JP2009007971A - 圧縮機及び圧縮機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気体を圧縮する圧縮機において、圧縮機本体とその周辺経路に存在する液体は、低温環境で使用する場合の粘性の高くなった潤滑油や長期間未使用で放置された後に使用する場合に一部液化した冷媒等が原因で、起動時のトルク増大により安定した起動が困難となり、圧縮機の保護機能により停止する場合がある。その場合には圧縮機の再起動等の保守作業が必要となり、信頼性の低下につながる。これらの液体に起因する負荷トルク増大の影響を改善する起動の安定化制御が必要である。
【解決手段】起動の安定化制御のために、回転子の停止直後の液体の粘性が低いときに位置決め運転を行う、あるいは、起動直後に所定の回転量を回転させた後一旦停止させ、続いて制御指令値として与えられた指令回転数で駆動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機を制御する技術に関する。

圧縮機を制御する技術に関して、特許文献１及び特許文献２に開示がある。特許文献１は、ピストンを有し冷媒を圧縮する圧縮機において、液化した冷媒を排出して安定した起動を可能とすることを特徴とするものである。

また、特許文献２は、ピストンを有する気体の圧縮機において、ピストンの位置を所定の位置に停止させて安定した起動を可能とすること特徴とするものである。
特開２００３−２８０７３号公報 特開２００６−１６６６５８号公報

気体を圧縮する圧縮機において、圧縮機本体とその周辺経路に存在する液体は通常の気体圧縮動作時の駆動モータ負荷トルクと比べて、トルクの増大を引き起こす場合がある。例えば、低温環境での使用する場合の粘性の高くなった潤滑油や長期間未使用で放置された後に使用する場合の一部液化した冷媒等がトルク増大の原因となり得る。その結果、特に起動時のトルク増大で安定した起動が困難となり、圧縮機の保護機能により停止することが考えられる。その場合は圧縮機の再起動等の保守作業が必要となり、信頼性の低下につながる。したがって、安定した起動を行う為にこれらの液体に起因する負荷トルク増大の影響を改善することが課題となる。

本発明は、上述の課題を解決することを提案し、液体に起因する圧縮機の負荷トルク増大の影響を抑制することで安定した起動を可能にすることを目的とするものである。

本発明では、上記圧縮機を位置センサを用いないで同期モータで駆動する場合は、停止直後の潤滑や密閉等の目的で使用する液体の粘性が低いときに、直流指令を与えて回転子の軸をトルク最大の位置に合わせるための位置決め運転を行う。その結果、次回起動時に低温で液体の粘性が高くなった場合でも位置決め精度の誤差を減少させ、起動電流を有効に起動トルクとして作用させて、起動時の負荷トルク増大で不安定な場合にも脱調する可能性を低くする。

さらに、位置センサを用いないで同期モータを駆動する場合に限らず、同期モータで駆動する場合には、起動直後に所定の回転量を回転させた後一旦停止させ、続いて制御指令値として与えられた指令回転数で駆動させる。その結果、圧縮機本体とその周辺経路に存在する液体を排出し、起動時の負荷トルク増大を抑制して、脱調する可能性を低くし安定した起動を可能にする。

本発明によれば、圧縮機本体内とその周辺経路に存在する液体に起因する負荷トルク増大の影響を緩和し、圧縮機の安定した起動が可能となる。

以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。

図１に本発明の実施例１の構成図を示す。図１において、コントローラ１からの制御指令が同期モータ２に与えられ、同期モータ２の回転により圧縮機本体３が駆動される。また、圧縮機本体３は気体６を取込んで圧縮を行う。さらに圧縮機本体３の動作の際には潤滑と密閉の目的でオイル７が循環する。オイルはオイルケース４やオイルセパレータ５を経由し圧縮機本体３の中を流れる。

圧縮機本体３内に十分にオイルが循環した後に停止を行い、その後低温環境に放置しておくとオイル温度が低くなり粘性が高くなる。このとき、再び圧縮機の起動を行うと通常の気体圧縮動作時の起動トルクと比べて、起動トルクが増大することがある。その結果、保護機能の動作を招き停止に至る可能性がある。本発明では、コントローラ１を用いて起動の安定化制御を行う。

同期モータの位置センサレス制御の場合は図２の手順に従うことで停止に至る可能性を低くすることができる。起動（Ｓ１）を行った後は、通常の起動手順である位置決め運転（Ｓ２）、同期運転（Ｓ３）、センサレス運転（Ｓ４）を行う。その後、停止指令（Ｓ５）が入らない場合はセンサレス運転（Ｓ４）を継続する。停止指令（Ｓ５）が入った場合は、減速停止（Ｓ６）の判断を行い、減速停止の場合は減速（Ｓ７）した後で出力遮断（Ｓ８）し、減速停止でない場合は直後に出力遮断（Ｓ８）を行う。

その後、回転子の停止（Ｓ９）時間経過後に改めて位置決め運転（Ｓ１０）を行い、最終的に停止（Ｓ１１）させる。一般に回転子の停止（Ｓ９）直後はオイルの温度が高く、粘度が低い為、位置決め運転（Ｓ１０）を正確に行うことができる。このことにより、次に起動するときに低温環境によってオイル温度が低くなり粘度が高い場合でも、既に位置決め運転（Ｓ１０）が終了しているため、起動電流が有効に起動トルクとして作用し、脱調する可能性が低くなり起動の安定化を図ることができる。

さらに、起動トルク増大の影響を緩和する為、図３の手順に従って起動を行う。起動（Ｓ２１）を行った後、圧縮機毎に定められた所定回転量の運転（Ｓ２２）、例えば、同期モータの機械角１回転等を行い、停止（Ｓ２３）させる。この動作により圧縮機本体３とその周辺経路に存在する粘性の高いオイルの排出が行われる。続いて同期モータの回転子が停止（Ｓ２４）した後に通常の起動手順である位置決め運転（Ｓ２５）、同期運転（Ｓ２６）、センサレス運転（Ｓ２７）を行う。所定回転量の運転（Ｓ２２）によりオイルの排出が行われているため、起動トルクの増大はなく安定した起動を行うことができる。

また、図３のＳ２１からＳ２３の手順は同期モータの位置センサレス制御に限らず、位置センサ付の制御でも同様の効果を得ることができる。

図２の手順と図３の手順はそれぞれ単独で用いることも、併用して用いることも可能である。

図１は、本発明の一実施形態の構成図である。 図２は、図１の圧縮機動作の一例を説明するフローチャートである。 図３は、図１の圧縮機動作の一例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ コントローラ
２ 同期モータ
３ 圧縮機本体
４ オイルケース
５ オイルセパレータ
６ 気体の流れ
７ オイルの流れ
８ 制御指令の流れ

Claims (6)

1. 気体を圧縮する圧縮機本体と、
   前記圧縮機本体を駆動する同期モータと、
   前記同期モータの回転数を可変に制御する前記同期モータの位置検出手段を持たないコントローラを有する圧縮機において、
   前記コントローラが、前記圧縮機の停止直後に、直流指令を与えて前記同期モータの回転子の軸をトルク最大の位置に合わせるための位置決め運転のための制御を行うことを特徴とする圧縮機。
2. 気体を圧縮する圧縮機本体と、
   前記圧縮機本体を駆動する同期モータと、
   前記同期モータの回転数を可変に制御するコントローラを有する圧縮機において、
   前記コントローラが、前記圧縮機の起動直後に前記同期モータを所定の回転量回転させた後一旦停止し、続いて制御指令値として与えられた指令回転数で駆動する制御を行うことを特徴とする圧縮機。
3. 請求項１または請求項２記載の圧縮機において、
   前記圧縮機本体がスクリュー型であり、前記圧縮機本体内で潤滑と密閉のための液体を循環させることを特徴とする圧縮機。
4. 請求項１または請求項２記載の圧縮機において、
   前記圧縮機本体がスクリュー型であり、前記気体が前記圧縮機の運転条件で一部液化をする特性を有することを特徴とする圧縮機。
5. 気体を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動する同期モータと、前記同期モータの回転数を可変に制御する前記同期モータの位置検出手段を持たないコントローラを有する圧縮機の制御方法において、
   前記コントローラにより、前記圧縮機の停止直後に前記同期モータの回転子の位置決め運転をすることを特徴とする圧縮機の制御方法。
6. 気体を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を駆動する同期モータと、前記同期モータの回転数を可変に制御するコントローラを有する圧縮機の制御方法において、
   前記コントローラにより、前記圧縮機の起動直後に前記同期モータを所定の回転量回転させた後一旦停止し、続いて制御指令値として与えられた指令回転数で駆動することを特徴とする圧縮機の制御方法。

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