥，同時(shí)從所述放氣閥將工作氣體排放到大氣中，之后，控制所述電動(dòng)機(jī)以便再降低所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率。
4.權(quán)利要求1中所述的螺旋壓縮裝置，其特征在于，設(shè)置了與所述放氣閥并列、比該放氣閥的工作壓力低的其它放氣閥。
5.螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法，其特征在于，作為具備用具有反相器的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋壓縮機(jī)以及檢測(cè)從該壓縮機(jī)排出的工作氣體的壓力的壓力檢測(cè)設(shè)備的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法，當(dāng)需要一方的消耗空氣量比預(yù)定的設(shè)定值大時(shí)，通過(guò)反相器控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率，并且，如果消耗空氣量變成了低于該設(shè)定值，那么就將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率保持在固定值，在該狀態(tài)中，如果所述壓力檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)的壓力達(dá)到設(shè)定上限壓力，那么就控制所述放氣閥將工作氣體排放到大氣中，在該放氣的同時(shí)或放氣后再降低所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率。
6.權(quán)利要求5中記載的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法，其特征在于，如果工作氣體的壓力變成了設(shè)定上限壓力，就從放氣閥將工作氣體排放到大氣中，同時(shí)，降低電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率。
7.權(quán)利要求5中記載的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法，其特征在于，設(shè)置了控制被吸入到所述壓縮機(jī)中的工作氣體的吸入節(jié)氣閥，如果消耗空氣量變成了低于設(shè)定值，就關(guān)閉吸入節(jié)氣閥，同時(shí)，從放氣閥將工作氣體排放到大氣中，之后，再降低電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率。
8.螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法，其特征在于，作為具備用具有反相器的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋壓縮機(jī)以及檢測(cè)從該壓縮機(jī)排出的工作氣體的壓力的壓力檢測(cè)設(shè)備的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法，如果消耗空氣量變成了小于預(yù)定的設(shè)定值，那么就將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率保持在第1旋轉(zhuǎn)頻率，在該狀態(tài)中，如果所述壓力檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)的壓力達(dá)到了設(shè)定上限壓力后，就將所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率控制在比所述第1旋轉(zhuǎn)頻率低的第2旋轉(zhuǎn)頻率。
9.權(quán)利要求8中記載的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法，其特征在于，當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)被保持在第1旋轉(zhuǎn)頻率時(shí)，如果所述壓力檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)的壓力達(dá)到了設(shè)定上限壓力，就將在壓縮機(jī)中被壓縮的工作氣體排放到大氣中。
10.如權(quán)利要求9所述的螺旋壓縮裝置，其特征在于當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)以第2旋轉(zhuǎn)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在消費(fèi)空氣量返回到所述設(shè)定值之前，使所述電動(dòng)機(jī)以比第2旋轉(zhuǎn)頻率更高的頻率運(yùn)轉(zhuǎn)。
11.在權(quán)利要求8中記載的螺旋壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法，其特征在于，在當(dāng)使所述電動(dòng)機(jī)以第2旋轉(zhuǎn)頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)將工作氣體排放到大氣中時(shí)，將所述電動(dòng)機(jī)減速到下限頻率，并將該狀態(tài)保持到消耗空氣量變成設(shè)定值，之后，如果返回到設(shè)定值，在將所述電動(dòng)機(jī)加速到第1旋轉(zhuǎn)頻率之后就停止放氣。
全文摘要
作為油自由渦旋壓縮機(jī)的容量控制方法,當(dāng)消耗空氣量大于設(shè)定值時(shí),使用反相器使驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率可變。如果消耗空氣量變成了低于設(shè)定空氣量,那么就控制反相器以便電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率被保持在固定值。在該狀態(tài)下,如果壓縮機(jī)的工作氣體的壓力達(dá)到了上限值,那么就打開(kāi)放氣閥將工作氣體放氣到大氣中。與此同時(shí),將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率降低到下限值。在能夠防止壓速機(jī)內(nèi)的再壓縮的同時(shí),境地壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
文檔編號(hào)F04C28/00GK1327126SQ00129209
公開(kāi)日2001年12月19日 申請(qǐng)日期2000年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月2日
發(fā)明者太田廣志, 青木優(yōu)和, 松田洋幸, 西村仁 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所