CN1840906A - 压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明的油冷式压缩机备有压缩机主体，对从设有吸入调整阀、在上述吸入调整阀全闭时也容许一定量以下的气体通过的吸入流路吸入的气体进行压缩，并且备有控制器，在连接在该压缩机主体的排出口上的放气流路上设有放气阀，并且在上述排出流路的与单向阀相比靠近气体供给目的地一侧设有对排出压力(P)进行检测的压力检测机构，排出压力(P)处于上限设定压力(PH)和下限设定压力(PL)之间的范围内，在这种压缩机中，上述控制器备有根据排出压力(P)、在分别设定上述吸入调整阀和放气阀的开闭状态下进行A运行控制和B运行控制的功能。这样一来，可不使压缩效率相对于负荷变动而降低，能够将排出压力维持在所希望的压力范围内。

Description

压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机的改进，更详细地说，涉及可正确地与负荷变动相对应的压缩机、特别是其运行控制方法。

背景技术

在压缩机主体的吸入侧备有吸入调整阀，在排出侧备有放气阀的压缩机中，以往是通过在排出侧的压力增高时关闭上述吸入调整阀，打开上述放气阀，与此相反，在排出侧的压力降低时打开上述吸入调整阀，关闭上述放气阀的加载·卸载控制运行进行排出容量的调整。但是，这种运行方法由于所制造的压缩气体在卸载时经由放气阀向大气中放出而具有运行效率差的缺点。

因此，以下采用图3对为了解决上述问题而提出的现有的压缩机的运行方法(参照特开平6-10876号公报)进行说明。这种涡旋压缩机在上述压缩机主体2的吸入侧备有吸入调整阀1，在上述压缩机主体2的排出侧除了可检测压力地设置的压力传感器5之外，还备有包含PI控制装置6，压力调整阀11以及变换器7的容量控制系统。

而且，根据上述运行方法，通过在上述压力传感器5检测出的压力增高时，经由上述PI控制装置6、变换器7降低马达9的转速，而在上述压力减小时，相反地提高上述马达8的转速的这种转速控制，进行将上述压力保持一定的容量控制。但是，当持续降低上述马达8的转速，变换器7即将因过负荷而跳闸时，停止采用该变换器7、PI控制装置6的上述转速控制，切换到通过吸气调整保持压力的容量控制。即，打开上述压力调整阀11，在上述压力增高时减小吸入调整阀1的开度，在上述压力降低时增大上述开度。

但是，根据上述以往的压缩机的运行方法，若排出侧的压力增高，则马达的转速降低到上述变换器跳闸之前。因此，该转速有可能降得过低。在这种情况下，在涡旋压缩机主体内压缩的气体向吸入侧泄漏的量增大，产生压缩机的效率降低的问题。与螺旋转子之间、螺旋转子和转子室壁部之间的间隙被油密封的供油式涡旋压缩机相比，在没有被油密封的无供油式涡旋压缩机的情况下，这种泄漏量的增大特别显著。而且，随着上述泄漏量的增大，在排出侧也产生温度的异常上升的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相对于负荷变动不会降低压缩效率，并且能够将排出压力维持在所希望的压力范围的压缩机。

为了达到上述目的，本发明为一种压缩机，包括：压缩机主体；压缩机主体所吸入的气体通过的吸入流路；设在吸入流路上的吸入调整阀；设在吸入流路上的气体通过机构，所述气体通过机构在吸入调整阀全闭时也容许用于压缩机主体吸入的一定量以下的气体通过；一端连接在压缩机主体的排出口上的排出流路；从排出流路上分支，放出通过排出流路的压缩气体的一部分的放气流路；设在放气流路上的放气阀；设在排出流路的比向放气流路分支的部位靠近气体供给目的地一侧，检测向气体供给目的地供给的气体的排出压力P的压力检测机构；以及基于排出压力P对吸入调整阀和放气阀进行开闭控制的控制器；其中，上述控制器在其内部预先设定有下限设定压力PL，大于下限设定压力PL的第1中间设定压力Psa，大于下限设定压力PL的第2中间设定压力Psb，以及比第1中间设定压力Psa、第2中间设定压力Psb都大的上限设定压力PH；上述控制器备有A运行控制和B运行控制，所述A运行控制是当排出压力P降低到下限设定压力PL时，进行将吸入调整阀开阀、并将放气阀闭阀的加载运行，当排出压力P上升至第1中间设定压力Psa时，进行将吸入调整阀闭阀、并将放气阀闭阀的中间加载运行；所述B运行控制是当排出压力P上升到上限设定压力PH时，进行将吸入调整阀闭阀、并将放气阀开阀的卸载运行，当排出压力P下降到第2中间设定压力Psb时，进行中间加载运行；根据规定的条件切换A运行控制和B运行控制加以采用。

根据本发明的压缩机，无论负荷是否变动，均可不降低压缩效率地将排出压力维持在所希望的压力范围(上限设定压力PH和下限设定压力PL之间的范围)内。而且，由于在上述B运行控制的卸载运行时以外放气阀不会打开，可使放出所制造的压缩气体的量为最小限度，所以能够提高运行效率。

在上述结构的压缩机中，可使上述控制器备有下述功能：在A运行控制的中间加载运行中，当排出压力P成为高于第1中间设定压力Psa的高压力时切换到B运行控制，另一方面，在B运行控制的上述中间加载运行中，当排出压力P成为低于第2中间设定压力Psb的低压力时切换到A运行控制。

或者，在上述结构的压缩机中，可使上述控制器备有下述功能：在A运行控制的中间加载运行中，当排出压力P成为高于比第1中间设定压力Psa仅高出规定压力ΔPsa的压力值的高压力时切换到B运行控制，另一方面，在B运行控制的上述中间加载运行中，当排出压力P成为低于比第2中间设定压力Psb仅低于规定压力ΔPsb的压力值的低压力时切换到A运行控制。

根据这种具有切换功能的压缩机，可通过向卸载运行实现的放气阀可打开的B运行控制的切换而避免排出压力P的进一步上升。另一方面，由于希望通过来自吸入流路的所容许的一定量以下的流量使排出压力P上升，所以可通过向能进行加载运行的A运行控制的切换，将吸入调整阀开阀而使排出压力P升压。这样一来，无论负荷是否变动，都不会降低压缩效率，能够更加可靠地实现将排出压力维持在所希望的压力范围内的效果。

而且，在上述结构的压缩机中，可使上述控制器备有下述功能：在B运行控制的上述卸载运行中的持续时间超过了预定的一定时间时，停止压缩机主体的运行。这样一来，无论以往压缩气体的消耗量是没有还是很少，均可降低运行压缩机主体时的驱动电力的损耗。

而且，在上述结构的压缩机中，可使上述控制器备有下述功能：在A运行控制的中间加载运行中的持续时间超过了预定的一定时间时，切换到加载运行。这样一来，由于可增加效率高的加载运行的比例，所以能够实现整体效率好的运行。

而且，在上述结构的压缩机中，可使第1中间设定压力Psa和第2中间设定压力Psb为相同的值。通过使第1中间设定压力Psa和第2中间设定压力Psb为相同的值，能够减轻各值的设定引起的负荷。

附图说明

图1为本发明的实施方式所涉及的压缩机系统图。

图2为表示本发明的实施方式所涉及的压缩机的排出压力P和运行状态的关系的附图。

图3为表示现有的实施例的控制系统图。

具体实施方式

首先参照图1对本发明的实施方式所涉及的压缩机的结构进行说明。图1为本发明的实施方式所涉及的压缩机的系统图，更详细地说是本发明应用于油冷式压缩机的情况下的系统图。这种油冷式压缩机(以下称为压缩机)备有压缩机主体20，其具有一对阴阳螺旋转子(未图示)啮合，可旋转地收放在转子壳体内部的结构。

在压缩机主体20的吸入口20a上连接有吸入流路28，在其排出口20b上连接有排出流路29。而且，构成压缩机主体20的上述一对阴阳螺旋转子中的一个(通常是阳转子)连接在马达22上。

通过由该电动机22使螺旋转子旋转，以压缩机主体20压缩从吸入流路28供给的气体，作为高压流体排放到排出流路29中。

在吸入流路28上设有对通过其吸入流路28的气体的流量进行调整的吸入调整阀21。而且，设有使吸入流路28的吸入调整阀21的上游侧和下游侧直接连结的旁通流路36，并且，在上述旁通流量36上插装有作为低容量的可排出压缩气体的定量吸气机构的节流管37，即使在压缩机运行时吸入调整阀21为全闭，在压缩机主体20中也持续一定量以下的吸气。作为这种定量吸气机构的其他替代机构，可列举出喷头、文丘里管等节流机构。而且，上述节流管37等定量吸气机构实现的吸气流量为吸入调整阀21全开时生产的压缩气体流量的5～30％，优选地为10～20％。

而且，在排出流路29上，插装有用于捕捉混入压缩气体中的润滑油的油分离器24，和回收捕捉到的油并储存的储油部31构成的油回收器23。储油部31中的润滑油经由油路32供给到压缩机主体20内部的轴承或轴封部、转子和转子壳体所形成的压缩空间等要供给润滑油的部位。另外，在油路32上设有对润滑油进行过滤而使其清洁化的油过滤器33，和对油进行冷却的油冷却器34。

另外，在油分离器24下游的排出流路29上设有单向阀26。而且，从油分离器24和单向阀26之间的排出流路29上分支出与大气连通的放气流路35，在上述放气流路35上设有放气阀25。即，可通过该放气流路35将通过排出流路29的压缩气体的一部分向大气中放出。

而且，在上述单向阀26的更下游的排出流路29、换句话说是比向上述放气流路35分支的部位更靠气体供给目的地一侧的排出流路29上设有压力检测机构27，可对其流路的压缩气体的供给目的地的压力进行检测。上述压力检测机构27是将用隔膜式或变换器式的公知的压力传感器检测出的相当于压缩气体的排出压力P的压力信号向控制器30发送。

而且，该控制器30具有后述的对上述吸入调整阀21和放气阀25进行开闭控制的功能，以使上述排出压力处于在其间具有中间设定压力Ps的上限设定压力PH和下限设定压力PL之间的范围内。另外，上述中间设定压力Ps表示适当地设定在上限设定压力PH和下限设定压力PL之间的中间的压力。而且，上述中间设定压力Ps、上限设定压力PH、下限设定压力PL预先在控制器30内的运算回路中设定其数值。

另外，上述中间设定压力Ps既是本发明中所称的第1中间设定压力Psa，并且也是第2中间设定压力Psb。即，在此，是将使第1中间设定压力Psa和第2中间设定压力Psb为相同的值的例子作为实施例表示的。

上述压力检测机构27中检测出的压力信号发送到上述控制器30。上述控制器30具有进行A运行控制的功能，即，根据排出压力P而重复进行将吸入调整阀21开阀、并将放气阀25闭阀的加载运行，和将吸入调整阀21闭阀、并将放气阀25闭阀的中间加载运行，将上述排出压力P维持在下限设定压力PL和中间设定压力Ps之间的压力。

也就是说，上述控制器30进行A运行控制，即，在排出压力P降低到下限设定压力PL时，进行将吸入调整阀21开阀、并将放气阀25闭阀的加载运行，而在排出压力P上升到中间设定压力Ps(第1中间设定压力Psa)时，进行将吸入调整阀21闭阀、并将放气阀25闭阀的中间加载运行。

同时，上述控制器30兼备进行B运行控制的功能，即，还是根据排出压力P，重复进行将吸入调整阀21闭阀、并将放气阀25开阀的卸载运行，和将吸入调整阀21闭阀、并将放气阀25闭阀的中间加载运行，将上述排出压力P维持在中间设定压力Pa和上限设定压力PH之间的压力。

也就是说，上述控制器30进行B运行控制，即，在排出压力P上升到上限设定压力PH时，进行将吸入调整阀21闭阀、并将放气阀25开阀的卸载运行，而在排出压力P下降到中间设定压力Ps(第2中间设定压力Psb)时，进行将吸入调整阀21闭阀、并将放气阀25闭阀的中间加载运行。

而且，通过根据状态切换地进行上述A运行控制或B运行控制的某一种运行控制，将压缩机主体20的排出压力P维持在规定的下限设定压力PL和上限设定压力PH之间的范围内。

以下，参照图2对本发明的实施方式所涉及的压缩机的运行控制方法加以详细说明。图2为表示本发明的实施方式所涉及的压缩机中排出压力P和运行状态的关系图。图2中，横轴表示由上述压力检测机构27检测的排出压力P，纵轴表示通过上述吸入调整阀21和上述放气阀25的开闭而控制的压缩机主体20的运行状态。

图2中，状态点在粗实现上移动。其中，运行状态的变更(加载运行和中间加载运行之间，以及卸载运行和之间加载运行之间在图中均以箭头表示)是瞬间进行的。

现在假设压缩机处于排出压力P为下限设定压力PL以上、小于中间设定压力Ps的A运行控制状态，并且进行吸入调整阀21和放气阀25为全闭的中间加载运行。而且，使该压缩机的压缩气体的生产量为Qo，负荷的压缩气体消耗量为Qc。

在Qc＞Qo的负荷状态的情况下，排出压力P逐渐降低，当到达预先设定的下限设定压力PL时，切换到将吸入调整阀21全开，将放气阀25全闭的加载运行，排出压力P逐渐上升。

另外，由于上述加载运行状态和中间加载运行状态以在排出压力P上升到中间设定压力Ps时，运行状态从上述加载运行返回到原来的中间加载运行状态的方式交替地重复，所以排出压力P维持在下限设定压力PL和中间设定压力Ps之间。即，在这种情况下，在放气阀25全闭的状态下仅吸入调整阀21开闭，排出压力P维持在中间设定压力Ps的附近。

另外，当以A运行控制进行加载运行时，通常成为Qc＜Qo的负荷状态，排出压力P逐渐上升。然后，即使成为中间设定压力Ps以上，从加载运行切换到中间加载运行，也由于负荷的状态不同而存在维持Qc＜Qo的负荷状态，放气阀25为打开，排出压力P逐渐上升的情况。因此，在这种情况下，从A运行控制切换到B运行控制。这样一来，排出压力P到达上限设定压力PH，转移到卸载运行，将放气阀25打开，从而能够避免压力上升。

至于是否要从上述A运行控制向B运行控制切换，不是在排出压力P刚刚到达中间设定压力Ps之后，而优选地是在从加载运行切换到中间加载运行并经过了规定时间的时刻，依然以排出压力P是否为中间设定压力Ps以上进行判断。或者在从加载运行切换到中间加载运行后，并成为比中间设定压力Ps更高出规定压力ΔPsa的压力值以上的情况下，也可以从A运行控制切换到B运行控制。另外，此处所说的「比中间设定压力Ps更高出规定压力ΔPsa的压力值」是比上限设定压力PH低的压力值。

另一方面，在进行B运行控制的中间加载运行，Qc＜Qo的负荷状态的情况下，虽然排出压力P上升，但由于成为上限设定压力PH以上，切换到卸载运行，放气阀25打开而排出压力P降低。另外，由于中间加载运行和卸载运行的状态以当排出压力到达中间设定压力Ps时返回到原来的中间加载运行的状态的方式交替地重复，所以排出压力P维持在中间设定压力Ps和上限设定压力PH之间的压力。即，在这种情况下，在吸入调整阀21全闭的状态下仅放气阀25开闭，排出压力P维持在中间设定压力Ps的附近。

而且，当以B运行控制进行卸载运行时，成为Qc＞Qo的负荷状态，排出压力P逐渐降低。然后，即使达到预先设定的中间设定压力Ps而从卸载运行切换到中间加载运行，也由于负荷的状态的不同而存在维持在Qc＞Qo的负荷状态，排出压力逐渐降低的情况。因此，在这种情况下，从B运行控制切换到A运行控制。这样一来，排出压力P到达下限设定压力PL，将吸入调整阀21开阀，转移到吸气的加载运行，从而能够避免压力降低。

另外，至于是否要从B运行控制向A运行控制切换，不是在排出压力P刚刚到达中间设定压力Ps之后，而优选地是在从卸载运行切换到中间加载运行并经过了规定时间的时刻，依然以排出压力P是否为中间设定压力Ps以下进行判断。或者在从卸载运行切换到中间加载运行后，并成为比中间设定压力Ps还低规定压力ΔPsb的压力值以上的情况下，也可以从B运行控制切换到A运行控制。另外，此处所说的「比中间设定压力Ps还低规定压力ΔPsb的压力值」是比下限设定压力PL高的压力值。

在压缩机主体上备有对吸入调整阀21和放气阀25进行开闭控制的控制器30，通过象上述那样进行运行，不会无端地将压缩后的气体放气，或者制造不需要的压缩气体，能够将排出压力P维持在设定压力Ps左右的一定的压力范围PL≤P≤PH。另外，在将排出压力P维持在一定的压力范围内时，由于马达转速的变更不是必须的，所以不会产生马达的转速过度降低而引起的压缩效率降低的问题。

而且，在B运行控制的卸载运行中，负荷的空气消耗量0c极少的情况下，即使排出压力P上升到上限设定压力PH以上，切换到卸载运行，成为吸入调整阀21闭阀，放气阀25开阀的状态，排出压力P也不再降低。在上述控制器30中附加有对该卸载运行中的持续时间进行计算，并且在上述卸载运行持续时间超过了预先设定的一定时间时停止压缩机主体20的功能。在上述的情况下，由于可判断出没有负荷的空气消耗量或者很少，所以能够通过在控制器30中附加上述功能而降低马达的驱动电力损耗。

另外，在A运行控制中，优选地是在中间加载运行的持续时间超过了预先设定的一定时间的情况下，强制地切换到卸载运行。从压缩机的运行效率而言，加载运行的效率最好。但是，为了选择加载运行，要处于A运行控制的状态。由于在A运行控制中选择采用加载运行和中间加载运行的某一种，所以后者的比例为一定以上时效率不高。

因此，如上所述，在A运行控制中，在中间加载运行的持续时间超过了一定的一定时间的情况下，通过强制地切换到卸载运行，排出压力P降低，有望切换到某一加载运行，增加加载运行的比例。这样一来，能够实现整体效率良好的运行。

另一方面，使该压缩机停止的条件优选地是在通过压力检测机构27检测压缩机的排出压力P在单位时间内的变化率，控制机构30中的运算回路判断出停止了预先设定的规定时间以上而排出压力P也不处于PL以下的情况下，向驱动压缩机主体的马达输出停止信号。上述规定的时间可估算是3分钟左右。

如上所述，根据本发明所涉及的压缩机及其运行控制方法，在备有压缩机主体，对从设有吸入调整阀、在上述吸入调整阀全闭时也容许一定量以下的气体通过的吸入流路吸入的气体进行压缩，并且备有对吸入调整阀和上述放气阀进行开闭控制的控制器的压缩机中，上述控制器备有根据排出压力P、由放气阀和吸入调整阀的开阀控制而限定的A运行控制和B运行控制功能的控制器，并且通过上述运行控制，不使压缩效率相对于负荷变动降低地将排出压力P维持在所希望的压力范围内。而且，由于在排出压力P为上限设定压力PH以上时以外不打开放气阀，所以能够使放气量为最小限度，提高运行的效率。

本发明并不仅限于上述说明。例如，本发明虽然可如上所述适用于油冷式压缩机，但并不仅限于此，也可以适用于油冷式之外的压缩机。而且，还可以在吸入流路28或旁通流路36上插装仅容许向压缩机主体20流动的单向阀。

而且，以上对为了通过使第1中间设定压力Psa和第2中间设定压力Psb为相同的值而能够减轻各值的设定引起的负荷，使两者为相同的中间设定压力Pa的例子进行了说明。但是，本发明并不仅限于此，也可以使第1中间设定压力Psa和第2中间设定压力Psb为不同的值。即，只要是第1中间设定压力Psa大于下限设定压力PL，第2中间设定压力Psb也大于下限设定压力PL，上限设定压力PH大于第1中间设定压力Psa、第2中间设定压力Psb的任一个即可。

而且，在使第1中间设定压力Psa和第2中间设定压力Psb为不同值的情况下，调整A运行控制、B运行控制的切换的分配率，可进行微细的控制，进而抑制所谓蛇形摆动引起的放气阀等的劣化，并且能够供给压力稳定的排出气体。虽然第1中间设定压力Psa和第2中间设定压力Psb的大小关系无关，但通常是使第1中间设定压力Psa为比第2中间设定压力Psb更大的值。

Claims (6)

1.一种压缩机，其特征是，包括：

压缩机主体；

上述压缩机主体所吸入的气体通过的吸入流路；

设在上述吸入流路上的吸入调整阀；

设在上述吸入流路上的气体通过机构，所述气体通过机构在上述吸入调整阀全闭时也容许用于上述压缩机主体吸入的一定量以下的气体通过；

一端连接在上述压缩机主体的排出口上的排出流路；

从上述排出流路上分支，放出通过上述排出流路的压缩气体的一部分的放气流路；

设在上述放气流路上的放气阀；

设在上述排出流路的比向上述放气流路分支的部位靠近气体供给目的地一侧，检测向气体供给目的地供给的气体的排出压力(P)的压力检测机构；

基于上述排出压力(P)对上述吸入调整阀和上述放气阀进行开闭控制的控制器，其中，

上述控制器在其内部预先设定有下限设定压力(PL)，大于上述下限设定压力(PL)的第1中间设定压力(Psa)，大于上述下限设定压力(PL)的第2中间设定压力(Psb)，以及比上述第1中间设定压力(Psa)、第2中间设定压力(Psb)都大的上限设定压力(PH)；

上述控制器备有A运行控制和B运行控制，所述A运行控制是当上述排出压力(P)降低到上述下限设定压力(PL)时，进行将上述吸入调整阀开阀、并将上述放气阀闭阀的加载运行，当上述排出压力(P)上升至上述第1中间设定压力(Psa)时，进行将上述吸入调整阀闭阀、并将上述放气阀闭阀的中间加载运行；所述B运行控制是当上述排出压力(P)上升到上述上限设定压力(PH)时，进行将上述吸入调整阀闭阀、并将上述放气阀开阀的卸载运行，当上述排出压力(P)下降到上述第2中间设定压力(Psb)时，进行上述中间加载运行；

根据规定的条件切换上述A运行控制和上述B运行控制。

2.如权利要求1所述的压缩机，其特征是，上述控制器，在上述A运行控制中的上述中间加载运行中，当上述排出压力(P)成为高于上述第1中间设定压力(Psa)的高压力时切换到上述B运行控制，另一方面，在上述B运行控制的上述中间加载运行中，当上述排出压力(P)成为低于上述第2中间设定压力(Psb)的低压力时切换到上述A运行控制。

3.如权利要求1所述的压缩机，其特征是，上述控制器，在上述A运行控制的上述中间加载运行中，当上述排出压力(P)成为高于比上述第1中间设定压力(Psa)仅高出规定压力(ΔPsa)的压力值的高压力时切换到上述B运行控制，另一方面，在上述B运行控制的上述中间加载运行中，当上述排出压力(P)成为低于比上述第2中间设定压力(Psb)仅低于规定压力(ΔPsb)的压力值的低压力时切换到上述A运行控制。

4.如权利要求1所述的压缩机，其特征是，上述控制器，在上述B运行控制的上述卸载运行中的持续时间超过了预定的一定时间时，停止上述压缩机主体的运行。

5.如权利要求1所述的压缩机，其特征是，上述控制器，在上述A运行控制的上述中间加载运行中的持续时间超过了预定的一定时间时，切换到上述加载运行。

6.如权利要求1所述的压缩机，其特征是，上述第1中间设定压力(Psa)和上述第2中间设定压力(Psb)为相同的值。

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