(57)【要約】【課題】吐出流路のスクリュ圧縮機の吐出口の下流側に介装された機器類により圧力損失が変化しても、供給先に到達する圧縮ガスの圧力を所望の圧力値にし、さらに必要以上の圧力上昇によるスクリュ圧縮機の損傷を防止する。【解決手段】吐出流路の圧縮機本体２の吐出口２２寄りに設けた第１圧力検出センサ３３で検出される第１圧力と設定した第１設定圧力とに基づいて駆動モータ６の第１回転数を演算し、前記吐出流路の供給先側に設けた第２圧力検出センサ３４で検出される第２圧力と設定した第２設定圧力とに基づいて駆動モータ６の第２回転数を演算し、演算により算出した第１回転数と第１回転数との大小を比較して、駆動モータ６の回転数を制御するインバータ１２に対して、駆動モータ６を小さい方の回転数で回転させる回転数指令を出力するコントローラ１１を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体を構成するスクリュロータを駆動する駆動モータの回転数を制御し、前記圧縮機本体の吐出口から吐出流路を介して供給先に圧縮ガスを供給するスクリュ圧縮機において、前記吐出流路の前記吐出口寄りに圧縮ガスの圧力を検出する第１圧力検出手段を設け、前記吐出流路の前記第１圧力検出手段より前記供給先に近い位置に圧縮ガスの圧力を検出する第２圧力検出手段を設け、前記第１圧力検出手段と前記第２圧力検出手段とで検出した圧力に相当する信号が入力される演算手段を設け、この演算手段は、前記第１圧力検出手段で検出された第１圧力と設定された第１設定圧力とに基づいて前記駆動モータの第１回転数を演算すると共に、前記第２圧力検出手段で検出された第２圧力と設定された第２設定圧力とに基づいて前記駆動モータの第２回転数を演算し、さらに前記第１回転数と前記第２回転数のうちの低い方の回転数で前記駆動モータが回転するよう、この駆動モータに制御信号を出力するよう構成されてなることを特徴とするスクリュ圧縮機。
【請求項２】
前記演算手段に接続されるスイッチ手段を設け、このスイッチ手段の操作によって前記第１設定圧力および／または前記第２設定圧力を変更し得るように構成されてなるものであることを特徴とする請求項１に記載のスクリュ圧縮機。
【請求項３】
圧縮機本体を構成するスクリュロータを駆動する駆動モータの回転数を制御し、前記圧縮機本体の吐出口から吐出流路を介して供給先に圧縮ガスを供給するスクリュ圧縮機の運転方法において、前記吐出流路の前記吐出口寄りの圧縮ガスの圧力を第１圧力として検出し、前記吐出流路の前記吐出口より前記供給先に近い位置の圧縮ガスの圧力を第２圧力として検出し、前記第１圧力と設定された第１設定圧力とに基づいて前記駆動モータの第１回転数を求め、前記第２圧力と設定された第２設定圧力とに基づいて前記駆動モータの第２回転数を求め、前記第１回転数と前記第２回転数のうちの低い方の回転数で前記駆動モータの回転数を制御することを特徴とするスクリュ圧縮機の運転方法。
【請求項４】
前記第１設定圧力を圧縮機本体の定格圧力とし、前記第２設定圧力を供給先の要求する任意の圧力とすることを特徴とする請求項３に記載のスクリュ圧縮機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機本体のスクリュロータを駆動する駆動モータの回転数を制御し、供給先に圧縮ガスを供給するスクリュ圧縮機およびその運転方法の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機本体を構成する雌雄一対のスクリュロータを駆動する駆動モータの回転数を制御し、供給先に圧縮ガスを供給するスクリュ圧縮機およびその運転方法としては、例えば制御系を含むスクリュ圧縮機の構成を示すブロック図の図２に示す構成になるものが知られている。
【０００３】
以下、上記従来例に係るスクリュ圧縮機の構成を、図２を参照しながら説明する。即ち、この従来例に係るスクリュ圧縮機は、吸込フィルタ１、吸込口（空気入口）２１を介して大気中の空気を吸込む圧縮機本体２、この圧縮機本体２の吐出口２２から吐出された圧縮ガス（圧縮空気）を、図示しない空気供給先側に供給する圧縮空気供給路３を備えている。なお、以下、前記圧縮空気供給路３のうち、圧縮機本体２の吐出口２２よりも下流側の部分を、単に吐出流路と称することとする。
【０００４】
前記圧縮機本体２の、図示しないスクリュロータは、カップリングを介して駆動モータ６により回転されるようになっている。この駆動モータ６の運転、つまり圧縮機本体２の運転は、後述する機能を有するコントローラ１１と、このコントローラ１１から回転数指令が入力され、入力された回転数指令に基づいた回転数になるように前記駆動モータ６の回転を制御するインバータ１２とからなるモータ制御部１０によって行われるように構成されている。なお、符号７は、前記インバータ１２に、駆動モータ６を回転数指令に基づいた回転数で回転させる電力を供給する電源である。
【０００５】
前記モータ制御部１０のコントローラ１１には、前記圧縮空気供給路３の前記圧縮機本体２と油分離回収器との間に設けられ、圧縮機本体２の圧縮空間で圧縮され、この圧縮機本体２の吐出口２２から吐出される圧縮空気の吐出圧力を検出する圧力検出センサ（圧力検出手段）１３から吐出圧力Ｐｄが入力されるようになっている。そして、コントローラ１１は、入力される吐出圧力Ｐｄから、動力が一定となる駆動モータ６の運転可能な最高の回転数Ｎｍａｘを演算し、入力される設定圧力Ｐｃと前記吐出圧力Ｐｄとの偏差を０にするため、ＰＩＤ演算により回転数ＮＰＩＤを演算し、回転数ＮＰＩＤ＜回転数Ｎｍａｘの場合には圧縮機本体２を駆動する駆動モータ６を制御するインバータ１２に対して、回転数指令Ｎとして回転数Ｎｍａｘを出力する機能を有している。
【０００６】
上記のような構成になるスクリュ圧縮機によれば、高価な流量センサを設ける必要がなく、通常設けられる圧力検出センサを設けるだけで、この圧力検出センサから検出される吐出圧力に基づいて、圧縮機本体の回転数を制御することにより、精度良く吐出空気の圧力と空気量とを制御することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−３９７５号公報（第３−４，第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例に係るスクリュ圧縮機では、上記のとおり、吐出流路の圧縮機本体の吐出口の近傍に、その部分を流れる圧縮ガスの圧力を検出するための圧力検出センサが一つ付設されており、その一つの圧力検出センサで検出された圧力値を利用して、駆動モータの回転数を決定している。
【０００９】
ところで、特許文献１において、図示しない油分離回収器の存在が記載されているように、通常のスクリュ圧縮機の場合、吐出流路の圧縮機本体の吐出口と圧縮ガスの最終的な供給先との間に様々な機器類が介装されていることが多い。
前記機器類としては、例えば油分離回収器の他、バルブ、除湿器、あるいはフィルタ等を挙げることができる。圧縮機本体の吐出口からこのような機器類を介して供給先に供給される圧縮ガスの圧力は、各機器類の流路抵抗に基づく圧力損失により、吐出流路の圧縮機本体の吐出口の近傍で検出される圧力よりも低圧になってしまう。つまり、上述した設定圧力Ｐｃの値が、上記のような各機器類の流路抵抗に起因する圧力損失も考慮に入れて適正に設定されていなければ、供給先に到達する圧縮ガスの圧力を所望の圧力値にすることが困難であるという問題がある。
【００１０】
また、機器類に起因して生じる圧力損失は、これら機器類を流れる圧縮ガスの流量（流速）によって変化するため、上述した設定圧力Ｐｃの値を適正に設定することは容易とはいい難い。最も大きな圧力損失を想定して設定圧力Ｐｃを設定すると、自ずと過大なエネルギーロスが生じてしまうので省エネルギーの観点から好ましくない。
【００１１】
また、仮に、吐出流路の機器類の下流側に圧力検出センサを一つ付設し、その圧力値を利用して駆動モータの回転数を決定するような構成にしても、後述するような問題がある。即ち、機器類を流れる圧縮ガスの流量に伴って変化する圧力損失の値を特定しづらい。そのため、吐出流路の機器類の下流側に設けた一つの圧力検出センサで検出された圧力値を利用して駆動モータの回転数を決定すると、吐出される圧縮ガスの定格圧力（スクリュ圧縮機を構成する全ての構成部品に不具合が及ばない最大圧力）を超えるような圧力でもってスクリュ圧縮機を運転させようとすることになりかねない。
【００１２】
従って、本発明の目的は、吐出流路の圧縮機本体の吐出口の下流側に介装される機器類による圧力損失が変化しても、供給先に到達する圧縮ガスの圧力を所望の圧力にすることを可能にし、さらに必要以上の圧力上昇による過大なエネルギーロスや構成部品の不具合等が生じることのないスクリュ圧縮機およびその運転方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るスクリュ圧縮機が採用した手段は、圧縮機本体を構成するスクリュロータを駆動する駆動モータの回転数を制御し、前記圧縮機本体の吐出口から吐出流路を介して供給先に圧縮ガスを供給するスクリュ圧縮機において、前記吐出流路の前記吐出口寄りに圧縮ガスの圧力を検出する第１圧力検出手段を設け、前記吐出流路の前記第１圧力検出手段より前記供給先に近い位置に圧縮ガスの圧力を検出する第２圧力検出手段を設け、前記第１圧力検出手段と前記第２圧力検出手段とで検出した圧力に相当する信号が入力される演算手段を設け、この演算手段は、前記第１圧力検出手段で検出された第１圧力と設定された第１設定圧力とに基づいて前記駆動モータの第１回転数を演算すると共に、前記第２圧力検出手段で検出された第２圧力と設定された第２設定圧力とに基づいて前記駆動モータの第２回転数を演算し、さらに前記第１回転数と前記第２回転数のうちの低い方の回転数で前記駆動モータが回転するよう、この駆動モータに制御信号を出力するよう構成されてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項２に係るスクリュ圧縮機が採用した手段は、請求項１に記載のスクリュ圧縮機において、前記演算手段に接続されるスイッチ手段を設け、このスイッチ手段の操作によって前記第１設定圧力および／または前記第２設定圧力を変更し得るように構成されてなるものであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項３に係るスクリュ圧縮機の運転方法が採用した手段は、圧縮機本体を構成するスクリュロータを駆動する駆動モータの回転数を制御し、前記圧縮機本体の吐出口から吐出流路を介して供給先に圧縮ガスを供給するスクリュ圧縮機の運転方法において、前記吐出流路の前記吐出口寄りの圧縮ガスの圧力を第１圧力として検出し、前記吐出流路の前記吐出口より前記供給先に近い位置の圧縮ガスの圧力を第２圧力として検出し、前記第１圧力と設定された第１設定圧力とに基づいて前記駆動モータの第１回転数を求め、前記第２圧力と設定された第２設定圧力とに基づいて前記駆動モータの第２回転数を求め、前記第１回転数と前記第２回転数のうちの低い方の回転数で前記駆動モータの回転数を制御することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項４に係るスクリュ圧縮機の運転方法が採用した手段は、請求項３に記載のスクリュ圧縮機の運転方法において、前記第１設定圧力を圧縮機本体の定格圧力とし、前記第２設定圧力を供給先の要求する任意の圧力とすることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のスクリュ圧縮機の運転方法を実施する実施の形態に係るスクリュ圧縮機を、添付図面を参照しながら説明する。図１は、制御系統を含む油冷式スクリュ圧縮機の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態に係るスクリュ圧縮機は従来例に係るスクリュ圧縮機と多くの構成において一致しているので、同一（但し、圧縮機本体の吐出口近傍に設けられた圧力検出センサ１３を除く）のものに同一符号を付して説明する。
【００１８】
即ち、本実施の形態に係るスクリュ圧縮機は、吸込フィルタ１、吸込口（空気入口）２１を介して大気中の空気を吸込む圧縮機本体２、この圧縮機本体２の吐出口２２から吐出された圧縮ガス（圧縮空気）を図示しない空気供給先側に供給する圧縮空気供給路３を備えている。前記圧縮機本体２の、図示しないスクリュロータは、カップリングを介して駆動モータ６により回転されるようになっている。この駆動モータ６の運転、つまり圧縮機本体２の運転は、後述する機能を有するコントローラ１１と、このコントローラ１１から回転数指令が入力され、入力された回転数指令に基づいた回転数になるように前記駆動モータ６を回転させるインバータ１２とからなるモータ制御部１０により行われるように構成されている。なお、符号７は、前記インバータ１２に、駆動モータ６を回転数指令に基づいた回転数で回転させる電力を供給する電源である。
【００１９】
前記圧縮機本体２の吐出口２２から供給先に延びる吐出流路には、バルブ３０、除湿器３１、フィルタ３２といった機器類が介装されている。そして、吐出流路の圧縮機本体２の吐出口２２の近傍位置、即ち圧縮機本体２の吐出口２２とバルブ３０との間には、その部分を流れる圧縮ガスの圧力を検出する、第１圧力検出手段である第１圧力検出センサ（この第１圧力検出センサは、従来例の圧力検出センサ１３に相当する。）３３が設けられている。さらに、吐出流路の前記第１圧力検出センサ３３よりも空気供給先側に近い位置には、その部分を流れる圧縮ガスの圧力を検出する、第２圧力検出手段である第２圧力検出センサ３４が設けられている。そして、前記モータ制御部１０のコントローラ１１には、前記圧力検出センサ３３，３４から検出圧力に相当する信号がそれぞれ入力されるようになっている。
【００２０】
即ち、前記コントローラ１１は、前記第１圧力検出センサ３３で検出されると共に、この第１圧力検出センサ３３から入力される圧縮ガスの第１圧力（吐出圧力）Ｐｄから、設定された第１設定圧力ＳＶ１と、前記第１圧力Ｐｄとの偏差が０になるような駆動モータ６の第１回転数Ｎ１を、ＰＩＤ演算により算出する機能を有している。
【００２１】
また、前記コントローラ１１は、前記第２圧力検出センサ３４で検出されると共に、この第２圧力検出センサ３４から入力される圧縮ガスの第２圧力Ｐｌｉｎから、設定された第２設定圧力ＳＶ２と、前記第２圧力Ｐｌｉｎとの偏差が０になるような駆動モータ６の第２回転数Ｎ２を、ＰＩＤ演算により算出する機能を有している。さらに、前記コントローラ１１は、ＰＩＤ演算により算出したそれぞれの回転数Ｎ１，Ｎ２の大小を比較演算すると共に、それらの比較結果に基づいて、駆動モータ６の回転数を制御するインバータ１２に対して回転数指令を出力する機能を有している。
【００２２】
なお、前記コントローラ１１には図示しないスイッチ手段が接続されている。
スクリュ圧縮機のユーザは、前記スイッチ手段の操作によって、前記第２設定圧力ＳＶ２を供給先の要求する任意の圧力に変更することができるよう構成されている。但し、圧縮機本体２の能力に応じた仕様範囲の圧力が定められており、前記スイッチ手段によっても前記第２設定圧力ＳＶ２を、その仕様範囲の圧力の上限を超える値に変更することができない。また、ここでは第１設定圧力ＳＶ１はスイッチ手段の操作によって変更されることはなく、前記コントローラ１１の内部で予め固定的に圧縮機本体２の定格圧力に設定されているものとする。
【００２３】
ところで、コントローラ１１にてＰＩＤ演算により算出される前記第１回転数Ｎ１で圧縮機本体２が運転されれば、コントローラ１１に入力される前記第１圧力Ｐｄは設定された前記第１設定圧力ＳＶ１、即ちここでは圧縮機本体２の定格圧力に近づき、さらに同値となるように調整されることとなる。他方、コントローラ１１にてＰＩＤ演算により算出される前記第２回転数Ｎ２で圧縮機本体２が運転されれば、コントローラ１１に入力される前記第２圧力Ｐｌｉｎは、ユーザの設定する任意の圧力であり、かつ圧縮機本体２の仕様範囲の圧力である第２設定圧力ＳＶ２に近づき、さらに同値となるように調整されることとなる。
すると、機器類の圧力損失と第２圧力検出センサ３４で検出される第２圧力Ｐｌｉｎとの和が定格圧力より大にならない限り、第１回転数Ｎ１より第２回転数の方が小さくなる。
【００２４】
従って、本実施の形態に係るスクリュ圧縮機によれば、前記コントローラ１１は、ＰＩＤ演算により算出した第１回転数Ｎ１と第２回転数Ｎ２との大小を比較演算し、これら第１回転数Ｎ１と第２回転数Ｎ２のうちの低い方の回転数に基づいて駆動モータ６が回転するように、インバータ１２に対して回転数指令を出力する。この場合、スクリュ圧縮機の仕様範囲内であれば、駆動モータ６は第１回転数Ｎ１より小さい第２回転数Ｎ２で回転されるから、ユーザにとって最も重要な第２圧力を所望の圧力値に維持する運転が可能になり、圧力損失の変化によるスクリュ圧縮機の過負荷に起因する故障を防止することができる。
【００２５】
また、従来例に係るスクリュ圧縮機では、機器類の圧力損失が経年的および負荷状態により変化することがあるため、変化範囲を予測し、予め必要な圧力より高い圧力に設定していた。しかしながら、本実施の形態に係るスクリュ圧縮機によれば、仕様範囲内であれば第２圧力を所望の範囲の一定圧力に制御することが可能になるから、圧力の設定を必要最小限に下げることにより省エネルギーを実現することができる。
【００２６】
ところで、機器類の圧力損失と第２圧力検出センサ３４で検出される第２圧力Ｐｌｉｎとの和が定格圧力より大になる場合ある。このような場合は、当然第１回転数Ｎ１が第２回転数Ｎ２より小さくなるから、駆動モータ６はインバータ１２の回転数指令により第１回転数Ｎ１で回転する。このとき、第１圧力は圧縮機本体２の定格圧力を超えることがないから、スクリュ圧縮機の過負荷に起因する故障を防止することができるが、ユーザにとって最も重要な第２圧力を所望の圧力値に維持する運転が不可能になる。しかしながら、このことは、機器類の流路抵抗が大きくなった、つまり機器類に何らかのトラブルが発生したとして機器類を点検すると共に、必要に応じてメインテナンスすればよい。
【００２７】
なお、以上では、第１設定圧力ＳＶ１はスイッチ手段の操作によって変更されることはなく、前記コントローラ１１の内部で予め固定的に圧縮機本体の定格圧力に設定されているものとしたが、本発明はそれに限定されるものではない。
第１設定圧力ＳＶ１も第２設定圧力ＳＶ２と同様にスイッチ手段の操作によって変更されるものであっても構わない。
【００２８】
また、吐出流路の圧縮機本体２の吐出口２２と第１圧力検出センサ３３の設置位置との間に、何ら機器類が介装されていない形態について説明したが、本発明は、このような形態に限定されるものではない。つまり、格別の圧力損失を伴わないもの、圧縮ガスの流量によらず圧力損失が一定のもの、または圧縮ガスの流量に伴って変化する圧力損失を予め把握できるような機器類であれば、吐出流路の吐出口２２と第１圧力検出センサ３３の設置位置との間に介装されていてもよいからである。また、上記のような機器類であれば、吐出流路の第２圧力検出センサ３４の設置位置と供給先との間に介装されていてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るスクリュ圧縮機およびその制御方法によれば、圧縮機本体の吐出口から供給先側に延びる吐出流路の吐出口の下流側に介装される機器類による圧力損失が変化しても、供給先に到達する圧縮ガスの圧力を所望の圧力値にすることが可能になる。さらに、必要以上の圧力の上昇を防止することができるため、過大なエネルギーロスや機器類に不具合が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係り、制御系統を含む油冷式スクリュ圧縮機の構成を示すブロック図である。
【図２】従来例に係り、制御系統を含む油冷式スクリュ圧縮機の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…吸込フィルタ、２…圧縮機本体、２１…吸込口（空気入口）、２２…吐出口、３…圧縮空気供給路、６…駆動モータ、７…電源
１０…モータ制御部、１１…コントローラ、１２…インバータ、３０…バルブ、３１…除湿器、３２…フィルタ、３３…第１圧力検出センサ、３４…第２圧力検出センサ
【図１】
2004263631.tif 000003
【図２】
2004263631.tif 000004