(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体と、吸込み側に吸気調整弁と、吐出側に圧力検出可能に設けられた圧力センサと、この圧力センサからの検出圧力を示す圧力信号に基づき上記圧縮機本体を駆動するモータの回転数を制御するための制御信号を出力する制御部とを備えた圧縮機の運転方法において、
上記回転数が上記圧縮機本体における低圧側への圧縮ガスの漏れ量の増大による圧縮効率の低下の問題を回避するために予め定めた設定値よりも大きい場合には、上記吸気調整弁を開とし、上記制御部から予め設定した目標圧力に対する上記検出圧力の偏差を打消すための制御信号を出力し、上記回転数を制御し、
上記回転数が小さくなり、上記設定値に達した場合には、上記回転数の制御を停止し、吐出側の圧力変動に対応して上記吸気調整弁を開閉させる制御に切換え、吐出側の圧力変動を抑制するようにしたことを特徴とする圧縮機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばインバータによる回転数制御が行われるモータを駆動部とする圧縮機の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平6-10876号公報に開示されているように、インバータにより給油式スクリュ圧縮機本体の駆動部であるモータの回転数制御を行うようにしたスクリュ圧縮機の運転方法は公知である。このスクリュ圧縮機は、前記給油式スクリュ圧縮機本体の吸込み側に吸込み絞り弁と、前記給油式スクリュ圧縮機本体の吐出側に圧力検出可能に設けられた圧力センサの他に、ＰＩ制御装置、圧力調整弁および前記インバータを含む容量制御系を備えている。
【０００３】
そして、上記運転方法によれば、前記圧力センサにより検出された圧力が高くなると、前記ＰＩ制御装置、前記インバータを介して前記モータの回転数を下げ、前記圧力が低くなると、逆に前記モータの回転数を上げる回転数制御により前記圧力を一定に保つ容量制御が行われる。ただし、前記モータの回転数を下げてゆき、前記インバータが過負荷によりトリップする直前になると、このインバータ、ＰＩ制御装置を用いた前記回転数制御を止め、この回転数制御から前記圧力調整弁を開とし、前記圧力が高くなると、吸込み絞り弁の開度を小さくし、前記圧力が低くなると、前記開度を大きくする吸気調整により圧力を一定に保つ容量制御に切換えられる。そして、斯かる運転方法により、省エネ等が図られている。
【０００４】
また、スクリュ圧縮機本体の吸込み側に吸気調整弁と、吐出側に放気弁とを備え、吐出側の圧力が高くなると前記吸気調整弁を閉、前記放気弁を開とし、逆に吐出側の圧力が低くなると前記吸気調整弁を開、前記放気弁を閉とするロード・アンロード制御運転による容量調整を行うスクリュ圧縮機の運転方法も従来より採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平6-10876号公報に開示されたスクリュ圧縮機の運転方法の場合、吐出側の圧力が高くなると、前記インバータがトリップする直前まで前記モータの回転数は下げられて行くようになっている。このため、この回転数が低下し過ぎることがあり、この場合、スクリュ圧縮機本体内で圧縮されるガスの吸込み側への漏れ量が増大し、圧縮効率が低下するという問題が生じる。この漏れ量の増大は、スクリュロータ間、スクリュロータとロータ室壁部との間の隙間が油シールされる給油式スクリュ圧縮機に比して、前記油シールがなされない無給油式スクリュ圧縮機の場合には、特に顕著である。また、前記漏れ量の増大に伴って、吐出側での異常な温度上昇が生じるという問題もある。
【０００６】
一方、前述したロード・アンロード制御運転を行うスクリュ圧縮機の運転方法の場合、メカニカルロスが大きく、消費動力を考えた場合、効率が悪いという問題がある。
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、圧縮効率の向上、吐出側での異常な温度上昇の防止、動力ロスの低減を可能とした圧縮機の運転方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第一発明は、圧縮機本体と、吸込み側に吸気調整弁と、吐出側に圧力検出可能に設けられた圧力センサと、この圧力センサからの検出圧力を示す圧力信号に基づき上記圧縮機本体を駆動するモータの回転数を制御するための制御信号を出力する制御部とを備えた圧縮機の運転方法において、上記回転数が上記圧縮機本体における低圧側への圧縮ガスの漏れ量の増大による圧縮効率の低下の問題を回避するために予め定めた設定値よりも大きい場合には、上記吸気調整弁を開とし、上記制御部から予め設定した目標圧力に対する上記検出圧力の偏差を打消すための制御信号を出力し、上記回転数を制御し、上記回転数が小さくなり、上記設定値に達した場合には、上記回転数の制御を停止し、吐出側の圧力変動に対応して上記吸気調整弁を開閉させる制御に切換え、吐出側の圧力変動を抑制するようにした。
【０００８】
また、第二発明によれば、第一発明の構成に加えて、上記目標圧力の値よりも大きい第一圧力閾値と上記目標圧力の値よりも大きく、上記第一圧力閾値よりも小さい第二圧力閾値を予め設定しておき、上記吸気調整弁を開閉させて制御する場合に、上記吸気調整弁を開とした状態下で上記検出圧力が上昇してゆき、上記第一圧力閾値に達すると上記吸気調整弁を閉とし、上記吸気調整弁を閉とした状態下で上記検出圧力が降下してゆき、上記第二圧力閾値に達すると上記吸気調整弁を開とするようにした。
【０００９】
【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、本発明に係る運転方法が適用される圧縮機１、例えばスクリュ圧縮機を示し、この圧縮機１は無給油式圧縮機本体１１、その吸込み側に吸気調整弁１２を介在させた吸込流路１３、吐出側に逆止弁１４を介在させた吐出流路１５が接続している。逆止弁１４の一次側における吐出流路１５の部分からは、放気弁１６を介在させた放気流路１７が分岐し、逆止弁１４の二次側における吐出流路１５の部分には、この部分における圧力を検出する圧力センサ１８が設けられている。放気流路１７のガスは吸気調整弁１２を介して放出される。また、無給油式圧縮機本体１１は電力供給源１９からインバータ２０を介して電力供給を受けるモータ２１により駆動される。
【００１０】
圧力センサ１８により検出された圧力を示す圧力信号は制御部２２に入力され、制御部２２は、例えばＰＩＤ制御回路を備え、上記圧力信号および予め設定された目標圧力に基づき制御部２２からインバータ２０に制御信号が出力され。そして、以下に詳述するように、モータ２１の回転数制御により吐出側の圧力変動を抑制するための圧縮機１の容量制御が行われる。
【００１１】
次に、圧縮機１に適用される本発明に係る運転方法について説明する。
圧縮機１は、吸気調整弁１２を開、放気弁１６を閉とした状態下で起動され、吐出流路１５に圧縮ガスが送り出される。圧力センサ１８による検出圧力は、例えば起動時にモータ回転数が増大してゆく際および逆止弁１４の二次側での圧縮ガス需要の減少時には、上昇傾向を示し、逆に前記圧縮ガス需要の増大時には、降下傾向を示すことになる。
圧力センサ１８からの圧力信号を受けた制御部２２は、吐出側の圧力を一定に保つように例えばＰＩＤ制御を行うように形成され、圧力センサ１８による検出圧力と目標圧力との差圧を算出し、検出圧力が目標圧力以下の場合、上記モータ回転数を上記差圧の絶対値に比例した値だけ増大させるように、インバータ２０に制御信号を出力する。
【００１２】
また、上記モータ回転数が予め定めた値、例えば定格回転数の５０％の値以上保たれている場合において、上記検出圧力が目標圧力よりも高い場合、上記モータ回転数を上記差圧の絶対値に比例した値だけ減少させるように、制御信号をインバータ２０に出力する。
以上は、インバータ２０を用いた回転数制御が行われる場合である。
【００１３】
これに対して、上記モータ回転数が予め定めた下限値、例えば定格回転数の５０％の値まで減少した場合、上記モータ回転数の過度な減少による無給油式圧縮機本体１１における低圧側への圧縮ガスの漏れ量の増大による圧縮効率の低下等の問題を回避するために、このモータ回転数はそのまま上記下限値に維持され、吸気調整弁１２を用いた制御に切換えられる。即ち、検出圧力が目標圧力以下の場合、吸気調整弁１２を開として、吐出圧力を上げるようにし、逆に上記検出圧力が目標圧力よりも高い場合、吸気調整弁１２は閉として、吐出圧力を下げるようにする。
このように、上記モータ回転数が予め定めた下限値まで減少した場合には、吸気調整弁１２の開閉による制御、即ちロード・アンロード制御が行われる。
【００１４】
ところで、吸気調整弁１２は、無給油式圧縮機本体１１の吸込み側が真空状態（大気圧よりも低圧の状態）になるのを防ぐために、このロード・アンロード制御下で、閉とされた場合においても、完全に吸込みガスの流量が零になるのではなく、僅かな流量は維持される絞り状態になる構造を有するのが望ましい。また、吐出側の圧力上昇の速度が大きい場合、放気弁１６を開としてここから吐出側の圧縮ガスを放出し、吐出流路１５における圧力の異常上昇が阻止される。
さらに、制御部２２がＰＩＤ制御を行うものである場合、積分リミットを設けるのが好ましい。この積分リミットを設けない場合には、圧力が目標圧力を下まわり、インバータ２０による回転数制御へ復帰する際に、モータの回転数が上昇するまで時間がかかり、圧力低下を招き、運転が不安定になるおそれがあるが、積分リミットを設けることにより斯かる不具合は回避できる。
【００１５】
図２は、圧縮機の駆動部であるモータの定格回転数に対する回転数比（％）とモータの消費動力との関係を示したものである。図中領域Iにおける実線が本発明に係る圧縮機１における上記回転数制御の場合で、領域IIにおける一点鎖線が同じく上記ロード・アンロード制御の場合のそれぞれにおける上記関係、二点鎖線が従来より広く採用されているロード・アンロード制御の場合における上記関係を表し、横軸上のＡは上記下限値、例えば５０（％）を表している。そして、この図２は本発明に係る運転によれば、従来の運転方法に比して、矢印Ｂで示す量だけ動力節減されることを示している。
【００１６】
ところで、吸気調整弁１２を開閉させる制御を行う場合、吸気調整弁１２のハンチングが生じるのを防止する必要がある。このため、上記目標圧力の値ＰCよりも大きい第一圧力閾値ＰHと上記目標圧力の値ＰCよりも大きく、上記第一圧力閾値ＰHよりも小さい第二圧力閾値ＰLを予め設定しておく。そして、吸気調整弁１２を開とした状態下で、図３に示すように、吐出側の圧力が上昇してゆき、第一圧力閾値ＰHに達すると吸気調整弁１２を閉とし、吸気調整弁１２を閉とした状態下で、吐出側の圧力が降下してゆき、第二圧力閾値ＰLに達すると吸気調整弁１２を開とするようにする。このように、吸気調整弁１２の開閉を切換える圧力間にヒステリシスループが形成されるようにすることにより上記ハンチングが防止される。
【００１７】
この場合、図４に示すように、吐出側の圧力は目標圧力ＰCではなく、上記第一圧力閾値ＰHと第二圧力閾値ＰLの間に保たれるように制御されるため、第二圧力閾値ＰLは上記目標圧力の値ＰCに近い値であるのが好ましい。
なお、本発明は、無給油式スクリュ圧縮機本体を備えた圧縮機に好適な運転方法であるが、適用対象をこれに限定するものではない。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、第一発明によれば、圧縮機本体と、吸込み側に吸気調整弁と、吐出側に圧力検出可能に設けられた圧力センサと、この圧力センサからの検出圧力を示す圧力信号に基づき上記圧縮機本体を駆動するモータの回転数を制御するための制御信号を出力する制御部とを備えた圧縮機の運転方法において、上記回転数が上記圧縮機本体における低圧側への圧縮ガスの漏れ量の増大による圧縮効率の低下の問題を回避するために予め定めた設定値よりも大きい場合には、上記吸気調整弁を開とし、上記制御部から予め設定した目標圧力に対する上記検出圧力の偏差を打消すための制御信号を出力し、上記回転数を制御し、上記回転数が小さくなり、上記設定値に達した場合には、上記回転数の制御を停止し、吐出側の圧力変動に対応して上記吸気調整弁を開閉させる制御に切換え、吐出側の圧力変動を抑制するようにしてある。
【００１９】
このため、上記モータの回転数を下げ過ぎることはなくなり、圧縮効率の向上、吐出側での異常な温度上昇の防止および動力ロスの低減が可能になるという効果を奏する。
【００２０】
また、第二発明によれば、上記目標圧力の値よりも大きい第一圧力閾値と上記目標圧力の値よりも大きく、上記第一圧力閾値よりも小さい第二圧力閾値を予め設定しておき、上記吸気調整弁を開閉させて制御する場合に、上記吸気調整弁を開とした状態下で上記検出圧力が上昇してゆき、上記第一圧力閾値に達すると上記吸気調整弁を閉とし、上記吸気調整弁を閉とした状態下で上記検出圧力が降下してゆき、上記第二圧力閾値に達すると上記吸気調整弁を開とするようにしてある。
【００２１】
このため、第一発明による効果に加えて、上記吸気調整弁の開閉動作に伴うハンチング現象を回避することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る運転方法が適用された圧縮機の全体構成を示す図である。
【図２】  本発明に係る運転方法による場合と従来の圧縮機の運転方法による場合におけるモータ回転数と消費動力との関係を示す図である。
【図３】  吸気調整弁の開閉切換えを行う圧力相互の関係を示す図である。
【図４】  本発明に係る運転方法による場合の吐出側における圧力変動の状態の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  圧縮機                    １１  無給油式圧縮機本体
１２  吸気調整弁              １３  吸込流路
１４  逆止弁                  １５  吐出流路
１６  放気弁                  １７  放気流路
１８  圧力センサ              １９  電力供給源
２０  インバータ              ２１  モータ
２２  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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