JP2004019445A - Screw compressor and operation control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はインバータ装置による回転数制御により、全負荷から無負荷までの全ての負荷領域で圧縮機本体の運転を可能にしたスクリュー圧縮機及びスクリュー圧縮機の運転制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
空気圧縮機は各種産業に使用されているが、電子関連、食品、化学などのように油分の混入を嫌う産業分野では、圧縮作動室内に潤滑油を給油する必要がないオイルフリースクリュー圧縮機が多く採用されている。
また空気圧縮機は、吐出圧力を一定に保った状態で使用されるため、ユーザの空気使用量に応じた吐出空気量を制御する必要があると共に、空気圧縮機の消費電力費は、工場設備における電力費の約25%を占めていることから、省エネルギに対応した空気圧縮機が要望されている。
【0003】
一方オイルフリースクリュー圧縮機の一般的な制御方式として吸い込み絞り制御方式がある。この吸い込み絞り制御方式は、圧縮空気供給先の使用量が減少し、吐出圧力が設定圧力値より高くなった場合、吸い込み口に設けた弁を閉じて吸い込み量を制限すると同時に吐出側を大気開放することにより、低負荷時の圧縮仕事量を低減する制御方法である。
前記吸い込み絞り制御方式に対し、スクリュー圧縮機の負荷の変動に対応させて高いエネルギ効率を得ることのできる運転制御方式として、インバータ装置による回転数制御方式があり、従来のインバータ装置により回転数制御を行なうようにしたスクリュー圧縮機としては、例えば特開2001−342982号公報に記載された「スクリュー圧縮装置とその運転制御方法」が公知である。
【0004】
前記公報の「スクリュー圧縮装置とその運転制御方法」では、低負荷領域である設定消費空気量以下の領域では、設定消費空気量比に対応した回転数で圧縮機を運転すると共に、この圧縮機の吐出圧力が上限圧力に達したときには、圧縮機の吐出空気を大気へ放気する容量制御を併用し、かつ消費空気量比が設定消費空気量比となるまでは、設定消費空気量比に対応した回転数よりも低い回転数で運転するようにしたもので、これにより無負荷運転時の消費動力を低減することができるなどの効果が得られるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図4は、全負荷時の消費電力量比と空気消費量比をそれぞれ100%としたときの、オイルフリースクリュー圧縮機の各運転制御方式の消費電力特性を示す線図で、破線aが従来の吸い込み絞り制御方式の消費電力特性を示し、実線bが従来のインバータ装置による回転数制御方式の消費電力特性を示している。
また点線cは無負荷時の消費電力量が0となり、全負荷時から無負荷時までの負荷に対する消費電力量の変化が一定であるという理想状態の消費電力特性を示している。
【0006】
しかし図4の破線aで示す従来の吸い込み絞り制御方式では、低負荷時でもロータ回転速度は全負荷時と変らないことから、圧縮仕事量は減少するが機械損失は減少しないため、エネルギ効率は低下するなどの問題がある。
また吸い込み絞り制御方式と比較して、インバータ装置による従来の回転数制御方式では、高負荷領域における消費電力量比が小さくエネルギ効率も高いが、低空気消費量比すなわち低負荷領域では、押しのけ空気量に対する内部空気漏れ量比が増大するため、圧縮作動室内において上流側に漏れた空気を再圧縮し、圧縮空気の温度が上昇するため、エネルギ効率が大幅に低下するなどの問題がある。
【0007】
本発明はかかる従来の問題点を改善するためになされたもので、インバータ装置による回転数制御を、全負荷から無負荷までの全ての負荷領域で可能にしたスクリュー圧縮機及びスクリュー圧縮機の運転制御方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明のスクリュー圧縮機は、圧縮機本体を駆動する電動機をインバータ装置により回転数制御するスクリュー圧縮機であって、吐出圧力が予め設定された圧力よりも許容範囲を超えて高いときには、電動機の回転数を低下させるように指令し、吐出圧力が予め設定された圧力よりも許容範囲を超えて低いときには、電動機の回転数を上昇させるように指令するインバータ装置と、圧縮機本体より吐出される圧縮空気の供給先の消費空気量または負荷量が、予め設定した所定量以下となったときに、圧縮機本体の圧縮作動室内に水を噴射する水噴射手段とから構成したものである。
【0009】
前記構成により、全負荷から無負荷までの全ての負荷領域においてインバータ装置による回転数制御によりスクリュー圧縮機の運転が可能になると共に、低空気消費量比すなわち低負荷領域では、圧縮機本体の圧縮作動室内に噴射された水によって各ロータ間がシールされるため、押しのけ空気量に対する内部空気漏れ量比が増大することがない。
これによって上流側に漏れた空気を圧縮作動室内において再圧縮圧することがないと同時に、圧縮作動室内に噴射された水によって圧縮空気が冷却されるため、エネルギ効率が大幅に向上すると共に、吐出空気の圧力変動が少ないスクリュー圧縮機が得られるようになる。
【0010】
前記目的を達成するため本発明のスクリュー圧縮機は、圧縮空気の供給先の消費空気量または負荷が所定量以下になったときに、圧縮機本体の空気吸い込み側にも水を噴射する水噴射手段を設けたものである。
【0011】
前記構成により、圧縮機本体に吸い込まれる空気に微粒化された水が混合されて圧縮過程中の空気の冷却効果を高めることができるため、エネルギ効率の向上が図れるようになる。
【0012】
前記目的を達成するため本発明のスクリュー圧縮機の運転制御方法は、圧縮機本体を駆動する電動機をインバータ装置により回転数制御するスクリュー圧縮機の運転制御方法であって、仕様空気量に対する空気消費量比が予め設定された空気消費量比以上の運転範囲では、インバータ装置による回転数制御によりオイルフリースクリュー圧縮機として運転を行い、空気消費量比が予め設定された空気消費量比以下の運転範囲では、圧縮機本体の圧縮作動室内に水を噴射することにより、水噴射式スクリュー圧縮機として運転を行うようにしたものである。
【0013】
前記方法により、全負荷から無負荷までの全ての負荷領域においてインバータ装置による回転数制御によりスクリュー圧縮機の運転が可能になると共に、低空気消費量比すなわち低負荷領域では、圧縮機本体の圧縮作動室内に噴射された水によって各ロータ間がシールされるため、押しのけ空気量に対する内部空気漏れ量比が増大することがない。
これによって上流側に漏れた空気を圧縮作動室内において再圧縮圧することがないと同時に、圧縮作動室内に噴射された水によって圧縮空気が冷却されるため、エネルギ効率が高く、しかも吐出空気の圧力変動が少ないスクリュー圧縮機の運転制御方法を提供することが可能になる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図1は第1の実施の形態になるスクリュー圧縮機の構成図を示すもので、作動ガスとして主に空気を用いる圧縮機本体1と、水噴射運転時に圧縮機本体1の吐出空気から水を分離し、かつ分離した水を貯えるセパレータ7と、吐出空気を冷却するアフタークーラ8と、圧縮機本体1を駆動する電動機3及び増速機2と、電動機3の回転数制御を行なうためのインバータ装置4と、インバータ装置4の制御を行う制御装置5と、アフタークーラ8の下流に接続された圧縮空気供給配管25に装着されて、圧縮空気供給配管25内の吐出圧力を測定する圧力センサ13と、圧縮機本体1の軸受け(図示せず)とタイミングギア1f及び増速機2に潤滑油を供給するためのオイルポンプ9と、オイルクーラ10等で主要部が構成されている。
【0015】
圧縮機本体1は、1対の噛み合わされた雄のスクリューロータ1aと雌のスクリューロータ1bを備えており、これら両スクリューロータ1a,1bはケーシング1cに形成されたボアに収容されていると共に、両スクリューロータ1a,1bの両軸端部は軸受けに回転自在に支承されている。
雄のスクリューロータ1aの外周部には例えば4枚の歯部がネジ状に形成されており、雌のスクリューロータ1bの外周部には例えば6枚の歯部がネジ状に形成されていると共に、各スクリューロータ1a,1bの両軸端部を支承する軸受けとスクリューロータ1a,1bの歯部の間には軸封装置(図示せず)がそれぞれ設けられていて、軸受けと圧縮作動室間の空気と水及び潤滑油の漏れを防止しており、軸受け及び軸封装置はそれぞれケーシングに保持されている。
【0016】
圧縮機本体1に収容されている雄のスクリューロータ1aより突設された駆動軸1dは、圧縮機本体1の増速機2側へ突出されていて、増速機2に設けられた増速ギア2a,2bを介して電動機3の回転軸3aに接続されおり、電動機3の動力で圧縮機本体1の各スクリューロータ1a,1bが駆動されるようになっている。
【0017】
吐出空気量比が予め設定された吐出空気量比以上の運転範囲である定常運転時には、圧縮機本体1の運転と共に外気から吸い込まれた空気は、フィルタ6及び吸い込み配管22を通って圧縮機本体1内へ導かれ、回転する1対のスクリューロータ1a,1bとケーシング1cによって形成される圧縮作動室内に吸い込まれて、スクリューロータ1a,1bの回転と共に圧縮作動室の容積が減少することにより加圧される。そして加圧圧縮された空気は、圧縮作動室から吐出された後、空気配管23、セパレータ7、圧縮空気供給配管24を通ってアフタークーラ8へ導かれ、アフタークーラ8によって冷却された後、圧縮空気供給配管25、逆止弁14を通って供給先へ供給されるようになっている。なお15は安全弁を示す。
【0018】
一方吐出空気量比が予め設定された吐出空気量比以下である低負荷運転時には、定常運転時と同様に外気から吸い込まれた空気は、フィルタ6及び吸い込み配管22を通って圧縮機本体1内へ導かれ、回転する1対のスクリューロータ1a,1bとケーシング1cによって形成される圧縮作動室内に吸い込まれて加圧圧縮されるが、この圧縮過程中に、水配管35または水配管36からノズルを介して圧縮機本体1内へ水が噴射される。
同時に吸い込み配管22内部にも水配管35または水配管36からノズルを介して水を噴射され、吸い込み空気に微粒化した水を混合することによって、圧縮過程中の空気の冷却効果を高めることにより、エネルギ効率を向上させている。
【0019】
吐出空気量比が予め設定された吐出空気量比以下になると、電磁弁21が開となって、セパレータ7内に貯留された水が圧縮機本体1より吐出される空気圧力により水配管38へ押し出され、水クーラ37によって冷却された後水配管32、水フィルタ20及び水配管36を通ってノズルにより圧縮機本体1の圧縮作動室内に噴射される。
なおセパレータ7内の水が設定量以下の時には、電磁弁21は閉、電磁弁19が開となっていて、外部給水源からの水がバルブ39、水配管26、水フィルタ18、水配管27、水配管35を通って、ノズルによって圧縮機本体1の圧縮作動室内に噴射されるようになっており、電磁弁19及び電磁弁21は、圧縮機停止時及び定常運転時は共に閉となっている。
【0020】
ノズルは圧縮機本体1のケーシング1cの中間部で、かつ圧縮作動室が密閉空間を形成する位置に形成されており、圧縮作動室内では、噴射された水によるシール効果によってスクリューロータ1a,1bが低速回転であっても空気の漏れが低減され、同時に冷却効果によって圧縮動力が低減されるため、低負荷運転時においてもエネルギ効率が低下しない。
また圧縮空気は水と混合した状態で圧縮機本体1の圧縮作動室から吐出された後、空気配管23を通ってセパレータ7に達し、セパレータ7で圧縮空気から水が分離されて、水のみがセパレータ7の下部に貯留されると共に、セパレータ7の上部には圧縮空気供給配管24が接続されており、セパレータ7の底面近くの側壁部に、前述した水を圧縮機本体1に供給する給水配管38が接続されている。
【0021】
セパレータ7から吐出された圧縮空気は、圧縮空気供給配管24を通ってアフタークーラ8に達し、アフタークーラ8により冷却された後、アフタークーラ8の吐出側に設けられたドレンセパレータ8aにより圧縮空気よりドレンが分離され、圧縮空気は圧縮空気供給配管25及び逆止弁14を通ってから外部の供給先へ供給され、ドレンセパレータ8aにより分離されたドレンは、水配管31及びドレン弁40を通って外部へ排出されるようになっている。
【0022】
一方オイルポンプ9より吐出された潤滑油は、圧縮機本体1内の軸受けとタイミングギア1f、電動機3の動力を圧縮機本体1に伝達する増速機2のギア2a,2bの潤滑に用いられるが、この潤滑油は増速機2のギアケーシング2c下部に設けられたオイルタンク2dに貯留されていて、オイルポンプ9によってオイルクーラ10へ循環され、オイルクーラ10により冷却された後、油フィルタ11、オイルヘッダ12を通って、圧縮機本体1内の各軸受けとタイミングギア1f及び増速機2内の増速ギア1a,2bに供給されるようになっており、各部を潤滑した潤滑油は増速機2のギアケーシング2c下部のオイルタンク2dに戻される。
圧縮機本体1や吸い込み空気を冷却する冷却水は、外部給水源からバルブ39、給水配管26、28を通ってオイルクーラ10内へ一部が導かれ、オイルクーラ10内で潤滑油と熱交換して潤滑油を冷却した後、配管29を通ってアフタークーラ8内に導かれ、アフタークーラ8内で吐出空気と熱交換して、さらに圧縮空気を冷却するようになっており、アフタークーラ8から排出された水は、水配管30、49及びバルブ41を通って外部へ排出される。
【0023】
インバータ装置4を制御する制御装置5は、圧力センサ13で検出された吐出圧力が予め設定された圧力(定格吐出圧力)よりも許容範囲を超えて高いときに、インバータ装置4に電動機3の回転数を低下させるように指令し、圧力センサ13で検出される吐出圧力が予め設定された圧力(定格吐出圧力)よりも許容範囲を超えて低いときには、インバータ装置4に電動機3の回転数を上昇させるように指令することにより、常に吐出圧力が予め設定された圧力(定格吐出圧力)の許容範囲内となるように電動機3の回転数を制御するようになっており、制御装置5には電動機3の回転数が入力されていて、電動機3の回転数が予め設定された下限回転数以下のときに、電磁弁19または電磁弁21に弁を開く指令を出力することにより、圧縮機本体1の圧縮作動室内に水を噴射させるなっている。
【0024】
次に前記構成されたスクリュー圧縮機の運転制御方法を説明すると、吐出空気量比が予め設定された吐出空気量比以上の運転範囲である定常運転時には、圧縮機本体1の運転と共に外気から吸い込まれた空気は、フィルタ6及び吸い込み配管22を通って圧縮機本体1内へ導かれて圧縮機本体1により加圧された後、空気配管23、セパレータ7、圧縮空気供給配管24を通ってアフタークーラ8へ導かれ、アフタークーラ8によって冷却された後、圧縮空気供給配管25、逆止弁14を通って供給先へ供給される。
【0025】
また制御装置5は、圧力センサ13で検出された吐出圧力が予め設定された圧力よりも許容範囲を超えて高いときには、インバータ装置4に電動機3の回転数を低下させるように指令し、圧力センサ13で検出される吐出圧力が予め設定された圧力よりも許容範囲を超えて低いときには、インバータ装置4に電動機3の回転数を上昇させるように指令することにより、常に吐出圧力が予め設定された圧力の許容範囲内となるように電動機3の回転数が制御されており、これによって例えば空気消費量比が100%〜40%の負荷領域では、圧縮機本体1の各スクリューロータ1a,1bの間に空気層が形成されて、各スクリューロータ1a,1b同士が接触することがないため、インバータ駆動による回転数制御によりオイルフリー圧縮機の高負荷運転が可能になる。
【0026】
一方吐出空気量比が予め設定された吐出空気量比以下である低負荷運転時には、制御装置5からの指令により電磁弁21が開となって、セパレータ7内に貯留された水が圧縮機本体1より吐出される空気圧力により水配管38へ押し出され、水クーラ37によって冷却された後水配管32、水フィルタ20及び水配管36を通ってノズルにより圧縮機本体1の圧縮作動室内に噴射される。
これによって例えば空気消費量比が40%〜0%の低負荷領域では、圧縮作動室内に噴射された水によるシール効果によってスクリューロータ1a,1bが低速回転であっても、空気の漏れが低減されると同時に、圧縮作動室内に噴射された水の冷却効果によって圧縮動力が低減されるため、インバータ装置4による回転数制御によりオイルフリー圧縮機の低負荷運転が可能になると共に、低負荷運転時においてもエネルギ効率が低下することがない。
【0027】
図2は前記運転方法による消費電力特性を線図にしたもので、一点鎖線dで示す曲線が前記実施の形態による消費電力の特性を示しており、破線aは吸い込み絞り制御方式の消費電力特性を、そして点線cは全負荷時から無負荷時までの負荷に対する消費電力量の変化が一定であるという理想状態の消費電力特性を示している。
なお前記第1の実施の形態では電動機3の下限回転数を、吐出空気量が仕様空気量の40%となるときの回転数に設定しているが、必ずしも40%に限定する必要はなく、圧縮機本体1の特性や容量などに応じて適宜選定すればよい。
【0028】
一方図3は第2の実施の形態を示すもので、圧縮機本体1の圧縮作動室に噴射する水を外部からのみ供給することにより、水噴射式スクリュー圧縮機の運転時に吐出空気から分離した水を貯えるためのセパレータ7を省略したもので、アフタークーラ8内で吐出空気から水を分離し、分離した水は外部へ排出するようになっており、その他は前記第1の実施の形態とほぼ同様な構成のため、同一部分は同一符号を付して、その説明を省略する。
【0029】
図3に示す第2の実施の形態では、吐出空気量比が予め設定された吐出空気量比以下である低負荷運転時においては、空気は定常運転時と同様に外気から吸い込みフィルタ6を通り、吸い込み配管22を通って圧縮機本体1へ導かれ、圧縮機本体1内で加圧されるが、このとき電磁弁19が開となり、外部給水源からの水が、バルブ39、水配管26、水フィルタ18、水配管27、水配管35を経てノズルによって圧縮機本体1の圧縮作動室内及び吸い込み配管22の内部に噴射され、このとき電磁弁19は圧縮機停止時及び定常運転時は閉となっている。
【0030】
ノズルは吸い込み配管22及び圧縮機本体1のケーシング1cの中間部で、かつ圧縮作動室が密閉空間を形成する位置に形成されており、圧縮空気は水と混合した状態で圧縮作動室から吐出された後、空気配管23を通って、アフタークーラ8へ吐出され、アフタークーラ8で圧縮空気が冷却される共に、圧縮空気から分離された水は水配管31より外部へ排出され、また圧縮空気は圧縮空気供給配管25、逆止弁14を通って外部の供給先に吐出される。
【0031】
なお従来の水噴射式スクリュー圧縮機は、常時圧縮作動室内に水を噴射するため水の使用量が多いことから、水を循環させることにより外部からの給水量を節約する方法が用いられていたが、循環式の場合、水に病原菌等の細菌が繁殖したり、金属イオンの溶融等の問題を解決するため、高価な水質保全装置が必要である。
しかし前記第1、第2の実施の形態になるスクリュー圧縮機によれば、圧縮機本体1の低負荷時にのみ水を噴射させるため、水の使用量が比較的少ない上、第2の実施の形態になるスクリュー圧縮機によれば水を循環させる必要がないため、外部から供給した水を圧縮作動室内に噴射し、吐出空気から分離した水をそのまま圧縮機外に排出することにより、水質保全装置への負担を軽減させることができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、仕様空気量に対する空気消費量比が予め設定された空気消費量比以上の運転範囲では、インバータ装置による回転数制御によりオイルフリースクリュー圧縮機として運転を行い、空気消費量比が予め設定された空気消費量比以下の運転範囲では、圧縮機本体の圧縮作動室内に水を噴射することにより、水噴射式スクリュー圧縮機として運転を行うようにしたことから、全負荷から無負荷までの全ての負荷領域においてインバータ装置による回転数制御によりスクリュー圧縮機の運転が可能になると共に、低空気消費量比すなわち低負荷領域では、圧縮機本体の圧縮作動室内に噴射された水によって各ロータ間がシールされるため、押しのけ空気量に対する内部空気漏れ量比が増大することがない。
これによって上流側に漏れた空気を圧縮作動室内において再圧縮圧することがないと同時に、圧縮作動室内に噴射された水によって圧縮空気が冷却されるため、エネルギ効率が大幅に向上すると共に、吐出空気の圧力変動が少ないスクリュー圧縮機及びその運転制御方法が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態になるスクリュー圧縮機の構成図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態になるスクリュー圧縮機の消費電力特性を示す線図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態になるスクリュー圧縮機の構成図である。
【図4】従来のスクリュー圧縮機の消費電力特性を示す線図である。
【符号の説明】
1 圧縮機本体
2 増速機
3 電動機
4 インバータ
5 制御装置
6 吸い込みフィルタ
8 セパレータ
9 オイルポンプ
10 オイルクーラ
13 圧力センサ
25 圧縮空気供給管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a screw compressor and an operation control method of a screw compressor which enable operation of a compressor body in all load regions from full load to no load by controlling the rotation speed by an inverter device.
[0002]
[Prior art]
Although air compressors are used in various industries, oil-free screw compressors that do not require lubricating oil to be supplied to the compression working chamber are used in industries such as electronics, food, and chemicals that do not want to mix oil. Many are adopted.
In addition, since the air compressor is used in a state where the discharge pressure is kept constant, it is necessary to control the amount of discharge air according to the amount of air used by the user, and the power consumption of the air compressor is reduced by the cost of factory equipment. Occupies about 25% of the electric power cost in Japan, an air compressor compatible with energy saving is demanded.
[0003]
On the other hand, there is a suction throttle control system as a general control system of an oil-free screw compressor. With this suction throttle control method, when the usage of the compressed air supply destination decreases and the discharge pressure becomes higher than the set pressure value, the valve provided at the suction port is closed to limit the suction amount and simultaneously open the discharge side to the atmosphere. This is a control method for reducing the amount of compression work under a low load.
In contrast to the suction throttle control method, as an operation control method capable of obtaining high energy efficiency in response to a change in the load of the screw compressor, there is a rotation speed control method using an inverter device. As a screw compressor adapted to perform the above, for example, a "screw compressor and its operation control method" described in JP-A-2001-342982 is known.
[0004]
According to the “screw compression apparatus and operation control method thereof” of the above publication, in a low load area that is equal to or less than a set consumption air amount, the compressor is operated at a rotation speed corresponding to the set consumption air amount ratio, and the compressor is operated. When the discharge pressure of the compressor reaches the upper limit pressure, the capacity control for discharging the discharge air of the compressor to the atmosphere is also used, and the set air consumption ratio is maintained until the air consumption ratio reaches the set air consumption ratio. The engine is operated at a rotation speed lower than the corresponding rotation speed, whereby the effect of reducing power consumption during no-load operation can be obtained.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 4 is a diagram showing the power consumption characteristics of each operation control method of the oil-free screw compressor when the power consumption ratio and the air consumption ratio at full load are each set to 100%. And the solid line b shows the power consumption characteristic of the rotation speed control method using the conventional inverter device.
A dotted line c indicates an ideal power consumption characteristic in which the power consumption under no load is 0, and the change in power consumption with respect to the load from full load to no load is constant.
[0006]
However, in the conventional suction throttle control method indicated by the broken line a in FIG. 4, even when the load is low, the rotor rotation speed is not different from that at the time of full load, so that the compression work decreases but the mechanical loss does not decrease. There is a problem such as lowering.
Compared with the suction throttle control method, in the conventional rotation speed control method using the inverter device, the power consumption ratio in the high load region is small and the energy efficiency is high, but in the low air consumption ratio, that is, in the low load region, the displacement air is displaced. Since the ratio of the amount of internal air leakage to the amount of air increases, air leaking upstream in the compression working chamber is recompressed, and the temperature of the compressed air increases.
[0007]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and a screw compressor and an operation of a screw compressor which enable rotation speed control by an inverter device in all load ranges from full load to no load. It is an object to provide a control method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the screw compressor of the present invention is a screw compressor that controls the number of revolutions of an electric motor that drives a compressor main body by an inverter device, and a discharge pressure exceeds an allowable range than a preset pressure. When the discharge pressure is lower than a preset pressure beyond an allowable range, the inverter device instructs to decrease the rotation speed of the motor when the motor pressure is higher than the preset pressure. A water injection means for injecting water into a compression working chamber of the compressor body when a consumption air amount or a load amount of a supply destination of the compressed air discharged from the compressor body becomes equal to or less than a predetermined amount. It was done.
[0009]
With the above configuration, the screw compressor can be operated by the rotation speed control by the inverter device in all the load ranges from full load to no load, and the compression of the compressor body is reduced in the low air consumption ratio, that is, in the low load range. Since the space between the rotors is sealed by the water injected into the working chamber, the ratio of the internal air leakage to the displacement air does not increase.
As a result, the air leaking to the upstream side is not recompressed in the compression working chamber, and at the same time, the compressed air is cooled by the water injected into the compression working chamber. And a screw compressor with less pressure fluctuation can be obtained.
[0010]
In order to achieve the above object, a screw compressor of the present invention is provided with a water injection device that injects water also to an air suction side of a compressor body when a consumed air amount or a load of a supply destination of compressed air becomes a predetermined amount or less. Means are provided.
[0011]
According to the above configuration, the atomized water is mixed with the air sucked into the compressor main body, and the cooling effect of the air during the compression process can be enhanced, so that the energy efficiency can be improved.
[0012]
In order to achieve the above object, an operation control method for a screw compressor according to the present invention is an operation control method for a screw compressor in which the number of revolutions of an electric motor that drives a compressor body is controlled by an inverter device. In the operation range where the amount ratio is equal to or higher than the preset air consumption ratio, the operation as an oil-free screw compressor is performed by controlling the rotation speed by the inverter device, and the operation in which the air consumption ratio is equal to or lower than the preset air consumption ratio. In this range, the compressor is operated as a water-injection screw compressor by injecting water into the compression working chamber of the compressor body.
[0013]
According to the above method, the screw compressor can be operated by the rotation speed control by the inverter device in all load regions from full load to no load, and the compression of the compressor body is reduced in the low air consumption ratio, that is, in the low load region. Since the space between the rotors is sealed by the water injected into the working chamber, the ratio of the internal air leakage to the displacement air does not increase.
This prevents the air leaking upstream from being recompressed in the compression working chamber, and at the same time cools the compressed air by the water injected into the compression working chamber, so that the energy efficiency is high and the pressure fluctuation of the discharge air. It is possible to provide an operation control method of a screw compressor with less trouble.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration diagram of a screw compressor according to a first embodiment, in which a
[0015]
The compressor
For example, four teeth are formed in a screw shape on the outer peripheral portion of the
[0016]
A
[0017]
During a steady operation in which the discharge air amount ratio is equal to or higher than the preset discharge air amount ratio, air sucked from outside air together with the operation of the compressor
[0018]
On the other hand, at the time of low load operation in which the discharge air amount ratio is equal to or less than the preset discharge air amount ratio, air sucked from outside air passes through the filter 6 and the
At the same time, water is injected into the
[0019]
When the discharge air amount ratio becomes equal to or less than the preset discharge air amount ratio, the
When the water in the
[0020]
The nozzle is formed in the middle of the casing 1c of the
Further, after the compressed air is discharged from the compression working chamber of the
[0021]
The compressed air discharged from the
[0022]
On the other hand, the lubricating oil discharged from the
A part of the cooling water for cooling the
[0023]
When the discharge pressure detected by the
[0024]
Next, a description will be given of an operation control method of the screw compressor configured as described above. In a steady operation in which the discharge air amount ratio is in an operation range equal to or higher than a preset discharge air amount ratio, the compressor is sucked in from outside air together with the operation of the
[0025]
Further, when the discharge pressure detected by the
[0026]
On the other hand, at the time of low load operation in which the discharge air amount ratio is equal to or less than the preset discharge air amount ratio, the
Thus, in a low load region where the air consumption ratio is, for example, 40% to 0%, even if the
[0027]
FIG. 2 is a graph showing the power consumption characteristics according to the operation method. A curve indicated by a dashed line d indicates the power consumption characteristics according to the embodiment, and a dashed line a indicates the power consumption characteristics of the suction aperture control method. , And the dotted line c shows the power consumption characteristic in an ideal state in which the change in the power consumption with respect to the load from full load to no load is constant.
In the first embodiment, the lower limit rotation speed of the electric motor 3 is set to the rotation speed at which the discharge air amount becomes 40% of the specified air amount, but it is not necessarily limited to 40%. What is necessary is just to select suitably according to the characteristics, capacity | capacitance, etc. of the compressor
[0028]
On the other hand, FIG. 3 shows a second embodiment, in which water injected into the compression working chamber of the compressor
[0029]
In the second embodiment shown in FIG. 3, at the time of low load operation in which the discharge air amount ratio is equal to or less than the preset discharge air amount ratio, air passes from the outside air through the suction filter 6 as in the steady operation. Is guided to the compressor
[0030]
The nozzle is formed at a position between the
[0031]
In addition, since the conventional water injection type screw compressor always uses a large amount of water to inject water into the compression working chamber, a method of saving external water supply by circulating water has been used. However, in the case of the circulation type, an expensive water quality preservation device is required to solve problems such as propagation of bacteria such as pathogenic bacteria in water and melting of metal ions.
However, according to the screw compressors according to the first and second embodiments, since water is injected only when the
[0032]
【The invention's effect】
As described in detail above, the present invention operates as an oil-free screw compressor by controlling the rotation speed by an inverter in an operation range in which the air consumption ratio with respect to the specified air amount is equal to or more than a preset air consumption ratio, In the operation range where the air consumption ratio is equal to or less than the preset air consumption ratio, by injecting water into the compression working chamber of the compressor body, the operation is performed as a water injection screw compressor, In all load ranges from full load to no load, the rotation speed control by the inverter device enables the operation of the screw compressor, and in the low air consumption ratio, that is, in the low load range, the screw compressor is injected into the compression working chamber of the compressor body. Since the water is sealed between the rotors, the internal air leakage ratio to the displacement air amount does not increase.
As a result, the air leaking to the upstream side is not recompressed in the compression working chamber, and at the same time, the compressed air is cooled by the water injected into the compression working chamber. And a method for controlling the operation of the screw compressor with less pressure fluctuation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a screw compressor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing power consumption characteristics of the screw compressor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a screw compressor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing power consumption characteristics of a conventional screw compressor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002171166A JP2004019445A (en) | 2002-06-12 | 2002-06-12 | Screw compressor and operation control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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ID=31171092
Family Applications (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009185660A (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Kobe Steel Ltd | Water lubricating compressor |
JP2014522900A (en) * | 2011-07-12 | 2014-09-08 | サウジ アラビアン オイル カンパニー | Process of sulfone conversion with superelectron donors |
CN105917100A (en) * | 2014-01-15 | 2016-08-31 | 伊顿公司 | Method of optimizing supercharger performance |
JPWO2019186861A1 (en) * | 2018-03-29 | 2021-01-07 | 株式会社日立産機システム | Gas compressor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1077980A (en) * | 1996-08-30 | 1998-03-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Air compressing facility |
JPH10141262A (en) * | 1996-11-05 | 1998-05-26 | Hokuetsu Kogyo Co Ltd | Water lubricating-type screw compressor |
JPH10512938A (en) * | 1994-12-29 | 1998-12-08 | キルステン,ギンター | Compressor equipment |
JP2001342982A (en) * | 2000-06-02 | 2001-12-14 | Hitachi Ltd | Screw compressor device and operating and controlling method |
-
2002
- 2002-06-12 JP JP2002171166A patent/JP2004019445A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10512938A (en) * | 1994-12-29 | 1998-12-08 | キルステン,ギンター | Compressor equipment |
JPH1077980A (en) * | 1996-08-30 | 1998-03-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Air compressing facility |
JPH10141262A (en) * | 1996-11-05 | 1998-05-26 | Hokuetsu Kogyo Co Ltd | Water lubricating-type screw compressor |
JP2001342982A (en) * | 2000-06-02 | 2001-12-14 | Hitachi Ltd | Screw compressor device and operating and controlling method |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009185660A (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Kobe Steel Ltd | Water lubricating compressor |
JP2014522900A (en) * | 2011-07-12 | 2014-09-08 | サウジ アラビアン オイル カンパニー | Process of sulfone conversion with superelectron donors |
CN105917100A (en) * | 2014-01-15 | 2016-08-31 | 伊顿公司 | Method of optimizing supercharger performance |
JPWO2019186861A1 (en) * | 2018-03-29 | 2021-01-07 | 株式会社日立産機システム | Gas compressor |
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