JP3469538B2 - インバータ駆動スクリュー圧縮機の運転方法 - Google Patents

インバータ駆動スクリュー圧縮機の運転方法

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JP3469538B2 JP2000235273A JP2000235273A JP3469538B2 JP 3469538 B2 JP3469538 B2 JP 3469538B2 JP 2000235273 A JP2000235273 A JP 2000235273A JP 2000235273 A JP2000235273 A JP 2000235273A JP 3469538 B2 JP3469538 B2 JP 3469538B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、インバータで駆動
されるスクリュー圧縮機の運転方法に係り、特に、使用
空気量の変化に拘らず一定圧力で、かつ要求される圧力
の圧縮空気を供給するのに好適なインバータ駆動スクリ
ュー圧縮機の運転方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来のインバータで駆動されるスクリュ
ー圧縮機においては、たとえば特開昭55−16479
2号公報に記載されているように、電動機の速度データ
またはスクリュー圧縮機の負荷データによってインバー
タの出力を制御し、これによって増速、容量制御、起動
用の各手段を不要とし、構成を簡単化したものが提案さ
れている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】図3は、スクリュー圧
縮機における起動トルクが回転数と共に変化する状態を
表した図表である。通常の起動トルク(実線カーブ)
は、低速回転時に上昇して点aで示したピークを呈す
る。これは、圧縮された空気が吸込側へ漏洩することが
主因であると考えられている。鎖線にて示す低速回転域
における発生トルクの低いインバータで駆動する場合に
は、スクリュー圧縮機の起動トルク(実線)がインバー
タの発生トルク(詳しくは、インバータ制御された交流
電源によってモータ5が発生するトルク)を上回ること
になる。このような現象に関して従来技術では配慮され
ておらず、圧縮機が停止するという不具合が生じること
があった。 【0004】また、ユーザの空圧機器の使用状況により
使用空気量が変化し、これにともなって圧力の変動が発
生する。これに対して、上記従来技術では、この点につ
いての配慮がされておらず、圧力変動の大きい低品質の
圧縮空気を供給していた。本発明は、上記従来技術の有
する不具合に鑑みなされたものでその目的は、スクリュ
ー圧縮機がインバータにより円滑に起動するインバータ
駆動スクリュー圧縮機の運転方法を提供することにあ
る。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、スクリュー圧縮機からの圧縮空気の一部
を分岐し、これを吸込み絞り弁の開閉操作空気として使
用するインバータ駆動スクリュー圧縮機の運転方法であ
って、スクリュー圧縮機の起動前に吸込み絞り弁を閉め
切り、その後モータを駆動して、スクリュー圧縮機の起
動トルクを負荷運転時の起動トルクおよびインバータの
起動トルクよりも小さくし、スクリュー圧縮機の回転数
が、吸込絞り弁を開いて通常の負荷運転を行った場合の
定格回転数に至る前の起動運転時における起動トルクが
ピークになる時点に相当する回転数Nを過ぎた後、通
常の負荷運転を行った場合の定格回転数に至る前の起動
運転時における起動トルクであり且つ前記回転数N
時のピークの起動トルク及びインバータの起動トルク
よりも小さくなる起動トルクの回転数Nに達した際、
吸込み絞り弁を開いて負荷運転に移行し、負荷運転時は
圧縮機の回転数をPID制御装置から出力された回転数
となるようにインバータを用いて制御するものである。 【0006】以上に説明した本発明方法によると、イン
バータからの信号によって制御される吸込側開閉手段に
より、吸込側を閉じられた状態でスクリュー圧縮機を起
動するので、スクリュー圧縮機の起動トルクは通常の負
荷起動の場合の起動トルクおよびインバータの低負荷時
の起動トルクよりも下回る。これにより、スクリュー圧
縮機を円滑に起動することができる。また、スクリュー
圧縮機の回転数が徐々に上昇し、通常の負荷起動の際の
ピーク値を通過し、低い起動トルクの回転数に達したと
き、上記インバータからの回転数信号によって制御され
る吸込側開閉手段により吸込側が開いてスクリュー圧縮
機が負荷運転を行なうので、スクリュー圧縮機は円滑に
所定圧力まで空気を圧縮することができる。 【0007】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を示す図
1および図2について説明する。 【0008】図1において、1はスクリュー圧縮機であ
って、カップリング4を介してモータ5で回転駆動され
る駆動側ロータ2と、該駆動側ロータ2に噛み合って回
転する従動側ロータ3とを設け、かつ、吐出側を吐出配
管13を介してオイルセパレータ6に接続している。オ
イルセパレータ6は、圧縮空気と該圧縮空気中に含まれ
ているオイルとを分離し、圧縮空気を吐出配管14を通
してアフタークーラ7に送り、オイルをオイル配管17
を通してオイルクーラ8に送る。アフタークーラ7は、
圧縮空気を冷却し、吐出配管15を通してユーザに供給
する。一方、オイルクーラ8はオイルを冷却し、オイル
配管16を通してスクリュー圧縮機1の軸受部などに送
る。 【0009】10は吸込絞り弁であって、スクリュー圧
縮機1の吸込側に一端部を接続し、他端部に吸込フィル
タ9を有する吸込配管12の途中に設置されている。1
1は電磁弁であって、吐出配管14より分岐された操作
配管18の端部に設置され、インバータ19からの信号
により、上記吐出配管14からの圧縮空気によって吸込
絞り弁10を開閉操作する。19はインバータであっ
て、図3に実線にて示すように、あらかじめ、通常のス
クリュー圧縮機1の負荷起動トルクと回転数との関係を
求めておき、上記スクリュー圧縮機1の起動前に、上記
電磁弁11に上記吸込絞り弁10を閉じるための信号を
出力し、その後、上記スクリュー圧縮機1を起動し、図
3に示した起動トルクがピークになる点aに相当する回
転数N1を過ぎた後、上記の点aよりも起動トルクが低
下した点bに相当する回転数N2に達したとき、前記電
磁弁11に対して、前記吸込絞り弁10を開くための信
号を出力する。なお、上記スクリュー圧縮機1の回転数
は、たとえばロータ2,3の周速度などから求めてい
る。20はPID制御装置であって、図2に示すよう
に、前記吐出配管15に設置された圧力センサ21によ
り検出された圧縮空気の検出圧力値Aに相当する電流ま
たは電圧信号出力と、あらかじめ設定された設定圧力値
Bに相当する電流または電圧信号とを比較し、両者の圧
力差が最小になるための前記インバータ19への出力回
転数を演算してインバータ19に出力し、前記モータ5
を回転させる。なお、上記設定圧力値Bは、圧縮空気の
使用状況に応じてたとえば、つまみ(図示せず)を回す
ことにより変えられるようにしている。 【0010】つぎに動作について説明する。スクリュー
圧縮機1の起動前に、インバータ19からの信号25に
より、電磁弁11を介して吸込絞り弁10を完全に閉め
切った状態にする。この状態でモータ5を回転すると、
カップリング4を介して駆動側ロータ2および従動側ロ
ータ3が回転してスクリュー圧縮機1は真空ポンプと同
様に、吸込側が真空となり、吐出側がオイルセパレータ
6内の圧力以上の圧力となって、圧縮空気を吐出する。
このため、スクリュー圧縮機1の起動トルクは、図3に
一点鎖線にて示すように、吸込絞り弁10を開いて通常
の負荷運転を行った場合の実線にて示す起動トルクおよ
びインバータ19の破線にて示す起動トルクよりも小さ
くなる。 【0011】しかるのち、ロータ2,3の周波数などか
ら求めた回転数が図3に示す回転数N2すなわち、図3
に実線にて示す通常の起動運転時におけるピーク値の回
転数N1よりも十分に低下した起動トルクの回転数N2
達したとき、インバータ19からの信号により電磁弁1
1を介して吸込絞り弁10を開き、外気を吸込みフィル
タ9および吸込配管12を通してスクリュー圧縮機1の
吸込側に吸込んで負荷運転を行なう。したがって、スク
リュー圧縮機1を円滑に起動することができる。 【0012】スクリュー圧縮機1にて圧縮された空気
は、吐出配管13を通してオイルセパレータ6に送ら
れ、オイルセパレータ6で圧縮空気と該圧縮空気中に含
まれているオイルとが分離される。分離されたオイル
は、オイル配管17を通してオイルクーラ8に送られ、
オイルクーラ8で冷却された後、オイル配管16を通し
てスクリュー圧縮機1内の軸受部などに給油される。一
方、圧縮空気は、吐出配管14を通してアフタークーラ
7に送られ、アフタークーラ7で冷却された後、吐出配
管15を通してユーザへ供給される。また、オイルセパ
レータ6からの圧縮空気の一部は、吐出配管14より分
岐され、操作配管18を通して電磁弁11に送られ、吸
込絞り弁10の開閉操作空気として使用される。ユーザ
の使用空気量が吐出配管15からユーザに送られる圧縮
空気の量よりも多くなると、吐出配管15からユーザに
送られる圧縮空気の圧力が設定圧力値Bより徐々に低下
する。これを吐出配管15に設置された圧力センサ21
が常時検出して検出信号をPID制御装置20に出力す
る。PID制御装置20では、図2に示すように、圧力
センサ21からの検出値Aの信号と、設定値Bの信号と
を比較し、圧力センサ21による検出圧力値Aが設定圧
力値Bより小さいときには、設定圧力値Bに対する検出
圧力値Aの差を最小ならしめるようなインバータ19出
力回転数を演算し、演算結果に基づく出力回転数信号を
インバータ19に送る。インバータ19はPID制御装
置20からの出力回転数信号に基づいてモータ5の回転
数を上昇させる。このため、スクリュー圧縮機1の圧縮
空気の吐出量が増加し、吐出配管15からユーザに送ら
れる圧縮空気は、ユーザの使用空気量に対応する量とな
って圧力センサ21による検出圧力値Aは設定圧力値B
に保持される。 【0013】また、ユーザの使用空気量が吐出配管15
からユーザに送られる圧縮空気の量よりも減少すると、
吐出配管15からユーザに送られる圧縮空気の圧力設定
値Bよりも徐々に上昇する。これを圧力センサ21が検
出して検出信号をPID制御装置20に出力する。PI
D制御装置20では、設定圧力値Bに対する圧力センサ
21からの検出圧力値Aの差が最小となるようにインバ
ータ19への出力回転数を演算し、演算結果に基づく出
力回転信号をインバータ19に送る。 【0014】インバータ19は、PID制御装置20か
らの出力回転数に基づいてモータ5の回転数を低下させ
る。このため、スクリュー圧縮機1の圧縮空気の吐出量
が減少するので、吐出配管15からユーザに送られる圧
縮空気の圧力が設定圧力値Bに保持される。なお、上記
設定圧力値Bは、スクリュー圧縮機1の可能な圧力範囲
内でユーザの要求に応じて変更できるので、高品質の圧
縮空気を使い勝手良く供給することができ、かつ必要最
低圧力も設定すれば、無駄な圧力を消費しないので多大
の省エネルギー効果がある。また図4に示すように、P
ID制御装置20aとインバータ19aとを一体に構成
することも可能である。 【0015】 【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。本発明によれ
ば、インバータの回転数信号により吸込側を制御するこ
とによって、スクリュー圧縮機の起動トルクをインバー
タの発生トルクを上回らないように制御することができ
るので、スクリュー圧縮機を円滑に起動できる。特に、
スクリュー圧縮機の起動に際してその吸入側を閉め切る
ので、該スクリュー圧縮機は真空ポンプに類似した作動
状態となり、大きい起動トルクが掛からない。また、圧
縮空気の使用状態に応じて要求する圧力を容易に設定す
ることができるので、高品質の圧縮空気を使い勝手良く
供給することができ、かつ、必要最低圧力を設定すれ
ば、無駄な圧力を消費しないので、多大の省エネルギー
効果がある。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施図を示す図である。 【図2】本発明のPID制御装置を示すフローチャート
である。 【図3】スクリュー圧縮機の起動トルクを示す図であ
る。 【図4】PID制御装置とインバータとを一体にした場
合を示す斜視図である。 【符号の説明】 1…スクリュー圧縮機、2…駆動側ロータ、3…従動側
ロータ、4…カップリング、5…モータ、6…オイルセ
パレータ、7…アフタークーラ、8…オイルクーラ、9
…吸込フィルタ、10…吸込絞り弁、11…電磁弁、1
9…インバータ、20…PID制御装置、21…圧力セ
ンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−264190(JP,A) 特開 昭55−164792(JP,A) 実開 昭62−36269(JP,U) 実開 昭62−40290(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04C 29/10

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 スクリュー圧縮機からの圧縮空気の一部
    を分岐し、これを吸込み絞り弁の開閉操作空気として使
    用するインバータ駆動スクリュー圧縮機の運転方法であ
    って、 スクリュー圧縮機の起動前に吸込み絞り弁を閉め切り、
    その後モータを駆動して、スクリュー圧縮機の起動トル
    クを負荷運転時の起動トルクおよびインバータの起動ト
    ルクよりも小さくし、 スクリュー圧縮機の回転数が、吸込絞り弁を開いて通常
    の負荷運転を行った場合の定格回転数に至る前の起動運
    転時における起動トルクがピークになる時点に相当する
    回転数Nを過ぎた後、通常の負荷運転を行った場合の
    定格回転数に至る前の起動運転時における起動トルクで
    あり且つ前記回転数Nの時のピークの起動トルク
    びインバータの起動トルクよりも小さくなる起動トルク
    の回転数Nに達した際、吸込み絞り弁を開いて負荷運
    転に移行し、 負荷運転時は圧縮機の回転数をPID制御装置から出力
    された回転数となるようにインバータを用いて制御する
    ことを特徴とするインバータ駆動スクリュー圧縮機の運
    転方法。
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