CN102927011B - 压缩装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种压缩装置，能够柔性地对应使用条件的变更。该压缩装置包括：收纳被驱动旋转的转子的压缩机本体；与压缩机本体的吸入口连接且设置有吸入调节阀的吸入流路；与压缩机本体的排出口连接且设置有排出压力传感器的排出流路；将转子的转速设定为设定转速的转速设定机构（5）；控制吸入调节阀（8）以便基于排出压力传感器所检测到的排出压力而将排出流路的压力维持为设定压力的阀控制机构；以及基于用户选择的条件而确定设定转速以及设定压力的控制装置。

Description

压缩装置
技术领域
本发明涉及一种压缩装置。
背景技术
如在日本特开平1-313694号中记载的那样，公知有具有下述构成的压缩机，其经由作为驱动机的马达等、及带轮和带、或基于大小的齿轮的组合的增速机、减速机而驱动由阴阳一对的螺杆转子等构成的压缩机转子旋转。
在该压缩装置中，组件的内部利用分隔壁而被区分为两个空间。在第1侧的内部空间中收纳压缩机本体、经由带轮以及带而驱动压缩机本体的螺杆转子的马达、以及油分离回收器，在第2侧的内部空间中，配设有安装于马达的输出轴的西洛克风扇、二次冷却器以及油冷却器。而且，在第1侧的内部空间的外壁上设置空气入口，在分隔壁上设置用于令空气从第1侧的内部空间向第2侧的内部空间流动的贯通孔。
在这样的压缩装置中，为了调节转速，需要变更带轮的直径及带的形状、或者齿轮比等（即，进行带轮、带、或者齿轮的部件的更换作业），该作业需要时间。因而，在这样的压缩机中，频繁地改变像压缩空气的供给对象的规格那样的压缩机的使用条件是不现实的。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种压缩装置，在驱动阴阳一对的螺杆转子等的压缩机转子旋转的压缩装置中，能够柔性地对应使用条件的变更。
为了解决上述课题，本发明的压缩装置包括：收纳被驱动旋转的转子的压缩机本体；与上述压缩机本体的吸入口连接的吸入流路；设置于上述吸入流路的吸入调节阀；与上述压缩机本体的排出口连接的排出流路；设置于上述排出流路的排出压力传感器；将上述转子的转速确定为设定转速的转速设定机构；控制上述吸入调节阀以便基于上述排出压力传感器所检测到的排出压力而将上述排出流路的压力维持为设定压力的阀控制机构；以及设定上述设定转速并发送给上述转速设定机构、设定上述设定压力并发送给上述阀控制机构的控制装置，在此，上述控制装置存储多个由上述设定转速的值以及上述设定压力的值的组构成的运转条件，对应于从多个上述运转条件中选择的运转条件而设定上述设定转速以及上述设定压力。
根据该构成，基于对应于被选择的运转条件的转速以及排出压力，利用转速设定机构设定压缩机本体的容量，利用阀控制机构令排出压力与设定条件正确地一致。因此，无需由于使用条件的变更而更换部件等，能够容易地改变使用条件。
在本发明的压缩装置中，上述设定转速也可以固定为与被选择的上述条件对应的设定转速。
或者，在本发明的压缩装置中，上述控制装置也可以对应于上述吸入调节阀的开度状态，以与被选择的上述条件对应的设定转速作为基准而令上述设定转速增减。根据该构成，能够利用吸入调节阀将令排出降低的时间（在无负荷状态下运转的时间）保持为适当的比例，能量效率变高（能够降低消耗动力)，并且能够与负荷的变动对应。
此外，在本发明的压缩装置中，上述吸入调节阀是或为全闭状态或为全开状态的切换阀，上述控制装置与上述吸入调节阀为全闭状态的时间在每单位时间中所占的比率而对应增减上述设定转速。
根据该构成，利用吸入调节阀将令排出降低的时间（在无负荷状态下运转的时间）保持为适当的比例，所以能量效率高（能够降低消耗动力），并且能够与负荷的变动对应。
此外，在本发明的压缩装置中，上述控制装置也可以为，上述吸入调节阀为全闭状态的时间在每单位时间中所占的比率即全闭比大于既定的上限比率时，令上述设定转速减小第1的既定量，在上述全闭比小于既定的下限比率时，令上述设定转速增加第2的既定量。
根据该构成，设定转速的运算变得简单，能够令控制装置低价。
此外，在本发明的压缩装置中，上述控制装置也可以基于用户的输入而确定上述设定转速的初始值，在上述设定转速为上述初始值以上时，令上述设定转速不增加。
根据该构成，在实际的负荷超过了用户选择的使用条件时，压缩装置的输出不随着上升，所以消费动力不会大于用户选择的使用条件中想定的最大动力。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的压缩装置的构成图。
图2是表示图1的压缩装置的设定条件的表。
图3是本发明的第2实施方式的压缩装置的构成图。
图4是例示图3的压缩装置的排出压力和吸入调节阀的变动的图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。图1表示本发明的第1实施方式的压缩装置的构成。本实施方式的压缩装置具有：收纳相互啮合的阴阳一对的螺杆转子并利用螺杆转子压缩空气的压缩机本体1、与压缩机本体1的吸入口连接的吸入流路2、和与压缩机本体1的排出口连接的排出流路3。
压缩机本体1的螺杆转子被马达6驱动旋转，所述马达6与交流电源4连接且能够利用变换器（转速设定机构）5而设定转速。在吸入流路2上设置有空气滤清器7和吸入调节阀8。在排出流路3上设置有排出压力传感器9和二次冷却器10。
吸入调节阀8能够利用PID控制器（阀控制机构）11而调节开度。具体而言，PID控制器11基于排出压传感器9所检测到的排出压力Pd而对吸入调节阀8的开度进行PID控制，以便将排出流路3的压力维持为既定的设定压力Pd_set。
基于变换器5的螺杆转子的设定转速Rev_set(变换器5的设定频率）以及PID控制器11的设定压力Pd_set由控制装置12确定。控制装置12具有含有微处理器的运算部13、用户（操作员）能够进行输入的键盘以及开关这样的输入部14、显示器这样的显示部15。
在本实施方式中，控制装置12按照图2所示的表而确定设定转速Rev_set以及设定压力Pd_set。运算部13中预先存储有图2所示的数据。用户在输入部14中选择图示的三个条件的某个（条件1、条件2或者条件3）。图示的排出空气量是在各条件下能够供给的空气量的大致标准，是用户选择条件时用作参考的，与压缩装置的控制无关。
设定转速Rev_set被设定为在排出压力Pd为设定压力Pd_set时压缩机本体1能够充分地确保图示的排出空气量的转速。PID控制器11通过调节吸入调节阀8的开度而调节压缩机本体1的吸入口的空气的压力，令排出压力Pd变为设定压力Pd_set。
这样一来，本实施方式的压缩装置仅通过向控制装置12的输入就能够变更排出压力及排出空气量。即，在以往，为了对应于压缩空气的供给对象的规格的变更（压缩机的使用条件的变更）而调节（变更）转速，需要进行带轮、带、或者齿轮的部件的更换作业，或者装备大型的机械性的变速机构，但是根据本实施方式的压缩装置，无需上述的更换作业，仅通过向控制装置12的输入就能够对应于压缩空气的供给对象的规格的变更。此外，动力的传递机构中不需要带轮、带、或者齿轮的部件，代替这些而如后所述，能够采用结构比较简单的低价的变换器。
在本实施方式中，变换器5只要将设定转速Rev_set设定为图2中设定的转速的某个即可，无需频繁地变更设定转速Rev_set的值。因而，变换器5能够采用结构比较简单且低价的变换器。此外，也可以代替变换器5和马达6的组合而采用变极马达和极数选择回路的组合等。
在本实施方式中，在控制装置12的内部存储有图2的表的数据，但也可以构成为将该数据存储于其他的装置（例如，主计算机），对应于条件的选择而将设定转速以及设定压力的值向控制装置12发信。此时，控制装置12与上述其他的装置组合的部件为本发明的控制装置的概念。
进而，图3表示本发明的第2实施方式的压缩装置的构成。在本实施方式的说明中，对于与第1实施方式相同的构成要素标注相同的符号，省略重复的说明。在本实施方式的压缩装置中，吸入调节阀是被切换为全闭以及全开的某状态的切换阀8a。因此，在本实施方式中，作为控制吸入调节阀8a的阀控制机构，使用进行高低控制的HI/LO控制器11a。
HI/LO控制器11a如图4所示，若排出压力Pd变为既定的上限压力Pd_set_H以上则关闭吸入调节阀8a而令压缩机本体1在无负荷状态下运转，若排出压力Pd变为既定的下限压力Pd_set_L以下则令吸入调节阀8a开放而令压缩机本体1在全负荷状态下运转。上限压力Pd_set_H以及下限压力Pd_set_L分别相对于用户选择的使用条件而预先设定。
在本实施方式中，变换器5的设定转速Rev_set借助控制装置12而时刻发生变化。设定转速Rev_set的初始值Rev_spec对应于用户选择的条件而分别被预先设定。该初始值Rev_spec也是被选择的使用条件的变换器5的设定转速Rev_set的上限值。
控制装置12计算在既定的单位时间△t之间吸入调节阀8a为全闭状态的时间（t1、t2、t3）的比率即全闭比tr=∑tn/△t。而且，控制装置12在全闭比tr大于既定的上限比率tr_H时，令设定转速Rev_set减少预先设定的第1既定值△R1，在全闭比tr小于既定的下限比率tr_L时，令设定转速Rev_set增加预先设定的第2既定值△R2。
在吸入调节阀8a全闭时，压缩机本体1不产生压缩空气，但是会消耗全负荷时的一部分（例如约20%）的动力。因而，为了令全闭比tr不会变得过大，将上限比率tr_H在能够控制的范围内设定得尽量小，从而能够降低压缩装置的消耗动力。
此外，在全闭比tr大于既定的上限比率tr_H时，令设定转速Rev_set减小预先设定的第1既定值△R1，从而减少此后的全闭比tr，即，能够减少在无负荷状态下运转的比例。相反地，在全闭比tr小于既定的下限比率tr_L时，令设定转速Rev_set增加预先设定的第2既定值△R2，从而即便在负荷增大时，也能够避免成为设定转速低的状态且吸入调节阀8a全开的状态，即避免成为没有进行该吸入调节阀8a的适当的高低控制的状态。即，在本实施方式中，将利用吸入调节阀令排出降低的时间（无负荷状态下运转的时间）保持为适当的比例，所以能够提高能量效率（能够降低消耗动力)且能够与负荷的变动对应。此外，设定转速的运算简单，所以能够令控制装置12低价。
此外，在本实施方式中，设定转速Rev_set的初始值Rev_spec是用户选择的使用条件下的最大转速。因而，控制装置12为，即便在全闭比tr小于既定的下限比率tr_L时，只要此时的设定转速Rev_set为初始值Rev_spec以上，则不使设定转速Rev_set进一步增加。由此，即便实际的负荷超过用户的预想而增大，压缩装置的消耗动力也只上升到被选择的使用条件决定的值（消费动力不会比由用户选择的使用条件中想定的最大动力还大)。
在不将初始值Rev_spec作为上限值使用时，也可以根据变换器及马达6的规格而分别确定设定转速Rev_set的上限值以及下限值。此时，初始值Rev_spec仅用于确定压缩装置的启动时的容量。
第1以及第2的既定值△R1、△R2优选对应于单位时间△t及压缩机本体1的额定转速等而预先选择最佳的值，并存储于控制装置12的运算部13。既定值△R1、△R2除了基于仿真计算，也可以根据经验以及实验来确定。
进而，也可以将第2实施方式的设定转速的调节方式应用于第1实施方式。此时，吸入调节阀的开度连续地变化，所以能够以例如下述的方式应用。即，控制装置12在既定的单位时间△t之间计算吸入调节阀8a的开度的积分值。而且，控制装置12在该开度的积分值小于既定的下限值时令设定转速Rev_set减少预先设定的第1既定值△R1，在该开度的积分值大于既定的上限值时，令设定转速Rev_set增加预先设定的第2既定值△R2。

Claims (4)

1.一种压缩装置，包括：
收纳被驱动旋转的转子的压缩机本体；
与上述压缩机本体的吸入口连接的吸入流路；
设置于上述吸入流路的吸入调节阀；
与上述压缩机本体的排出口连接的排出流路；
设置于上述排出流路的排出压力传感器；
将上述转子的转速确定为设定转速的转速设定机构；
控制上述吸入调节阀以便基于上述排出压力传感器所检测到的排出压力而将上述排出流路的压力维持为设定压力的阀控制机构；
以及设定上述设定转速并发送给上述转速设定机构、设定上述设定压力并发送给上述阀控制机构的控制装置，
在此，上述控制装置存储多个由上述设定转速的值以及上述设定压力的值的组构成的运转条件，对应于从多个上述运转条件中选择的运转条件而设定上述设定转速以及上述设定压力，
上述吸入调节阀开度连续地变化，
上述控制装置对应于上述吸入调节阀的开度，以与被选择的上述运转条件对应的设定转速作为基准而令上述设定转速增减。
2.一种压缩装置，包括：
收纳被驱动旋转的转子的压缩机本体；
与上述压缩机本体的吸入口连接的吸入流路；
设置于上述吸入流路的吸入调节阀；
与上述压缩机本体的排出口连接的排出流路；
设置于上述排出流路的排出压力传感器；
将上述转子的转速确定为设定转速的转速设定机构；
控制上述吸入调节阀以便基于上述排出压力传感器所检测到的排出压力而将上述排出流路的压力维持为设定压力的阀控制机构；
以及设定上述设定转速并发送给上述转速设定机构、设定上述设定压力并发送给上述阀控制机构的控制装置，
在此，上述控制装置存储多个由上述设定转速的值以及上述设定压力的值的组构成的运转条件，对应于从多个上述运转条件中选择的运转条件而设定上述设定转速以及上述设定压力，
上述吸入调节阀是或为全闭状态或为全开状态的切换阀，
上述控制装置与上述吸入调节阀为全闭状态的时间在每单位时间中所占的比率对应，以与被选择的上述运转条件对应的设定转速作为基准而令上述设定转速增减。
3.根据权利要求2所述的压缩装置，其特征在于，
上述控制装置为，上述吸入调节阀为全闭状态的时间在每单位时间中所占的比率即全闭比大于既定的上限比率时，令上述设定转速减小第1既定量，在上述全闭比小于既定的下限比率时，令上述设定转速增加第2既定量。
4.根据权利要求3所述的压缩装置，其特征在于，
上述控制装置为，在上述设定转速为预先确定的设定转速初始值以上时，不令上述设定转速增加。
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