专利名称：螺旋式压缩机及其运转方法
技术领域：
本发明涉及螺旋式压缩机及其运转方法，这种压缩机是对压缩机主体的螺旋转子进行驱动的驱动马达的转速进行控制、将压缩气体供给到供给目标的。
背景技术：
作为已知的对构成压缩机主体的一对阴阳螺旋转子进行驱动的驱动马达的转速进行控制、将压缩气体供给到供给目标的螺旋式压缩机及其运转方法，有如图2的方框图所示的含有控制系统的螺旋式压缩机结构。
下面，一边参照图2一边说明上述现有例的螺旋式压缩机的构成。即、该现有例的螺旋式压缩机具有吸入过滤器1、经由吸入口(空气入口)21而将大气中的空气吸入的压缩机主体2、把从该压缩机主体2的排出口22排出的压缩气体(压缩空气)供给到未图示的空气供给目标的压缩空气供给流路3。下面、将上述压缩空气供给流路3中的比压缩机主体2的排出口22更靠近下游侧的部分简称为排出流路。
上述压缩机主体2的未图示的螺旋转子借助联轴节、由驱动马达6使其旋转。而该驱动马达6的运转，即、压缩机主体2的运转则由具有下述功能的控制器11和变换器12构成的马达控制部10进行；上述变换器12是输入从该控制器11输出的转速指令、将上述驱动马达6的转速控制成与基于被输入的转速指令而得的转速一致。符号7是表示将电力供给上述变换器12的电源，该电力使驱动马达6按转速指令的转速进行旋转。
在上述压缩空气供给流路3的上述压缩机主体2和油分离回收器之间设有压力检测传感器(压力检测机构)13，用于检测在压缩机主体2的压缩空间中被压缩、且从该压缩机主体2的排出口22排出的压缩空气的排出压力；从上述压力检测传感器13将排出压力Pd输入到上述马达控制部10的控制器11。而控制器11具有如下所述的功能，即、由输入的排出压力Pd、对驱动马达6的动力成为一定时能运转的最高转速Nmax进行运算，由于将被输入的设定压力Pc和上述排出压力Pd的偏差取为0，因而通过PID(比例积分微分)运算来算出转速NPID，在转速NPID＜转速Nmax时，将转速Nmax作为转速指令N而输出到用于对驱动压缩机主体2的驱动马达6进行控制的变换器12。
根据上述构成的螺旋式压缩机，不必设置高价的流量传感器、只设置通常用的压力检测传感器、基于该压力检测传感器所检测到的排出压力而对压缩机主体的转速进行控制，就能高精度地控制排出空气的压力和空气量(例如、参照特开2003-3975号公报)。
如上所述，在上述现有例的螺旋式压缩机中，在排出流路的压缩机主体的排出口附近，设置1个用于检测流过该部分的压缩气体压力的压力检测传感器，利用这1个压力检测传感器所检测的压力值而决定驱动马达的转速。
但是，在特开2003-3975号公报中，如上所述地记载着设有图中没有表示的油分离回收器那样、在通常的螺旋式压缩机的情况下，大多在排出流路的压缩机主体的排出口和压缩气体的最终供给的目标之间加装有各种各样的机器。
作为上述的机器种类，除了油分离回收器以外、还可例举阀、除湿器、或过滤器等。从压缩机主体的排出口经由这样的各种机器而供给到供给目标的压缩气体的压力因各种机器的流路阻力而形成压力损失，由此就形成比排出流路的压缩机主体排出口附近所检测的压力还低的低压。即、上述的设定压力Pc的值如果不将上述各种各样机器的流路阻力所引起的压力损失也考虑在内而进行适当的设定，则有这样的问题，即、很难使到达供给目标的压缩气体的压力是所希望的压力值。
由于机器种类而产生的压力损失是随着流过这些机器的压缩气体的流量(流速)而变化，因而上述设定压力Pc的值是很难适当地设定的。在设想最大的压力损失的基础上进行设定压力Pc的设定时，由于这种设定方法自然而然会产生过大的能量损失，因而从节省能量的观点出发、这种设定方法也是不好的。
即使将结构做成在排出流路的各种机器的下游侧附设一个压力检测传感器，利用它检测到的压力值来决定驱动马达的转速，也会有下述的问题，即、对随着流过各种机器的压缩气体的流量而变化的压力损失的值很难进行确定。因此，在利用设于排出流路的各种机器的下游侧的一个压力检测传感器所检测到的压力值来决定驱动马达的转速时，要用超过被排出的压缩气体的额定压力(不会给构成螺旋式压缩机的全部构件带来不合适的最大压力)的压力才能使螺旋式压缩机运转。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种螺旋式压缩机及其运转方法，更具体地说、是提供一种即使因加装在排出流路的压缩机主体排出口下游侧的机器种类而产生的压力损失发生变化、也能使到达供给目标的压缩气体的压力为所希望的压力，不会产生由于超出需要的压力上升而形成过大的能量损失或使构成零件不合适等问题的螺旋式压缩机及其运转方法。
本发明是鉴于上述的实际情况而作出的，为了解决上述问题、本发明采用的螺旋式压缩机是将压缩气体从压缩机主体的排出口、借助排出流路而供给到供给目标的螺旋压缩机，由下述的构件构成对构成压缩机主体的螺旋转子进行驱动的驱动马达；对上述驱动马达的转速进行控制的马达控制器；设置在上述排出流路的上述排出口附近、检测压缩气体的压力的第1压力检测机构；设置在上述排出流路上比上述第1压力检测机构更接近上述供给目标的位置上、检测压缩气体的压力的第2压力检测机构；相当于上述第1压力检测机构和上述第2压力检测机构所检测的压力的信号所输入的运算机构；其中、上述运算机构基于上述第1压力检测机构所检测的第1压力、被设定的第1设定压力、上述第2压力检测机构所检测的第2压力和被设定的第2设定压力，优先进行以使上述第1压力不超过上述第1设定压力为目标的控制，同时使上述第2压力与上述第2设定压力一致地对上述驱动马达的转速进行运算，以上述驱动马达以该转速进行旋转的方式将控制信号输出到上述马达控制部。
其中，所谓优先进行使第1压力不超过第1设定压力为目标的控制，同时使第2压力与第2设定压力一致地进行控制是指在第1压力不超过第1设定压力的情况下、将第2压力控制成与第2设定压力一致，在第1压力要超过第1设定压力的情况下、比第2压力的控制更优先地将第1压力控制成不超过第1设定压力。
在上述本发明的螺旋式压缩机中，上述运算机构基于上述第1压力和第1设定压力而对上述驱动马达的第1转速进行运算，同时基于上述第2压力和第2设定压力而对上述驱动马达的第2转速进行运算，而且、以上述的第1转速和上述第2转速中的较低一方的转速使上述驱动马达旋转地将控制信号输出到上述马达控制部。
在上述本发明的螺旋式压缩机中，可设置与上述运算机构相连接的开关机构，通过该开关机构的操作能够变更上述第1设定压力和/或上述第2设定压力中。
本发明的螺旋式压缩机的运转方法采用的是对构成压缩机主体的螺旋转子进行驱动的驱动马达的转速进行控制、从上述压缩机主体的排出口经由排出流路而将压缩气体供给到供给目标的螺旋式压缩机的运转方法，检测上述排出流路的上述排出口附近的压缩气体的压力并作为第1压力；检测上述排出流路上比上述第1压力的检测位置更靠近上述供给目标的位置上的压缩气体的压力并作为第2压力；在上述第1压力不超过上述第1设定压力的范围内、使上述第2压力与上述第2设定压力一致地控制上述驱动马达的转速。
在上述本发明的螺旋式压缩机的运转方法中，可基于上述第1压力和上述第1设定压力求出上述驱动马达的第1转速；基于上述第2压力和上述第2设定压力求出上述驱动马达的第2转速，以上述第1转速和上述第2转速中的较低一方的转速控制上述驱动马达的转速。
在上述本发明的螺旋式压缩机的运转方法中，优选地使上述第1设定压力为上述压缩机主体的额定压力，使上述第2设定压力为供给目标所要求的任意的压力。
图1是表示本发明实施方式的含有控制系统的油冷式螺旋式压缩机结构的方框图。
图2是表示现有例的含有控制系统的油冷式螺旋式压缩机结构的方框图。
具体实施例方式
下面，参照着附图来说明实施本发明的螺旋式压缩机的运转方法的螺旋式压缩机。图1是表示含有控制系统的油冷式螺旋式压缩机结构的方框图。由于本实施方式的螺旋式压缩机与现有例的螺旋式压缩机有许多结构都是一致的，因而相同的(除了设置在压缩机主体排出口附近的压力检测传感器13以外)部分都用相同的符号加以说明。
即、本实施方式的螺旋式压缩机备有吸入过滤器1、经由吸入口(空气入口)21而将大气中的空气吸入的压缩机主体2、把从该压缩机主体2的排出口22排出的压缩气体(压缩空气)供给到未图示的空气供给目标的压缩空气供给流路3。上述压缩机主体2的未图示的螺旋转子是借助联轴节、由驱动马达6使其旋转。而该驱动马达6的运转，即、压缩机主体2的运转是由具有下述功能的控制器11和变换器12构成的马达控制部10加以控制地进行的；上述变换器12是输入从该控制器11输出的转速指令、旋转上述驱动马达6以使其转速与基于输入的转速指令所得的转速一致。符号7是表示将电力供给上述变换器12的电源，该电力使驱动马达6按转速指令的转速而旋转。
从上述压缩机主体2的排出口22延伸到供给目标的排出流路上、加装着阀30、除湿器31、过滤器32等各种机器。而且在排出流路的压缩机主体2的排出口22附近位置、即在压缩机主体2的排出口22和阀30之间设置着第1压力检测传感器33(该第1压力检测传感器相当于现有例的压力检测传感器13)，其用于检测在该部分上流过的压缩气体的压力、作为第1压力检测机构。而且，在排出流路的、比上述第1压力检测传感器33更靠近空气供给目标的位置上设置着第2压力检测传感器34，其用于检测在该部分上流过的压缩气体的压力。而从上述压力检测传感器33、34输出的与检测压力相当的信号则分别输入到上述马达控制部10的控制器11。
上述控制器11具有这样的功能，即、借助PID运算、根据上述第1压力检测传感器33检测的、而且从该第1压力检测传感器33输入的压缩气体的第1压力(排出压力)Pd、算出使设定的第1设定压力SV1和上述第1压力Pd的偏差为0的驱动马达6的第1转速N1。
上述控制器11还具有这样的功能，即、借助PID运算、根据上述第2压力检测传感器34检测的、而且从该第2压力检测传感器34输入的压缩气体的第2压力Plin，算出使设定的第2设定压力SV2和上述第2压力Plin的偏差为0的驱动马达6的第2转速N2。此外，上述控制器11还具有这样的机能，即、借助PID运算、对算出的各个转速N1、N2的大小进行比较运算，而且根据它们的比较结果，将转速指令输出到变换器12，由此对驱动马达6的转速进行控制。
在上述控制器11上连接着未图示的开关机构。
螺旋式压缩机的使用者能借助对上述开关机构的操作，将上述第2设定压力SV2变更成供给目标所要求的任意压力。但是、与压缩机主体2的能力相当的规格范围的压力是被规定了的，不能用上述开关机构将上述第2设定压力SV2变更成超过该规格范围的压力上限。在这里，第1设定压力SV1是作成不能由开关机构的操作而变更的、是预先在上述控制器11的内部、被固定地设定为压缩机主体2的额定压力。
如果按照由控制器11、借助PID运算而算出的上述第1转速N1运转压缩机主体2，则输入到控制器11的上述第1压力Pd就接近被设定的上述第1设定压力SV1、即接近上述的压缩机主体2的额定压力、并被调整成相同的值。另一方面，如果按照由控制器11、借助PID运算而算出的上述第2转速N2运转压缩机主体2，则输入到控制器11的上述第2压力Plin就接近使用者设定的任意压力、而且接近压缩机主体2规格范围的压力的第2设定压力SV2、并被调整成相同的值。
于是，各种机器的压力损失和第2压力检测传感器34检测的第2压力Plin之和被限制为不大于额定压力、第2转速的一方就比第1转速N1小。
这样，根据本实施方式的螺旋式压缩机，上述控制器11对由PID运算而算出的第1转速N1和第2转速N2的大小进行比较运算，使驱动马达6根据这些第1转速N1和第2转速N2中的较低一方的转速进行旋转地将旋转指令输出到变换器12。这时，如果在螺旋式压缩机的规格范围内，由于驱动马达6是以比第1转速N1小的第2转速N2进行旋转，因而对使用者来说、能将最重要的第2压力保持在所希望的压力值地使压缩机进行运转、能防止由压力损失的变化而形成的、由压缩机的过负荷所引起的故障。
在现有例的螺旋式压缩机中，由于各种机器的压力损失会因时效的因素而变化和由负荷状态而发生变化，因而是预先测定变化的范围、预先设定成比必要的压力还高的压力。但如果采用本实施方式的螺旋式压缩机，由于只要在规格范围之内、就能将第2压力控制成在所希望范围内的一定压力，因而能将压力的设定下降到所需要的最小限度，由此能节省能量。
但是，有时各种机器的压力损失和由第2压力检测传感器34检测的第2压力Plin之和大于额定压力。这种场合下，由于第1转速N1当然比第2转速N2小，因而驱动马达6就由变换器12的转速指令、以第1转速N1进行旋转。这时，由于第1压力没有超过压缩机主体2的额定压力，因而能防止由螺旋式压缩机的过负荷而引起的故障，而对使用者来说、不能将最重要的第2压力保持成所希望的压力值地使压缩机进行运转。但是，经过检查流路阻力增大的各种机器、即不管发生任何故障的各种机器，同时根据需要进行适当维修，这个问题就可以解决。
在本发明的控制器11内进行的控制运算并不局限于上面所述的方式。主要是在优先进行以第1压力不超过第1设定压力为目标的控制的同时、只要进行使第2压力与第2设定压力一致的控制即可。即、在第1压力不超过第1设定压力的情况下，使第2压力与第2设定压力一致地进行控制；在第1压力超过第1设定压力的情况下，比第2压力控制更优先地进行使第1压力不超过第1设定压力的控制。
譬如，先求出上述的第2转速N2，在上述第1压力Pd是上述第1设定压力SV1以下的情况下，将N2原封不动地作为相对于变换器12的转速指令；在上述第1压力Pd超过上述第1设定压力SV1的情况下，可用下列的公式求出相对于变换器12的转速指令N。
N＝N2-{与(Pd-SV1)有关的PI运算值}例如在SV1-Pd大于规定值的情况下(即、Pd与SV1相比、Pd是充分小的情况)，可对上述的第2转速N2进行运算之后，将其作为对变换器12的转速指令；在SV1-Pd小于规定的值时(即、Pd接近SV1、或Pd超过SV1的情况)，可对上述的第2转速N2进行运算之后，将其作为对变换器12的转速指令。
在上面的说明中，第1设定压力SV1是不因开关机构的操作而变更，是在上述控制器11的内部、预先固定地设定的压缩机主体的额定压力，但本发明并不局限于这种方式。
第1设定压力SV1也可以是与第2设定压力SV2同样地由开关机构的操作而变更的。
上面、对这种结构方式进行了说明，即、在排出流路的压缩机主体2的排出口22和第1压力检测传感器33的设置位置之间没有安装任何机器，但本发明并不局限于这种方式。这是因为如果没有特别压力损失的各种机器、压力损失不是取决于压缩气体流量地保持一定的各种机器、或者是预先能把握压力损失随着压缩气体的流量而变化的大小的各种机器，都可以加装在排出流路的排出口22和第1压力检测传感器33的设置位置之间。而且、只要是上述的各种机器，都可以加装在排出流路的第2压力检测传感器34的设置位置和供给目标之间。
如上面详细说明的那样，根据本发明的螺旋式压缩机及其控制方法，即使因加装在从压缩机主体的排出口延伸到供给目标的排出流路的排出口下游侧上的机器种类而产生的压力损失发生变化，也能使到达供给目标的压缩气体的压力保持在所希望的压力值。由于能防止超过需要的压力上升，所以能防止过大的能量损失或因机器种类而发生故障。
权利要求
1.一种螺旋式压缩机，将压缩气体从压缩机主体的排出口经由排出流路而供给到供给目标，其特征在于，由下述的构件构成对构成压缩机主体的螺旋转子进行驱动的驱动马达；对上述驱动马达的转速进行控制的马达控制部；设置在上述排出流路的上述排出口附近、检测压缩气体的压力的第1压力检测机构；设置在上述排出流路上比上述第1压力检测机构更接近上述供给目标的位置上、检测压缩气体的压力的第2压力检测机构；相当于上述第1压力检测机构和上述第2压力检测机构所检测的压力的信号所输入的运算机构；其中、上述运算机构基于上述第1压力检测机构所检测的第1压力、被设定的第1设定压力、上述第2压力检测机构所检测的第2压力和被设定的第2设定压力，优先进行以使上述第1压力不超过上述第1设定压力为目标的控制，同时使上述第2压力与上述第2设定压力一致地对上述驱动马达的转速进行运算，以上述驱动马达以该转速进行旋转的方式将控制信号输出到上述马达控制部。
2.如权利要求1所述的螺旋式压缩机，其特征在于，上述运算机构基于上述第1压力和第1设定压力而对上述驱动马达的第1转速进行运算，同时基于上述第2压力和第2设定压力而对上述驱动马达的第2转速进行运算，而且、以上述的第1转速和上述第2转速中的较低一方的转速使上述驱动马达旋转地将控制信号输出到上述马达控制部。
3.如权利要求1所述的螺旋式压缩机，其特征在于，设置与上述运算机构相连接的开关机构，通过该开关机构的操作能够变更上述第1设定压力和上述第2设定压力中的至少一方。
4.如权利要求1所述的螺旋式压缩机，其特征在于，在上述排出流路中，在设有上述第1压力检测机构的部位和设有上述第2压力检测机构的部位之间加装有产生压力损失的机器。
5.一种螺旋式压缩机的运转方法，对驱动构成压缩机主体的螺旋转子的驱动马达的转速进行控制、从上述压缩机主体的排出口经由排出流路而将压缩气体供给到供给目标的螺旋式压缩机的运转方法，其特征在于，检测上述排出流路的上述排出口附近的压缩气体的压力并作为第1压力；检测上述排出流路上比上述第1压力的检测位置更靠近上述供给目标的位置上的压缩气体的压力并作为第2压力；在上述第1压力不超过上述第1设定压力的范围内、使上述第2压力与上述第2设定压力一致地控制上述驱动马达的转速。
6.如权利要求5所述的螺旋式压缩机的运转方法，其特征在于，基于上述第1压力和上述第1设定压力求出上述驱动马达的第1转速；基于上述第2压力和上述第2设定压力求出上述驱动马达的第2转速，以上述第1转速和上述第2转速中的较低一方的转速控制上述驱动马达的转速。
7.如权利要求6所述的螺旋式压缩机的运转方法，其特征在于，使上述第1设定压力为上述压缩机主体的额定压力，使上述第2设定压力为供给目标所要求的任意的压力。
全文摘要
本发明的螺旋式压缩机设有控制器，基于设在排出流路的靠近压缩机主体排出口的第1压力检测传感器检测的第1压力和第1设定压力对驱动马达的第1转速进行运算；基于设在上述排出流路的供给目标的第2压力检测传感器检测的第2压力和第2设定压力对驱动马达的第2转速进行运算；对由运算而算出的第1转速和第2转速的大小进行比较，将以小的一方的转速使驱动马达旋转的转速指令输出到控制驱动马达转速的变换器。采用这种结构，即使因加装在排出流路的螺旋式压缩机排出口下游侧的机器种类使压力损失发生变化、也能将到达供给目标的压缩空气的压力保持在所希望的压力值，而且防止由超过需要的压力上升而引起的螺旋式压缩机的损伤。
文档编号F04C28/00GK1526953SQ200410007900
公开日2004年9月8日 申请日期2004年3月3日 优先权日2003年3月3日
发明者中村元 申请人:株式会社神户制钢所