JP3354705B2 - インバータ駆動スクリュー圧縮機 - Google Patents

インバータ駆動スクリュー圧縮機

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JP3354705B2
JP3354705B2 JP09183494A JP9183494A JP3354705B2 JP 3354705 B2 JP3354705 B2 JP 3354705B2 JP 09183494 A JP09183494 A JP 09183494A JP 9183494 A JP9183494 A JP 9183494A JP 3354705 B2 JP3354705 B2 JP 3354705B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は回転数制御により容量制
御を行なうインバータ駆動スクリュー圧縮機において、
一定圧力制御と全負荷から無負荷までの全ての負荷範囲
でインバータ駆動できるようにしたインバータ駆動スク
リュー圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、スクリュー圧縮機のインバータ駆
動に関する技術の一例としては、特開昭55−1647
92号があげられるが、低回転時に吸込空気量と給油量
を同時に制御して負荷の全範囲でインバータ駆動するよ
うにした公知例は見当らない。また、従来のインバータ
駆動スクリュー圧縮機では、負荷の30〜100%の範
囲で回転数を可変制御して使用されていたが、低負荷の
0〜30%の範囲では回転を一定とし圧力調整弁による
吸込絞り弁制御としていたため、回転数制御による省エ
ネが得られず、吐出圧力も変化してしまう欠点があっ
た。
【0003】図4、図5によりインバータ駆動スクリュ
ー圧縮機における従来方式の回転数制御を説明する。ス
クリュー圧縮機本体3はモータ4と直結にて駆動され、
モータ4は始動盤6により運転制御が行なわれる。
【0004】吸込フィルタ1より吸込まれた空気は吸込
絞り弁2を経由して圧縮機本体3において、オイルセパ
レータ10より供給された潤滑油とともに圧縮される。
潤滑油と圧縮空気はオイルセパレータ10で油分を分離
して、油はクーラ17で冷却され再び圧縮機本体3へ供
給される。圧縮機本体3で圧縮された空気は吐出ポート
5により設定された圧力まで圧縮される。オイルセパレ
ータ10を通過した空気は、調整弁11、アフタクーラ
13を通り負荷側に供給される。
【0005】始動盤6にはインバータ7の他に、供給圧
力を検出する圧力センサ12と圧力設定器9とのデータ
を比較演算するPID装置8が設けられている。PID
装置8からはインバータ7に圧力を一定とするデータを
送り、インバータ7で周波数を変え、供給圧力一定にな
るようにモータ4の回転数を変化制御する。回転数制御
の範囲の一例は、図5に示すような使用空気量比(使用
空気量/仕様空気量)30〜100%の範囲とし、使用
空気量比30〜0%の低負荷では、回転数を一定とし吸
込絞り弁制御で行なっている。使用空気量比が30%以
下になると、回転数一定とする制御となるため圧力は上
昇してゆき、圧力調整弁14の設定圧力になると弁が徐
々に開くが、該30%は固定の値ではなく、適宜増減さ
れる。
【0006】圧力調整弁14を経由した空気は、空気配
管P1を通って吸込絞り弁2のピストン16の下部に供
給され、ピストン16を押し上げ吸込絞り弁2を無段階
に閉塞して容量調整をする。また停止時にオイルセパレ
ータ10の圧力を大気に開放し、吸込絞り弁2を閉じる
ため、一般に放気弁15が設けられており、オイルセパ
レータの圧力は空気配管P1を介して大気に解放される
が、その具体的構成は公知であるので図示は省略する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、従来
の方式のインバータ駆動スクリュー圧縮機では、低回転
でのモータのトルク不足による過電流トリップを防止す
るため、全負荷に対し30%の負荷に相当する周波数と
なると、回転数制御をやめ一定回転として、圧力調整弁
による吸込絞り弁制御に切替えていた。この方式で使用
空気量比0〜30%の負荷範囲の制御をカバーしていた
が、このような方式では図5中にインバータ駆動の直線
で示されるように、30%以下の負荷のラインは、30
〜100%負荷のラインの仮想延長線よりも上方に位置
すること、即ち低負荷時に動力ロスが生じての省エネ効
果が得られないことになり、また圧力調整弁で制御する
ため設定圧力を得るためにはその都度調整が必要でかつ
供給圧力上昇となり、一定圧力とすることができないと
いう問題点があった。
【0008】本発明の目的は、上記のような問題点を解
決し、低負荷時において周波数又は圧縮機の回転数に対
応して吸込空気量と給油量を自動調整して、低回転時の
過電流トリップを防止し、一定圧力でかつ使用空気量比
0〜100%の範囲の負荷で回転数制御を行ない、低回
転での安定空気の供給と大きな省エネ効果が得られるイ
ンバータ駆動スクリュー圧縮機を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に係る発明によるインバータ駆動スクリ
ュー圧縮機は、モータにより回転されるスクリュー圧縮
機本体により、吸入系統から空気を吸入して圧縮し、圧
縮された空気をオイルセパレータを介して負荷側から供
給し、該オイルセパレータから給油系統を介して前記ス
クリュー圧縮機本体にオイルを供給し、前記モータの回
転数をインバータ駆動手段により可変制御するようにし
たインバータ駆動スクリュー圧縮機において、前記給油
系統に可変給油絞り弁を設けると共に、前記インバータ
からの周波数データ、前記モータへ供給される電流デー
タ及びあらかじめ設定した電流データに基づいて、前記
モータが低回転になると増加する前記モータの電流値を
おさえるように前記可変給油絞り弁を制御する弁制御手
段を設け、前記スクリュー圧縮機本体の低回転運転時
に、前記弁制御手段により前記スクリュー圧縮機本体の
回転の低下に応じて前記可変給油絞り弁を絞る方向に制
御するようにしたことを特徴とするものである。 同じ
く、請求項2に係る発明によるインバータ駆動スクリュ
ー圧縮機は、請求項1に係る発明によるインバータ駆動
スクリュー圧縮機において、前記弁制御手段は、前記モ
ータの駆動電流を監視し該モータの低回転時における駆
動電流を測定する電流監視手段と、該電流監視手段によ
り測定した測定結果に基づき前記モータの駆動電流を抑
制する制御装置と、を有することを特徴とするものであ
る。 さらに同じく、請求項3に係る発明によるインバー
タ駆動スクリュー圧縮機は、請求項1または2に係る発
明によるインバータ駆動スクリュー圧縮機において、前
記可変給油絞り弁に加えて、圧縮機の前記吸入系統に可
変吸込絞り弁を設け、前記両絞り弁は、それぞれパルス
モータによりウオームギヤ・ピニオンラック等の伝達機
構を介して駆動されるようにし、前記弁制御手段は、前
記吸気系統の可変吸込絞り弁も前記給油系統の可変給油
絞り弁と同じ様に制御可能としたことを特徴とするもの
であり、これにより低回転になると増加するモータの電
流値をおさえるようにパルスモータを作動し、各絞り弁
を無段階で閉塞する制御を行なうものである
【0010】
【作用】上記の手段は以下のように作用する。モータと
圧縮機本体は駆動連結されており、インバータにより回
転数制御を行なう。例えば吐出配管には圧力センサが取
付けられ供給圧力を電気信号によりPID装置を経由し
てインバータに伝達、インバータからの周波数指令は
制御手段に入力される。また、モータの動力線に設けら
れた変流器などからの検知電流のデータは弁制御手段
入力される。制御手段、現周波数と電流値を知り、
設定された周波数以下になると設定電流値と前記検知電
流値を比較する。この電流値が増加してゆくと前記可変
給油絞り弁を検知電流即ち駆動電流が低下するまで徐々
に閉塞して行く。これにより低回転でのトルク不足を改
善でき、使用空気量比0〜100%の範囲でインバータ
駆動が可能となるものである。また上記範囲で常に一定
の圧力が得られ、低回転での省エネ効果も高まる。
【0011】
【実施例】以下本発明の一実施例を図1、図2により説
明する。図1において図4と同一部材には同一符号を付
してありその説明は省略する。本発明では使用空気量比
100〜0%の範囲即ち全負荷から無負荷までインバー
タ駆動可能とする。図1に示すインバータ駆動のシステ
ムでは、モータ4の電流を変流器23で常に監視し、そ
のデータは電流変換器20で電流を電圧に変換されてP
ID装置21に送られ、該PID装置21ではこの電圧
変換されたデータとあらかじめ設定されているデータと
比較演算し、電流が最低となるようなデータをパルスモ
ータ制御装置22に送り、パルスモータ18A、18B
を回転させる構成となっている。パルスモータ18A、
18Bは、例えばウォーム及びウォームギヤ、ピニオン
・ラック等の適宜伝達手段を介して、吸込絞り弁2及び
給油絞り弁19を駆動する。スクリュー圧縮機の仕事量
は、吸込フィルタ1からの吸込空気の圧縮の他に、圧縮
機本体3の吐出ポート5に加わるオイルセパレータ10
からの背圧と、オイルクーラ17を経由して圧縮機本体
3に供給される油の粘度の影響の三者があり、常に一定
限度のトルクが必要となる。インバータ7で駆動する場
合、回転を低下させるには周波数を下げるが電圧も下げ
るため、低負荷に相当する低回転域では前述のトルクを
モータ4で引き出せなくなり電流が増加してゆき、過負
荷トリップが発生する。
【0012】本発明はこのような過負荷トリップを無く
すもので、低回転運転に入ったら電流の増加を変流器2
3で検出して変換器20により電圧に変換してPID装
置21に送り、パルスモータ制御装置22は、PID装
置21から送られたデータに基づきさらにインバータ7
からの周波数を監視しながら吸込空気を圧縮する量を、
パルスモータ18Aを回転して吸込絞り弁2を制御し、
また給油のパルスモータ18Bを回転して給油絞り弁1
9を制御して電流が低下するまで閉塞してゆく。即ち、
低回転域においてモータ回転数が周波数に応じた最小電
流になるようにモータ駆動電流を抑制する。この吸込絞
り弁2と給油絞り弁19はいずれもパルスモータ18
A、18Bからの回転を、例えばウォームギヤと伝達ギ
ヤにてネジを切った軸に伝達して該軸を上下させて弁の
開度を可変できる構造としたものである。
【0013】以上述べた構成により本実施例では低回転
域で圧縮機3の仕事量を軽減でき周波数と吸込量及び給
油量のバランスを自動調整してモータのトルクをバック
アップし過電流トリップを防止し、省エネ効果を発揮す
る。図2、3は本発明による容量制御の特性を表わした
グラフとその制御方法である。ここでは使用空気量比が
30%以下の負荷で、周波数の低下と共に吸込絞り弁2
と給油絞り弁19を閉塞して制御する。周波数で負荷を
判断し、電流データでピーク電流を判断して制御装置か
らの指令で各弁を調整、調整後のデータを再び周波数と
電流で検出しフィードバック制御するものである。これ
により負荷特性は理想ラインよりはずれるが、ほぼリニ
アとして、図5に関し前述した従来例のように低負荷時
の動力ロスを低減して省エネ効果を奏することが可能で
ある。またスクリュー圧縮機の容量制御を電気的に行な
うため、従来空気式で制御を行なう上で必要であった図
4に示す配管P1等を省略することができる。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、スクリュー圧縮機の容
量制御を使用空気量比0%までインバータ駆動すること
ができるので、0〜100%の負荷に対し一定の圧力を
供給できると共に負荷変動の応答性も早くすることが可
能である。また、低負荷時にモータ電流を制限するた
め、低負荷域での大巾な省エネ効果を奏することができ
る。また製作側からも容量制御を電気系統で構成するた
め、配管がなくなるので生産性の向上、標準化がはかれ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるインバータ駆動スクリュー圧縮装
置の一実施例を示す図
【図2】図1に示すインバータ駆動スクリュー圧縮装置
の容量制御特性を示す図
【図3】図1に示すインバータ駆動スクリュー圧縮装置
の容量制御方法を示す図
【図4】従来方式のインバータ駆動スクリュー圧縮装置
のシステムを示す図
【図5】従来方式のインバータ駆動スクリュー圧縮装置
の容量制御特性を示す図
【符号の説明】
2…吸込絞り弁 4…モータ 7…インバータ 8…PID装置 12…圧力センサ 18…パルスモ
ータ 19…給油絞り弁 20…電流変換
器 21…電流用PID装置 22…パルスモ
ータ制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−106391(JP,A) 特開 平4−203381(JP,A) 特開 平4−296270(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04C 29/10 F04C 18/16 F04C 29/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータにより回転されるスクリュー圧縮
    機本体により、吸入系統から空気を吸入して圧縮し、圧
    縮された空気をオイルセパレータを介して負荷側に供給
    し、該オイルセパレータから給油系統を介して前記スク
    リュー圧縮機本体にオイルを供給し、前記モータの回転
    数をインバータ駆動手段により可変制御するようにした
    インバータ駆動スクリュー圧縮機において、 前記給油系統に可変給油絞り弁を設けると共に、前記イ
    ンバータからの周波数データ、前記モータへ供給される
    電流データ及びあらかじめ設定した電流データに基づい
    て、前記モータが低回転になると増加する前記モータの
    電流値をおさえるように前記可変給油絞り弁を制御する
    弁制御手段を設け、前記スクリュー圧縮機本体の低回転
    運転時に、前記弁制御手段により前記スクリュー圧縮機
    本体の回転の低下に応じて前記可変給油絞り弁を絞る方
    向に制御するようにしたことを特徴とするインバータ駆
    動スクリュー圧縮機。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のインバータ駆動スクリュ
    ー圧縮機において、前記弁制御手段は、 前記モータの駆動電流を監視し該モ
    ータの低回転時における駆動電流を測定する電流監視手
    段と、該電流監視手段により測定した測定結果に基づき
    記モータの駆動電流を抑制する制御装置とを有する
    ことを特徴とするインバータ駆動スクリュー圧縮機。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のインバータ駆動
    スクリュー圧縮機において、前記可変給油絞り弁に加えて、圧縮機の前記吸入系統に
    可変吸込絞り弁を設け、前記両絞り弁は、それぞれパル
    スモータによりウオームギヤ・ピニオンラック等の伝達
    機構を介して駆動されるようにし、 前記弁制御手段は、
    前記吸気系統の可変吸込絞り弁も前記給油系統の可変給
    油絞り弁と同じ様に制御可能としたことを特徴とするイ
    ンバータ駆動スクリュー圧縮機。
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