(57)【要約】【課題】モータ発熱量に対してファン除去熱量を過不足のないようにし、モータに対する十分な冷却及び省エネルギとを可能としたスクリュ圧縮機を提供する。【解決手段】このスクリュ圧縮機の一例である油冷式スクリュ圧縮機１Ａは、モータ１１により駆動される互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータを収容した圧縮機本体１２と、モータ１１とは独立して、このモータ１１に向けて送風可能に設けられた冷却ファン２１と、モータ１１のコイル温度を検出する温度検出器２２から検出温度信号を受けて、このコイル温度にしたがって、冷却ファンのファン回転数を増減させる制御を行い、上記コイル温度を許容範囲内に保つ制御手段とを備えている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより駆動される互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータを収容した圧縮機本体と、上記モータとは独立して、このモータに向けて送風可能に設けられた冷却ファンと、上記モータのコイル温度を許容範囲内に保つように上記冷却ファンのファン回転数を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするスクリュ圧縮機。
【請求項２】
上記制御手段が、上記コイル温度を検出する温度検出器から検出温度信号を受けて、上記コイル温度にしたがって、上記ファン回転数を増減させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のことを特徴とするスクリュ圧縮機。
【請求項３】
上記制御手段が、上記モータのコイルの電流を検出する電流検出器から検出電流信号を受けて、上記電流にしたがって、上記ファン回転数を増減させる制御を行う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４】
上記制御手段が、上記モータのモータ回転数を検出する回転数検出器から検出回転数信号と上記圧縮機本体から延びる吐出流路における吐出圧力を検出する圧力検出器から検出圧力信号とを受け、この検出回転数信号と検出圧力信号とから算出された圧縮機動力にしたがって、上記ファン回転数を増減させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のスクリュ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却ファンにより空冷されるモータを駆動源とするスクリュ圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空冷用の冷却ファンが同軸上に取付けられたモータにより駆動されるスクリュ圧縮機は公知である。このモータの出力トルクをＴ（ｋｇ・ｍ）、モータ回転数をｎ（ｒｐｍ）、圧縮機動力（モータ出力）をＰ（Ｗ）とすると、これらの関係は次式で表される。
Ｔ＝０．９７４Ｐ／ｎ
そして、例えば吐出圧力が一定の場合、出力トルクＴが一定となるので、圧縮機動力はモータ回転数に比例する。
【０００３】
一方、このモータでは、モータ出力に対してある一定の割合でロスが生じ、このロスがモータ発熱量に変わる。そして、このモータ発熱量によりモータのコイル温度が異常に上昇するとこのコイルで絶縁不良を起こすため、これを防止する必要があり、上記モータは上記冷却ファンにより空冷される。上記コイル温度を一定に保とうとすると、上記空冷により除去する必要のあるモータ発熱量は圧縮機動力に比例するので、モータ回転数が変化する場合、このモータ発熱量はモータ回転数に比例して増減することになる。
ところで、上記冷却ファンからの冷却風量は、その回転数の二乗に比例する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したスクリュ圧縮機の場合、上記冷却ファンは上記モータに同軸配置されており、その回転数は常にモータ回転数と同じであり、上記モータ発熱量と上記冷却ファンにより除去される熱量、即ちファン除去熱量との関係は図７（横軸：モータ回転数、縦軸：熱量）に示すようになる。上記モータ回転数は一定の範囲内で変化し、横軸上の“ＭＩＮ”はその最小値を示し、同じく“ＭＡＸ”はその最大値を示している。また、上述したように、実線で示すモータ発熱量はモータ回転数に比例して変化する。そして、上記モータ回転数が最高（ＭＡＸ）のときに上記モータ発熱量と上記ファン除去熱量とが等しくなるように上記冷却ファンを設計すると、上記ファン除去熱量は上記モータ回転数に対して一点鎖線で示すように変化し、上記モータ回転数が最小（ＭＩＮ）のときにファン除去熱量はＩで示す分だけ不足する。
【０００５】
これに対して、上記モータ回転数が最小（ＭＩＮ）ときに上記モータ発熱量と上記ファン除去熱量とが等しくなるように上記冷却ファンを設計すると、二点鎖線で示すように、上記モータ回転数が最高（ＭＡＸ）のときに上記ファン除去熱量はＩＩで示す分だけ過大となり、不必要にファン動力を使い、省エネルギに反するという問題がある。
本発明は、斯る従来の問題をなくすことを課題としてなされたもので、モータ発熱量に対してファン除去熱量を過不足のないようにし、モータに対して十分な冷却と省エネルギとを可能としたスクリュ圧縮機を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１発明は、モータにより駆動される互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータを収容した圧縮機本体と、上記モータとは独立して、このモータに向けて送風可能に設けられた冷却ファンと、上記モータのコイル温度を許容範囲内に保つように上記冷却ファンのファン回転数を制御する制御手段とを備えた構成とした。
【０００７】
第２発明は、第１発明の構成に加えて、上記制御手段が、上記コイル温度を検出する温度検出器から検出温度信号を受けて、上記コイル温度にしたがって、上記ファン回転数を増減させる制御を行う構成とした。
【０００８】
第３発明は、第１発明の構成に加えて、上記制御手段が、上記モータのコイルの電流を検出する電流検出器から検出電流信号を受けて、上記電流にしたがって、上記ファン回転数を増減させる制御を行う構成とした。
【０００９】
第４発明は、第１発明の構成に加えて、上記制御手段が、上記モータのモータ回転数を検出する回転数検出器から検出回転数信号と上記圧縮機本体から延びる吐出流路における吐出圧力を検出する圧力検出器から検出圧力信号とを受け、この検出回転数信号と検出圧力信号とから算出された圧縮機動力にしたがって、上記ファン回転数を増減させる制御を行う構成とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機１Ａを示し、この油冷式スクリュ圧縮機１Ａはモータ１１により駆動される互いに噛合う雌雄一対の図示しないスクリュロータを収容した圧縮機本体１２を備えている。圧縮機本体１２の一方には吸込流路１３が接続され、他方には吐出流路１４が接続されている。吐出流路１４には油分離回収器１５が介設され、油分離回収器１５の下部の油溜り部１６から圧縮機本体１２内のロータ室、軸受・軸封部等の油供給箇所に通じる油流路１７が延びている。
【００１１】
また、油冷式スクリュ圧縮機１Ａは、モータ１１とは独立して、モータ１１に向けて送風可能に設けられた冷却ファン２１と、モータ１１のコイル温度を検出する温度検出器２２から検出温度信号を受けて、このコイル温度にしたがって、冷却ファン２１のファン回転数を制御する制御手段２３とを備えている。具体的には、図２（横軸：コイル温度、縦軸：ファン回転数）に示すように、予め求められた上記ファン回転数と上記コイル温度との関係に基づき、上記コイル温度が上昇するにしたがって、上記ファン回転数を増大させ、また、上記コイル温度が下降するにしたがって、上記ファン回転数を減少させる制御が制御手段２３により行われる。
【００１２】
なお、ファンの制御として本発明は上記のものに限定されない。例えば、所定の上限と下限の温度を決定しておき、圧縮機の起動後、その下限の温度を温度検出器２２の検出温度信号が示すコイル温度が越えたらファンの固定の回転数による回転を開始し、それ以降、圧縮機が停止されるまで、上限の温度にコイル温度が上昇したらファンを停止し、下限の温度に下降したらファンを再び上記の固定の回転数にて回転するような制御としてもよい。上限の温度には、モータの絶縁不良の発生を充分回避できる程度の温度、例えば、１５０℃を、下限の温度にはその上限の温度より低い値、例えば１２０℃を設定してやればよい。
【００１３】
図３は、本発明の第２実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機１Ｂを示し、上述した油冷式スクリュ圧縮機１Ａと互いに共通する部分については、同一番号を付して説明を省略する。
この油冷式スクリュ圧縮機１Ｂは、上記温度検出器２２に代えて、モータ１１のコイルの電流を検出する電流検出器２５を備え、この電流検出器２５から検出電流信号が制御手段２３に入力される。そして、上記コイル温度と上記電流とは比例関係にあることから、図４（横軸：電流、縦軸：ファン回転数）に示すように、予め求められた上記ファン回転数と上記電流との関係に基づき、上記電流が上昇するにしたがって、上記ファン回転数を増大させ、また上記電流が下降するにしたがって、上記ファン回転数を減少させる制御が制御手段２３により行われ、このコイル温度が許容範囲内に保たれる。
【００１４】
図５は、本発明の第３実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機１Ｃを示し、上述した油冷式スクリュ圧縮機１Ａと互いに共通する部分については、同一番号を付して説明を省略する。
この油冷式スクリュ圧縮機１Ｃは、上記温度検出器２２に代えて、モータ１１のモータ回転数を検出する回転数検出器２７と吐出流路１４における吐出圧力を検出する圧力検出器２８とを備え、回転数検出器２７から検出回転数信号が、また圧力検出器２８から検出圧力信号が制御手段２３に入力され、ここでこれらの入力信号に基づき圧縮機動力が算出される。この圧縮機動力は、上記コイル温度及び上記電流に比例することから、図６（横軸：圧縮機動力、縦軸：ファン回転数）に示すように、予め求められた上記圧縮機動力と上記ファン回転数との関係に基づき、上記圧縮機動力が上昇するにしたがって、上記ファン回転数を増大させ、また上記圧縮機動力が下降するにしたがって、上記ファン回転数を減少させる制御が制御手段２３により行われ、このコイル温度が許容範囲内に保たれる。
【００１５】
以上、油冷式スクリュ圧縮機１Ａ，１Ｂ及び１Ｃについて説明したが、本発明は油冷式スクリュ圧縮機に限定するものでなく、無給油式スクリュ圧縮機をも含み、無給油式スクリュ圧縮機では、上述した油分離回収器１５及び油流路１７は設けられていない。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、第１発明によれば、モータにより駆動される互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータを収容した圧縮機本体と、上記モータとは独立して、このモータに向けて送風可能に設けられた冷却ファンと、上記モータのコイル温度を許容範囲内に保つように上記冷却ファンのファン回転数を制御する制御手段とを備えた構成としてある。
【００１７】
また、第２発明によれば、上記コイル温度を検出する温度検出器から検出温度信号を受けて、上記コイル温度にしたがって、上記ファン回転数を増減させる制御が上記制御手段により行われるようになっている。
【００１８】
さらに、第３発明によれば、上記モータのコイルの電流を検出する電流検出器から検出電流信号を受けて、上記電流にしたがって、上記ファン回転数を増減させる制御が上記制御手段により行われるようになっている。
【００１９】
さらにまた、第４発明によれば、上記モータのモータ回転数を検出する回転数検出器から検出回転数信号と上記圧縮機本体から延びる吐出流路における吐出圧力を検出する圧力検出器から検出圧力信号とを受け、この検出回転数信号と検出圧力信号とから算出された圧縮機動力にしたがって、上記ファン回転数を増減させる制御が上記制御手段により行われるようになっている。
【００２０】
このため、本発明によれば、モータ発熱量に対してファン除去熱量の過不足がないようになり、モータに対する十分な冷却及び省エネルギが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す油冷式スクリュ圧縮機におけるコイル温度とファン回転数との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機の全体構成を示す図である。
【図４】図３に示す油冷式スクリュ圧縮機におけるモータのコイルの電流とファン回転数との関係を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機の全体構成を示す図である。
【図６】図５に示す油冷式スクリュ圧縮機における圧縮機動力とファン回転数との関係を示す図である。
【図７】従来のスクリュ圧縮機におけるモータ回転数とモータ発熱量との関係、モータ回転数とファン除去熱量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ　油冷式スクリュ圧縮機　１１　モータ
１２　圧縮機本体　　　　　　　　　　　　１３　吸込流路
１４　吐出流路　　　　　　　　　　　　　１５　油分離回収器
１６　油溜り部　　　　　　　　　　　　　１７　油流路
２１　冷却ファン　　　　　　　　　　　　２２　温度検出器
２３　制御手段　　　　　　　　　　　　　２５　電流検出器
２７　回転数検出器　　　　　　　　　　　２８　圧力検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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