CN118019908A - 供液式气体压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制再启动时的压缩机主体的排出侧温度的供液式气体压缩机。供油式空气压缩机(1)包括：由电动机(2)驱动的压缩机主体(3)；从自压缩机主体(3)排出的压缩空气分离油的分离器(6)；将由分离器(6)分离出的油向压缩机主体(3)的工作室供给的油供给系统(8)；设置于油供给系统(8)且使用由冷却风扇(13)产生的冷却风来冷却油的油冷却器(15)；和控制装置(9)。控制装置(9)在无负载运转的持续时间达到规定值时，停止电动机(2)和冷却风扇(13)。并且，基于排出侧压力传感器(14)的检测历史，预测再启动电动机(2)的恢复时刻，并且预测恢复时刻时的压缩机主体(3)的排出侧温度。在预测出的排出侧温度超过规定的允许值的情况下，先于电动机(2)将冷却风扇(13)再启动。

Description

供液式气体压缩机

技术领域

本发明涉及向工作室供给液体并压缩气体的供液式气体压缩机。

背景技术

专利文献1公开了作为供液式气体压缩机之一的供油式空气压缩机。专利文献1的供油式空气压缩机包括：电动机；压缩机主体，其由电动机驱动，一边向工作室供给油(液体)一边压缩空气(气体)；分离器，其从由压缩机主体排出的压缩空气(压缩气体)分离油；油供给系统(液体供给系统)，其将由分离器分离出的油向压缩机主体的工作室供给；冷却风扇；以及设置于油供给系统的油冷却器(液体冷却器)，其使用由冷却风扇产生的冷却风来冷却油。在压缩机主体的工作室中压缩空气时产生热，压缩空气的温度因该热而上升。利用供给到压缩机主体的工作室的油对压缩空气进行冷却，由此抑制压缩空气的温度。

专利文献1的供油式空气压缩机进一步具有：设置于压缩机主体的吸入侧的吸入节流阀；检测压缩机主体的排出侧压力的排出侧压力传感器；和控制电动机和吸入节流阀的控制装置。控制装置在电动机的驱动中，在由排出侧压力传感器检测出的排出侧压力上升至规定的上限值时，将吸入节流阀从打开状态切换为关闭状态而从负载运转切换为无负载运转。并且，在无负载运转的持续时间达到规定值时，停止电动机。之后，在由排出侧压力传感器检测出的排出侧压力下降到规定的下限值时，使电动机再启动，并且将吸入节流阀切换为打开状态而切换为负载运转。通过根据压缩机主体的排出侧压力进行无负载运转或停止，实现节能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2021-072708号公报

发明内容

发明要解决的课题

虽然在专利文献1中未明确记载，但控制装置例如以与电动机联动的方式控制冷却风扇。即，在无负载运转的持续时间达到规定值而电动机停止时，停止冷却风扇。另外，在由排出侧压力传感器检测出的排出侧压力下降至规定的下限值而电动机再启动时，再启动冷却风扇。

在电动机和冷却风扇的停止期间，不产生压缩热，油不被强制冷却。因此，仅通过自然散热将油的温度缓慢地减少，压缩机主体的排出侧温度也缓慢地减少。并且，例如如果电动机和冷却风扇的停止时间较短，则成为在油的温度和压缩机主体的排出侧温度没有充分下降的状态下将电动机再启动。并且，随着电动机的转速的增加，压缩机主体的产生热量急剧增加，所以压缩机主体的排出侧温度有可能变得过高。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其课题之一在于抑制再启动时的压缩机主体的排出侧温度。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，应用权利要求的范围所记载的结构。本发明包括多个用于解决上述课题的方案，若列举其一例，其包括：电动机；压缩机主体，其由上述电动机驱动，向工作室供给液体并且对气体进行压缩；设置于上述压缩机主体的吸入侧的吸入节流阀；从由上述压缩机主体排出的压缩气体中分离液体的分离器，将由上述分离器所分离的液体向上述压缩机主体的上述工作室供给的液体供给系统；冷却风扇；液体冷却器，其设置于上述液体供给系统，使用由上述冷却风扇产生的冷却风来冷却液体；检测上述压缩机主体的排出侧压力的排出侧压力传感器；和控制上述电动机、上述吸入节流阀和上述冷却风扇的控制装置，上述控制装置，在上述电动机的驱动中，在由上述排出侧压力传感器检测出的排出侧压力上升至规定的上限值时，控制上述吸入节流阀，从负载运转切换为无负载运转，在上述无负载运转的持续时间达到规定值时，使上述电动机停止，之后，在由上述排出侧压力传感器检测出的排出侧压力下降至规定的下限值时，使上述电动机再启动，并且控制上述吸入节流阀而切换为上述负载运转，在上升供液式气体压缩机中，上述控制装置，在上述无负载运转的持续时间达到上述规定值而上述电动机停止时，停止上述冷却风扇，基于在上述电动机的停止期间或者上述无负载运转期间的上述排出侧压力传感器的检测历史，预测上述压缩机主体的排出侧压力下降至上述规定的下限值而上述电动机再启动的恢复时刻，并且预测将上述冷却风扇停止至上述恢复时刻的情况下的、上述恢复时刻时的上述压缩机主体的排出侧温度，在预测出的排出侧温度为规定的允许值以下的情况下，继续上述冷却风扇的停止，在预测出的排出侧温度超过上述规定的允许值的情况下，先于上述电动机将上述冷却风扇再启动。

发明效果

根据本发明，能够抑制再启动时的压缩机主体的排出侧温度。

此外，上述以外的课题、结构以及效果通过以下的说明能够更加明确。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的供油式空气压缩机的结构的概略图。

图2是表示本发明的第1实施方式的吸入节流阀的控制顺序的流程图。

图3是表示本发明的第1实施方式的电动机和冷却风扇的控制顺序的流程图。

图4是表示本发明的第1实施方式的电动机和冷却风扇的动作以及压缩机主体的排出侧压力和排出侧温度的变化的时序图。

图5是表示本发明的第1变形例的供油式空气压缩机的结构的概略图。

图6是表示本发明的第2实施方式的电动机和冷却风扇的控制顺序的流程图。

图7是表示本发明的第2实施方式的电动机和冷却风扇的动作以及压缩机主体的排出侧压力和排出侧温度的变化的时序图。

图8是表示本发明的第2变形例的电动机和冷却风扇的控制顺序的流程图。

具体实施方式

参照附图对本发明的第1实施方式进行说明。

图1是表示本实施方式的供油式空气压缩机的结构的概略图。

本实施方式的供油式空气压缩机1(以下，简称为压缩机1)包括：电动机2；压缩机主体3，其由电动机2驱动，一边向工作室供给油(液体)一边压缩空气(气体)；设置于压缩机主体3的吸入侧的空气过滤器4和吸入节流阀5；从由压缩机主体3排出的压缩空气(压缩气体)中分离油的分离器6；将由分离器6分离出的压缩空气向压缩机1的外部供给的压缩空气供给系统7(压缩气体供给系统)；将由分离器6分离出的油向压缩机主体3的工作室供给的油供给系统8(液体供给系统)；和控制装置9。另外，压缩机1作为将上述器件收纳在壳体内的组件构成。

压缩机主体3例如具有相互啮合的阴阳一对的螺杆转子和收纳螺杆转子的壳体，在螺杆转子的齿槽中形成有多个工作室。各工作室随着转子的旋转而在转子的轴向上移动，并且依次进行吸入空气的吸入过程、压缩空气的压缩过程和排出压缩空气的排出过程。在压缩机主体3与分离器6之间设置有排出侧温度传感器10。排出侧温度传感器10检测压缩机主体3的排出侧温度并向控制装置9输出。

压缩空气供给系统7包括调压止回阀11和配置于调压止回阀11的下游侧的后冷却器12(压缩气体冷却器)。后冷却器12利用由冷却风扇13产生的冷却风对压缩空气进行冷却。在后冷却器12的下游侧设置有排出侧压力传感器14。排出侧压力传感器14检测压缩机主体3的排出侧压力并向控制装置9输出。

油供给系统8利用分离器6与压缩机主体3的工作室的压力差，向压缩机主体3的工作室供给油。油供给系统8包括：油冷却器15(液体冷却器)；将油冷却器15旁通的旁通路径16；根据油的温度来调节油冷却器15的分流比和旁通路径16的分流比的温度调节阀17；和配置于比来自油冷却器15的油与来自旁通路径16的油合流的合流部靠下游侧的位置的油过滤器18。油冷却器15利用由冷却风扇13产生的冷却风对油进行冷却。

另外，本实施方式的温度调节阀17以虽然存在油冷却器15的分流比成为100％的情况、但不存在成为0％的情况的方式构成。但是，例如如果利用由冷却风扇13产生的冷却风的一部分直接冷却压缩机主体3，则温度调节阀17也可以以存在油冷却器15的分流比成为0％的情况的方式构成。

控制装置9具有按照程序执行处理的处理器，和存储程序、数据的存储器。控制装置9控制上述的电动机2、吸入节流阀5和冷却风扇13。

接着，使用图2对基于本实施方式的控制装置9的吸入节流阀5的控制进行说明。图2是表示本实施方式的吸入节流阀的控制顺序的流程图。

控制装置9根据运转开关(未图示)的操作，启动电动机2和冷却风扇13(步骤S1)，并且将吸入节流阀5控制为打开状态，进行负载运转(步骤S2)。

控制装置9在负载运转期间判断由排出侧压力传感器14检测出的排出侧压力是否上升至规定的上限值Pu(步骤S3)。在由排出侧压力传感器14检测出的排出侧压力上升至规定的上限值Pu时，将吸入节流阀5控制为关闭状态，切换为无负载运转(步骤S4)。

控制装置9在无负载运转期间判断无负载运转的持续时间是否达到规定值A(步骤S5)，并且判断由排出侧压力传感器14检测出的排出侧压力是否下降至规定的下限值Pd(步骤S6)。在无负载运转的持续时间未达到规定值A，由排出侧压力传感器14检测出的排出侧压力下降至规定的下限值Pd时，将吸入节流阀5控制为打开状态，切换为负载运转(步骤S2)。

接着，使用图3对本实施方式的基于控制装置9进行的电动机2和冷却风扇13的控制进行说明。图3是表示本实施方式的电动机和冷却风扇的控制步骤的流程图。

控制装置9在负载运转期间可变地控制冷却风扇13的目标转速，以使得由排出侧温度传感器10检测出的排出侧温度成为规定的目标值T1(参照后述的图4)。在无负载运转期间，可变地控制冷却风扇13的目标转速，以使由排出侧温度传感器10检测出的排出侧温度成为规定的目标值T1以下，并且冷却风扇13的目标转速成为规定的最小值以上。

控制装置9在上述图2的步骤S5中无负载运转的持续时间达到规定值A时，停止电动机2和冷却风扇13(步骤S7)。然后，存储规定时间内的排出侧压力传感器14和排出侧温度传感器10的检测历史。但是，也可以代替在电动机2的停止期间的排出侧压力传感器14的检测历史，或者在此基础上，存储无负载运转期间的排出侧压力传感器14的检测历史。

控制装置9在从电动机2和冷却风扇13停止起经过了上述的规定时间后，基于上述的排出侧压力传感器14的检测历史，预测压缩机主体3的排出侧压力下降至规定的下限值Pd而电动机2再启动的恢复时刻(步骤S8)。另外，假设使冷却风扇13停止至恢复时刻的情况，基于上述的排出侧温度传感器10的检测历史来预测在该情况下的恢复时刻时的压缩机主体3的排出侧温度(步骤S9)。

控制装置9判断预测的排出侧温度是否超过规定的允许值T2(换言之，即使随着电动机2的转速的增加，压缩机主体3的排出侧温度上升，但能够抑制在允许范围的排出侧温度的初始值)(步骤S10)。在预测出的排出侧温度为规定的允许值T2以下的情况下，继续冷却风扇13的停止(步骤S11)。之后，在由排出侧压力传感器14检测出的排出侧压力达到规定的下限值Pd时，再次启动电动机2和冷却风扇13(步骤S12、13)。

控制装置9在预测出的排出侧温度超过规定的允许值T2的情况下，先于电动机2将冷却风扇13再启动(步骤S14)。之后，在由排出侧压力传感器14检测出的排出侧压力达到规定的下限值Pd时，再次启动电动机2(步骤S15、16)。

接下来，利用图4对本实施方式的动作和作用效果进行说明。图4是表示本实施方式的电动机和冷却风扇的动作以及压缩机主体的排出侧压力和排出侧温度的变化的时序图。

当使用者操作运转开关时(时间t1)，电动机2和冷却风扇13启动，并且吸入节流阀5被控制为打开状态。即，进行负载运转。并且，由于从压缩机1向外部的压缩空气的供给量与外部的压缩空气的使用量的平衡，压缩机主体3的排出侧压力发生变动。根据压缩机主体3的排出侧压力的变动，切换负载运转和无负载运转。

当无负载运转的持续时间达到规定值A(时间t2)时，电动机2和冷却风扇13停止。当从电动机2和冷却风扇13停止起经过了规定时间后(时间t3)，控制装置9预测再启动电动机2的恢复时刻(时间t4)。另外，如图4中虚线所示，假设使冷却风扇13停止至恢复时刻的情况，预测在该情况下的恢复时刻时的压缩机主体3的排出侧温度。

如图4中虚线所示，在预测出的压缩机主体3的排出温度超过规定的允许值T2的情况下，控制装置9先于电动机2将冷却风扇13再启动。由此，如图4中实线所示，能够将恢复时刻时的压缩机主体3的排出侧温度抑制在规定的允许值T2以下。另外，油的温度也能够降低。因此，即使随着电动机2的转速的增加，压缩机主体3的产生热量急剧增加，压缩机主体3的排出侧温度也不会变得过高。其结果，能够防止不必要的警报、停止控制。

另外，在第1实施方式中，以控制装置9存储在冷却风扇13的停止期间的排出侧温度传感器10的检测历史，并且之后基于排出侧温度传感器10的检测历史，预测将冷却风扇13停止至恢复时刻的情况下的恢复时刻时的压缩机主体3的排出侧温度的情况为例进行了说明，但并不限于此。

参照附图对本发明的第1变形例进行说明。图5是表示本变形例中的供油式空气压缩机的结构的概略图。另外，在本变形例中，对与第1实施方式相同的部分标注相同的标号，适当省略说明。

本变形例的压缩机1进一步包括检测压缩机主体3的吸入侧温度的吸入侧温度传感器19。

控制装置9根据在电动机2和冷却风扇13的停止期间的排出侧温度传感器10的检测历史，取得压缩机主体3的排出侧温度的时间序列数据。另外，取得在电动机2和冷却风扇13的停止期间由吸入侧温度传感器19检测出的吸入侧温度。另外，基于在电动机2和冷却风扇13停止前的负载运转的时间和无负载运转的时间，计算负载率。并且，将上述排出侧温度的时间序列数据与上述吸入侧温度和负载率相关联地经由通信网络20发送到外部服务器21。外部服务器21将从多个压缩机1接收到的多个排出侧温度的时间序列数据与对应的吸入侧温度和负载率一起存储。

控制装置9与第1实施方式同样地，在无负载运转的持续时间达到规定值A时，使电动机2和冷却风扇13停止。此时，计算负载率，并且经由通信网络20从外部服务器21取得包含该负载率和由吸入侧温度传感器19检测出的吸入侧温度在内的条件相同的排出侧温度的时间序列数据。然后，基于从外部服务器21取得的排出侧温度的时间序列数据，预测使冷却风扇13停止至恢复时刻的情况下的、恢复时刻时的压缩机主体3的排出侧温度。

在如以上所述构成的本变形例中，也能够得到与第1实施方式同样的效果。

参照附图对本发明的第2实施方式进行说明。本实施方式是在无负载运转的持续时间达到规定值而电动机停止时，判断是停止冷却风扇还是继续冷却风扇的驱动的实施方式。另外，在本实施方式中，对与第1实施方式相同的部分(参照图1和图2)标注相同的标号，适当省略说明。

图6是表示本实施方式的电动机和冷却风扇的控制顺序的流程图。

控制装置9在无负载运转的持续时间达到规定值A时，使电动机2停止(步骤S17)。并且，基于无负载运转期间的排出侧压力传感器14的检测历史，预测直至压缩机主体3的排出侧压力下降至规定的下限值Pd而电动机2再启动为止的停机时间(步骤S18)。

控制装置9判断预测出的停机时间是否为规定的允许值B(换言之，假设使冷却风扇13停止至恢复时刻的情况，在该情况下的恢复时刻时的排出侧温度为规定的允许值T2以下的停机时间的最小值)以上(步骤S19)。

控制装置9在预测出的停机时间为规定的允许值B以上的情况下，停止冷却风扇13(步骤S20)。之后，在由排出侧压力传感器14检测出的排出侧压力达到规定的下限值Pd时，再次启动电动机2和冷却风扇13(步骤S12、13)。

控制装置9在预测出的停机时间小于规定的允许值B的情况下，继续冷却风扇13的驱动(步骤S21)。之后，在由排出侧压力传感器14检测出的排出侧压力达到规定的下限值Pd时，再次启动电动机2(步骤S15、16)。

接着，利用图7对本实施方式的动作和作用效果进行说明。图7是表示本实施方式的电动机和冷却风扇的动作以及压缩机主体的排出侧压力和排出侧温度的变化的时序图。

当无负载运转的持续时间达到规定值A时(时间t2)，电动机2停止。此时，控制装置9预测电动机2的停机时间。控制装置9在预测出的停机时间小于规定的允许值B的情况下，继续冷却风扇13的驱动。换言之，如图7中虚线所示，如果停止冷却风扇13，则在恢复时刻(t4)的排出侧温度超过规定的允许值T2的情况下，继续驱动冷却风扇13。由此，如图7中实线所示，能够将恢复时刻时的压缩机主体3的排出侧温度抑制在规定的允许值T2以下。另外，油的温度也能够降低。因此，即使随着电动机2的转速的增加，压缩机主体3的产生热量急剧增加，压缩机主体3的排出侧温度也不会变得过高。其结果，能够防止不必要的警报、停止控制。

此外，在第2实施方式中，虽然没有特别说明，但例如也可以如图8所示的第2变形例所示，控制装置9在步骤S21中继续冷却风扇13的驱动之后(换言之，电动机2的停止且冷却风扇13的驱动中)，判断由排出侧温度传感器10检测出的排出侧温度是否为规定的允许值T2以下(步骤S22)。并且，在由排出侧温度传感器10检测出的排出侧温度为规定的允许值T2以下时，停止冷却风扇13(步骤S20)。另一方面，在由排出侧温度传感器10检测出的排出侧温度超过规定的允许值T2时，继续冷却风扇13的驱动(步骤S21)。在这样的变形例中，也能够得到与第2实施方式相同的效果。另外，与第2实施方式相比，能够减少冷却风扇13的驱动时间，实现节能。

另外，在第1和第2实施方式以及第1和第2变形例中，以控制装置9根据排出侧温度传感器10的检测结果可变地控制冷却风扇13的目标转速的情况为例进行了说明，但不限于此。控制装置9也可以与排出侧温度传感器10的检测结果无关地将冷却风扇13的目标转速固定地进行控制。

另外，如上所述中，以将本发明应用于供油式空气压缩机(即，一边向工作室供给油一边压缩空气的结构)的情况为例进行了说明，但并不限于此，也可以将本发明应用于其他的供液式气体压缩机(即，向工作室供给油以外的其他液体的结构、或者压缩空气以外的其他气体的结构)。

附图标记说明

1…供油式空气压缩机

2…电动机

3…压缩机主体

5…吸入节流阀

6…分离器

8…油供给系统(液体供给系统)

9…控制装置

10…排出侧温度传感器

13…冷却风扇

14…排出侧压力传感器

15…油冷却器(液体冷却器)

19…吸入侧温度传感器

21…外部服务器。

Claims (5)

1.一种供液式气体压缩机，其特征在于，包括：

电动机；

压缩机主体，其由所述电动机驱动，向工作室供给液体并且对气体进行压缩；

设置于所述压缩机主体的吸入侧的吸入节流阀；

从由所述压缩机主体排出的压缩气体中分离出液体的分离器；

将由所述分离器所分离的液体向所述压缩机主体的所述工作室供给的液体供给系统；

冷却风扇；

液体冷却器，其设置于所述液体供给系统，使用由所述冷却风扇产生的冷却风来冷却液体；

检测所述压缩机主体的排出侧压力的排出侧压力传感器；和

控制所述电动机、所述吸入节流阀和所述冷却风扇的控制装置，

所述控制装置，

在所述电动机的驱动中，在由所述排出侧压力传感器检测出的排出侧压力上升至规定的上限值时，控制所述吸入节流阀，从负载运转切换为无负载运转，

在所述无负载运转的持续时间达到规定值时，使所述电动机停止，之后，在由所述排出侧压力传感器检测出的排出侧压力下降至规定的下限值时，使所述电动机再启动并且控制所述吸入节流阀而切换为所述负载运转，其中，

所述控制装置，

在所述无负载运转的持续时间达到所述规定值而所述电动机停止时，停止所述冷却风扇，

基于在所述电动机的停止期间或者所述无负载运转期间的所述排出侧压力传感器的检测历史，预测所述压缩机主体的排出侧压力下降至所述规定的下限值而所述电动机再启动的恢复时刻，并且预测将所述冷却风扇停止至所述恢复时刻的情况下的、所述恢复时刻时的所述压缩机主体的排出侧温度，

在预测出的排出侧温度为规定的允许值以下的情况下，继续所述冷却风扇的停止，在预测出的排出侧温度超过所述规定的允许值的情况下，先于所述电动机将所述冷却风扇再启动。

2.如权利要求1所述的供液式气体压缩机，其特征在于：

具有检测所述压缩机主体的排出侧温度的排出侧温度传感器，

所述控制装置，

存储所述冷却风扇停止期间的所述排出侧温度传感器的检测历史，

之后，基于所述排出侧温度传感器的检测历史，预测在将所述冷却风扇停止至所述恢复时刻的情况下的、所述恢复时刻时的所述压缩机主体的排出侧温度。

3.如权利要求1所述的供液式气体压缩机，其特征在于：

具有检测所述压缩机主体的吸入侧温度的吸入侧温度传感器，

所述控制装置，

基于所述电动机和所述冷却风扇停止前的负载运转的时间和无负载运转的时间来计算负载率，

从外部服务器取得包含计算出的负载率和由所述吸入侧温度传感器检测出的吸入侧温度在内的条件相同、且所述电动机和所述冷却风扇的停止期间的排出侧温度的时间序列数据，

基于所述排出侧温度的时序数据，预测将所述冷却风扇停止至所述恢复时刻为止的情况下的、所述恢复时刻时的所述压缩机主体的排出侧温度。

4.一种供液式气体压缩机，其特征在于，包括：

电动机；

压缩机主体，其由所述电动机驱动，向工作室供给液体并且对气体进行压缩；

设置于所述压缩机主体的吸入侧的吸入节流阀；

从由所述压缩机主体排出的压缩气体中分离出液体的分离器；

将由所述分离器所分离的液体向所述压缩机主体的所述工作室供给的液体供给系统；

冷却风扇；

液体冷却器，其设置于所述液体供给系统，使用由所述冷却风扇产生的冷却风来冷却液体；

检测所述压缩机主体的排出侧压力的排出侧压力传感器；和

控制所述电动机、所述吸入节流阀和所述冷却风扇的控制装置，

所述控制装置，

在所述电动机的驱动中，在由所述排出侧压力传感器检测出的排出侧压力上升至规定的上限值时，控制所述吸入节流阀，从负载运转切换为无负载运转，

在所述无负载运转的持续时间达到规定值时，使所述电动机停止，之后，在由所述排出侧压力传感器检测出的排出侧压力下降至规定的下限值时，使所述电动机再启动并且控制所述吸入节流阀而切换为所述负载运转，其中，

所述控制装置，

在所述无负载运转的持续时间达到所述规定值而所述电动机停止时，基于所述无负载运转期间的所述排出侧压力传感器的检测历史，预测直至所述压缩机主体的排出侧压力下降至所述规定的下限值而所述电动机再启动为止的停机时间，

在预测出的停机时间为规定的允许值以上的情况下，停止所述冷却风扇，在预测出的停机时间小于所述规定的允许值的情况下，继续所述冷却风扇的驱动。

5.如权利要求4所述的供液式气体压缩机，其特征在于：

具有检测所述压缩机主体的排出侧温度的排出侧温度传感器，

所述控制装置，在所述电动机停止且所述冷却风扇驱动中，在由所述排出侧温度传感器检测出的排出侧温度为规定的允许值以下时，停止所述冷却风扇。