JP6767568B2

JP6767568B2 - 気体圧縮機

Info

Publication number: JP6767568B2
Application number: JP2019508645A
Authority: JP
Inventors: 竜亮大城
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2020-10-14
Anticipated expiration: 2038-01-30
Also published as: EP3604819B1; JPWO2018179789A1; CN110475973A; CN110475973B; EP3604819A1; US11614084B2; EP3604819A4; US20200011324A1; WO2018179789A1

Description

本発明は、気体圧縮機に係り、インバータ制御による可変速制御を行う気体圧縮機に関する。

駆動源（例えば、電動機等）の駆動速度を、回転数制御装置（例えば、電力変換装置／インバータ等）を用いて可変速制御する気体圧縮機では、圧縮ガスの使用量が減少し、圧縮機の使用者が所望する所定圧力を超えた場合に、圧縮機本体を駆動する駆動源の回転数を減少させて負荷の軽減を行ういわゆる無負荷運転（アンロード運転）を行う制御が知られている。

例えば、特許文献１は、電力変換装置制御の電動機を用いた圧縮機本体の吐出圧力値や当該圧力値に対応する吐出圧縮空気の温度に応じたＰＩＤ制御により可変速制御を行う圧縮機であって、圧縮空気の使用量が減少し、使用者が所望する目標圧力より高い所定圧力に達すると、吸い込み絞り弁を閉として吸入空気の量を低減したり、圧縮機本体から下流の配管経路上から圧縮空気を大気等に放気して圧縮機本体の動力負荷を低減させたりし、駆動源の回転数を所定の下限回転数まで低下することで、消費動力の低減を図る無負荷運転の例を開示する。

また、特許文献１は、上記無負荷運転時における駆動源の下限回転数に、最高下限回転数と最低下限回転数という回転数差に幅をもたせ、通常のＰＩＤ制御運転時の下限回転数として最高下限回転数を、無負荷運転時の下限回転数として最低下限回転数で電動機を回転させることを開示する。即ち一般に電動機等の定格仕様は、保守等の理由により限界回転数よりも低めに設定することから、厳密には定格上の最高回転数で電動機を駆動しても更に高回転とする余力が残る。特許文献１は、圧縮機の起動直後等、圧縮空気の初期充填時などに、定格上の最高回転数よりも高い回転数で電動機を駆動したり、無負荷運転時以外の通常のＰＩＤ制御運転時には、下限回転数を無負荷運転時の最低下限回転数よりも高い最高下限回転数として運転したりすることで、圧縮空気生成の立ち上がり時間の短縮や圧力変動に対する追随性の向上を図ることを開示する。

特開２００５−６９１００号公報

ところで、圧縮気体は圧縮作用によって高温となることから、一般に気体圧縮機は、使用者側に圧縮気体を供給する前に圧縮気体温度が適温となるように冷却機構を備える。冷却機構としては、熱交換器を用いた冷却風によるエアクーラを備えることも知られている。圧縮作動室に油や水といった液体を供給して圧縮する給液式の圧縮機である場合、これに加えて給液用クーラも備える場合もある。圧縮作動室において、気体がかかる液体とともに圧縮される工程で熱交換が行われ、吐出圧縮気体の冷却に寄与するためである。

このように吐出圧縮気体は、使用者側には冷却された状態で提供するが、高圧気体を過冷却すればドレンが発生する。よって、上記熱交換器や上記油や水といった液体等による冷却はドレンが発生する限界温度より高い温度までの範囲になるように冷却するのが好ましいが、圧縮気体の吐出温度は、圧縮機本体が吸い込む気体の温度によっても変動する。例えば、寒冷地などのように、圧縮機の設置場所の周囲温度が低い環境では、吸い込み気体温度が低い分、吐出気体温度も低くなる。圧縮機の冷却機構の運転設定がより周囲温度が高い常温環境の温度を基準として設定されている場合、吐出圧縮気体の温度が低下しているにも関わらず、常温環境での運転設定で冷却機構が運転すれば、ドレン発生限界温度まで過冷却してしまう虞がある。このような虞は、吐出圧縮気体温度が相対的に低くなる低回転運転のときに発生しやすい傾向がある。

かかる事象に対して、圧縮機を設置する周囲環境の温度に応じて冷却機構の運転設定を逐次設定し直すことも可能であるが、作業効率上課題が残り、更には時々刻々と不規則に変化する周囲温度に逐次対応しなければならないという課題もある。
周囲温度の差に依存せずに、ドレンの発生を確実に防止する技術が望まれる。

上述の課題を解決するために、例えば、特許請求の範囲に記載の構成を適用する。即ち気体を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体を駆動する駆動源と、前記圧縮機本体の吐出圧力に応じて前記駆動源の回転数を制御する制御部と、前記圧縮機本体の吐出気体の温度を検出する温度検出装置とを有し、前記吐出圧力が設定圧力より高い上限圧力に達すると前記駆動源の回転数を下限回転数とする無負荷運転を実行する気体圧縮機であって、前記制御部が、前記無負荷運転時に前記温度検出装置の検出温度が所定温度以下であることを検出するとき、前記駆動源の下限回転数を、前記検出温度が前記所定温度より高いときの下限回転数よりも高く且つ前記吐出気体の温度が前記所定温度より高い温度となる下限回転数にするものである。

更には、気体を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体の吐出圧縮気体を冷却する冷却機構と、該圧縮機本体を駆動する駆動源と、前記圧縮機本体の吐出圧力に応じて前記駆動源の回転数を制御するとともに前記冷却機構の運転を制御する制御部と、前記圧縮機本体の吐出気体の温度を検出する温度検出装置とを有し、前記吐出圧力が設定圧力より高い上限圧力に達すると前記駆動源の回転数を下限回転数にする無負荷運転を実行する気体圧縮機であって、前記制御部が、無負荷運転時に、前記温度検出装置の検出温度が所定温度以下であることを検出するとき、前記冷却機構の運転を、前記検出温度が前記所定温度より高いときよりも制限し且つ前記吐出気体の温度が前記所定温度より高い温度となるように制御するものであり、前記制御部による前記冷却機構の運転の制限には、該冷却機構の停止を含み、前記制御部が、前記冷却機構の停止をしても前記温度検出装置の検出温度が所定温度以下であるとき、前記下限回転数を増加させるものである。
更には、気体を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体の吐出圧縮気体を冷却する冷却機構と、該圧縮機本体を駆動する駆動源と、前記圧縮機本体の吐出圧力に応じて前記駆動源の回転数を制御するとともに前記冷却機構の運転を制御する制御部と、前記圧縮機本体の吐出気体の温度を検出する温度検出装置とを有し、前記吐出圧力が設定圧力より高い上限圧力に達すると前記駆動源の回転数を下限回転数にする無負荷運転を実行する気体圧縮機であって、前記制御部が、無負荷運転時に、前記温度検出装置の検出温度が所定温度以下であることを検出するとき、前記冷却機構の運転を、前記検出温度が前記所定温度より高いときよりも制限し且つ前記吐出気体の温度が前記所定温度より高い温度となるように制御するものであり、前記所定温度が、前記吐出気体にドレンが発生しない最低温度と、前記冷却機構が低下させる温度とが合算した温度である。

本発明によれば、吐出温度が相対的に低い無負荷運転時に、周囲温度に依存せずにドレンの発生を動的に防止することができる。
本発明の更なる課題・構成・効果は、以下の記載から明らかになる。

本発明を適用した実施例１による空気圧縮機の構成を模式的に示すブロック図である。実施例１による空気圧縮機の処理の流れを示すフロー図である。本発明を適用した実施例２による空気圧縮機の処理の流れを示すフロー図である。

以下に、図面を用いて、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

図１に、本発明を適用した実施例１による空気圧縮機１００（以下、「圧縮機１００」という。）の構成を模式的に示す。本例では、圧縮気体として空気を用いるものとするが、これに限定するものではなく他の気体であってもよい。圧縮機１００は、圧縮作動室に液体（油）を供給する給液式の容積型圧縮機であり、本例では給油式のスクリュー圧縮機を適用するものとする。なお、本発明はこれに限定するものではなくターボ型であってもよい。

圧縮機１００は、駆動源としての電動機１、これに供給する電力の周波数を変更するインバータ２１、スクリューロータを備える圧縮機本体２、圧縮機本体２から吐き出された圧縮空気と潤滑油を分離する気液分離器６、圧縮空気を冷却する熱交換器７、潤滑油を冷却するための熱交換器８、これら熱交換器と熱交換する冷却風を生成するファン装置９及び種々の制御を行う制御部２０を備える。

また、圧縮機１００は、吐出配管１０ａの途中に、圧縮機本体から吐き出される混合圧縮空気の温度を検出する温度検出装置（例えば、温度センサやサーミスタ）２５と、吐出配管１０ｃの途中に、吐出圧縮空気の圧力を検出する圧力検出装置２６（例えば、圧力センサ）を備え、これらの検出値が制御部２０に送信されるようになっている。なお、温度検出装置２５は、吐出配管１０ｂ上に配置してもよい。

圧縮機本体２は、吸気側に吸気量を制御する吸込絞り弁５を備え、スクリュー等の回転駆動によって吸気路１５からエアフィルタ３を介して外気を吸気し、吐出配管１０ａを介して潤滑油と空気の混合圧縮空気を気液分離器６に吐き出す。気液分離器６は、遠心力や衝突によって潤滑油と圧縮空気とを分離する。その後、圧縮空気は下流の調圧逆止弁１３及び吐出配管１０ｂを介して熱交換器７に流れ、熱交換器７で冷却風との熱交換で、圧縮機本体から吐き出された温度（例えば、１１０℃程度）から、それよりも低い所定の温度（例えば、７０℃程度）まで冷却され、吐出配管１０ｃを介して圧縮空気の使用者側に供給されるようになっている。他方、気液分離器６で分離された潤滑油は、油配管１１ａを介して熱交換器８に流れ、ここで冷却風と熱交換による冷却を受け、油配管１１ｂ及びオイルフィルタ１２を介して、圧縮機本体２に還流されるようになっている。

冷却風を生成するファン装置９は、ファン及び電動機からなり、制御部２０からの制御指令によりファン用インバータ２２によって回転数が可変速制御されるようになっている。より詳細には、温度検出装置２５の検出温度と、熱交換器７や８の熱交換性能とを考慮して、使用者側に提供する吐出空気温度が所定の温度となるように、必要な回転数で回転するようになっている。また、本実施例では、圧縮機本体や他の要素が筐体３０によってパッケージされた構成である。よって、ファン装置９が、電動機１や制御系の冷却に必要な冷却風も生成するようになっており、圧縮機１００が駆動中は常に定格上の最低回転数以上で回転するようになっている。

なお、油配管１１ａは、熱交換器８よりも下流側で三方弁を介して２つに分岐し、一方が熱交換器８と、他方が油配管１１ｂの途中と連通する。三方弁は、分岐した油配管１１ａの油の流れを熱交換器７側と、熱交換器７の下流である油配管１１ｂに制御するようになっている。例えば、三方弁は、制御部２０からの制御により油温度が十分に低いときは、熱交換器７側への油の流れを禁止又は制限し、油配管１１ｂへの流れを許可することで、油温の調節を行うようになっている。

制御部２０は、例えば、プログラムと演算装置の協働による機能部を構成し、圧縮機１００の種々の制御を行うようになっている。本実施では、制御部２０は、吐出圧力に応じたＰＩＤ制御によって電動機１の回転数を可変速制御するようになっている。より詳細には、入力装置（不図示）を介して設定された所定の目標圧力（例えば、０．７０Ｍｐａ）を維持するように、圧力検出装置２６の検出値を監視し、電動機１の回転数を制御する。例えば、目標圧力に達するまでは、定格上の全速で電動機を回転させ（全負荷運転）、やがて目標圧力に達した後には、圧縮空気の使用量に応じた圧力変動に対して、電動機１の回転数を増速乃至減速させる等して、動力の削減を行うようになっている。更に、圧縮空気の使用量が減少し、圧力検出装置２６の検出圧力が、目標圧力よりも高い所定の上限圧（例えば、０．７８Ｍｐａ）に達すると、更に動力の削減を行う無負荷運転を行うようになっている。

無負荷運転とは、吐出圧力が上限圧に達すると、電動機１の回転数を所定下限回転数にまで低下させ、更に、吸込絞り弁５を「閉」として吸気量を減少させ、放気弁１４（例えば電磁弁）「開」として圧縮空気を大気に放気することで気液分離器６及び吐出配管１０ａの圧力を低下させることで、圧縮機本体２にかかる圧力負荷を軽減させるとともに電動機１の動力を削減する運転制御である。その後、圧縮空気の使用量が増加し、吐出圧力が上限圧よりも低く目標圧力以上の範囲にある所定の下限圧力に低下すると、制御部２０は、電動機の下限回転数はそのままとし、放気弁１４を「閉」、吸込絞り弁５を「開」とする負荷運転に切り替えるようになっている。

当該負荷運転中に、圧縮空気の使用状況によって吐出圧力が再度上限圧まで昇圧すれば、制御部２０は、放気弁１４を「開」、吸込絞り弁５を「閉」として再度無負荷運転を実行し、逆に当該負荷運転中に吐出圧力が下限圧力を下回れば、ＰＩＤ制御に戻るようになっている。

なお、無負荷運転の運転方法は、本例に限定されるものではなく、放気弁１４の開閉及び吸込絞り弁５の開閉の何れか一方のみであってもよいし、これらの制御なく電動機１を下限回転数とする制御であってもよいし、種々の方式を適用することができる。

また、制御部２０は、ファン装置９等の冷却機構の制御も行う。例えば、目標圧力で圧縮機本体２から吐出配管１０ａに吐き出された圧縮空気の温度が１１０℃程度としたとき、吐出配管１０ｃを流れる圧縮空気の温度は７０℃程度となるように冷却機構を制御し、圧縮空気の冷却を行う。具体的には、制御部２０は、ファン用インバータ２２を通じて温度検出装置２５の検出温度に応じた所定の回転数でファン装置９を可変速制御する。同様に、制御部２０は、潤滑油の熱交換を行う熱交換器８への潤滑油流量を、油配管１１ａ上の三方弁の流路切替を行うことにより制御し、最終的な吐出圧縮空気の温度を７０℃程度に調整するようになっている。

最終的な吐出圧縮空気を７０℃程度とするのは、これよりも低い温度まで冷却すると、圧縮空気中の水分がドレンとして抽出されるためである。本例において、この７０℃のようなドレンが発生しない最低温度（或いはドレンが発生する最高温度）を「ドレン発生限界温度」と称する場合がある。

ここで、ドレンが発生する温度は圧縮空気の圧力と相関関係があることから、冷却機構の運転制御は、通常、圧縮機本体の駆動中で、比較的低圧の圧縮空気を吐き出す場合を基準に設定される。本実施例のように、無負荷運転中の下限回転数で圧縮機本体２が駆動するときが最も吐出圧力が低いことから、かかる下限回転数時での吐出圧力に対応する吐出温度を想定し、ファン装置９の回転数を決定するようになっている。

しかしながら、この下限回転数時での吐出圧力に対応する温度とは、圧縮機本体２が吸い込む空気温度に影響されることから、吸気温度に高低があると、同じ圧力であっても吐出空気温度は相対的に高低差が発生することになる。吸気温度が１５℃から３５℃の範囲である場合と、吸気温度が０℃といった場合とでは、ファン装置９が定格上の最低回転であったとしても電動機１が下限回転ときには、吐出温度がドレン発生限界温度を下回る場合がある。

そこで、本実施例では、圧縮機本体２の吐出空気温度と、ドレン発生限界温度とを比較考慮し、無負荷運転時において、使用者側に提供する最終的な吐出空気の温度がドレン発生限界温度を下回る場合には、これより高くなるように電動機１の下限回転数を増加するように制御することを特徴の１つとする。
より詳細には、予め記憶手段等に「下限吐出温度」を設定し、この「下限吐出温度」以上となるように、圧縮機本体２の回転数を制御する。「下限吐出温度」とは、使用者側に提供する最終的な吐出空気温度が、ドレン発生限界温度以上の温度となるような圧縮機本体２の吐出空気温度をいう。特に、圧縮機本体２から圧縮機１００の外部への吐出配管系統に至るまでの放熱を考慮すれば、「下限吐出温度」はドレン発生限界温度に放熱分の温度を合算した温度となる。さらには、ファン装置９等を備える場合には、これらの冷却機構の冷却性能を考慮した温度が「下限吐出温度」である。例えば、ある吐出圧力でのドレン発生限界温度をＸ℃としたとき、冷却機構の冷却によって吐出空気の温度が１５℃低下する場合には、圧縮機本体２から吐き出す下限吐出温度は、ドレン発生限界温度Ｘ℃と、この１５℃とを合算した温度となる。圧縮機１００は、無負荷運転時に、圧縮機本体２の吐出温度（温度検出装置２５の検出値）が下限吐出温度以下となるときに、当該温度を上回るように電動機１の下限回転数を増加する。これによって、吐出圧力が上昇して吐出温度も相対的に上昇し、ドレンの発生を防止することが可能となる。

なお、このときに設定された電動機１の下限回転数は、吐出空気の検出温度が、下限吐出温度をわずかに上回る温度であるのが動力低減の面からは好ましい。また、このように下限回転数が設定された後も、制御部２０は、温度検出装置２５の検出値と、下限吐出温度との比較を実行し、下限吐出温度以上且つ近傍付近となる吐出温度となるような電動機１の下限回転数を演算し、適宜当該下限回転数の再設定を行うことで、無負荷運転等におけるドレンの発生を防止しつつ動力を極力低減するようになっている。

図２に、以上の動作を行う制御部２０の処理の流れの例を示す。

Ｓ１０１で、制御部２０は、圧縮機を起動し、Ｓ１０３で、圧力検出装置２６の検出値に基づいて、ＰＩＤ制御により目標圧力まで電動機１を定格上の全負荷運転とする。

Ｓ１０５で、制御部２０は、圧力検出装置２６の検出値が目標圧力以上であるか否かを監視し、目標圧力より低い場合（Ｎｏ）にはＳ１０３に戻り、目標圧力以上である場合（Ｙｅｓ）にはＳ１０７に進む。

Ｓ１０７で、制御部２０は、圧力検出装置２６の検出値が上限圧力であるか否かを監視し、上限圧力より低い場合（Ｎｏ）にはＳ１０３に戻り、上限圧力以上である場合（Ｙｅｓ）に、Ｓ１０９に進む。

Ｓ１０９で、制御部２０は、電動機１を現在設定中の下限回転数で回転するとともに吸込絞り弁５を「閉」、放気弁１４を「開」として、圧縮機１００内部の吐出系の圧力を低減する無負荷運転を実行する。なお、現在設定中の下限回転数とは、後述するＳ１１５で更新した下限回転数と、初期設定の下限回転数との何れかであり、更新した下限回転数が設定されている場合には、当該回転数で電動機１を回転する。

Ｓ１１１で、制御部２０は、温度検出装置２５の検出温度が、制御部２０の記憶装置に設定中の下限吐出温度以下か否かの判断を行う。制御部２０は、下限吐出温度以下の場合（Ｙｅｓ）、Ｓ１１３に進み、下限吐出温度より高い場合（Ｎｏ）には、Ｓ１１７に進んで初期設定での下限回転数で電動機１を回転する。初期設定の下限回転数とは、例えば、１５℃〜４０℃程度を標準の周囲温度とした場合に初期値として設定された無負荷運転時の下限回転数である。なお、Ｓ１０９で無負荷運転となってから所定時間の経過をまってから本Ｓ１１１を実行するようにしてもよい。無負荷運転となった直後は圧力の変化や吐出温度が不安定であるため、これらの安定を待ってから無負荷運転における下限温度の判断を行う方が精度よく判定できるためである。所定経過時間とは、例えば３０秒程度〜２分程度である。

Ｓ１１３で、制御部２０は、温度検出装置２５の検出値と、下限吐出温度との差分であるΔＴを算出する。このΔＴの大きさに応じて下限回転数の増加分が決定される。Ｓ１１５で、制御部２０は、増加する回転数を加算した下限回転数を再設定し、記憶装置に設定中の下限回転として記憶し、当該回転数で電動機１の回転数を増加させる。

Ｓ１１９で、制御部２０は、圧縮空気の使用量が増えて、圧力検出装置２６の検出値が、無負荷運転から負荷運転への切替契機となる下限圧力となっているか否かを監視する。下限圧力となっていない場合（Ｎｏ）、制御部２０は、Ｓ１１１に戻り、吐出空気温度が、下限吐出温度以下であるかの監視を継続する。下限圧力となっている場合（Ｓ１１９：Ｙｅｓ）、Ｓ１２１に進み、吸込絞り弁５を「開」、放気弁１４を「閉」とする負荷運転を実施する。圧縮空気の使用量が僅かに増加する程度であれば、この負荷運転で吐出圧力は再度上昇する。

Ｓ１２１及びＳ１２５で、制御部２０は、下限圧力や上限圧力の変動を監視し、これらの条件に応じて、無負荷運転と負荷運転を繰り返したり、ＰＩＤ制御としたりの処理を行う。

以上が実施例１である。本実施例１によれば、圧縮機本体２の吐出空気温度が下限吐出温度を下回る場合であっても、無負荷運転時においてドレンの発生を動的に防止することができる。即ち圧縮機１００の設置環境が低温環境であっても、これに依存することなく安全に圧縮空気の生成及び圧縮機の稼働を行うことができる。

また、吐出空気温度がドレン発生限界温度を下回らない場合には、ドレンが発生しない程度まで無負荷運転における下限回転数を低下させることも可能であり、この場合には省電力運転を更に効果的に実行することができる。

また、無負荷運転中において、下限回転数の更新要否を繰り返し監視続けることから、例えば、周囲温度の日時的な急な変化や季節要因による変化に対しても、無負荷運転におけるドレンの発生を動的に防止することができる。

以上、実施例１を説明したが、本発明は上記例に限定されるものではない。例えば、実施例１では、ファン装置９が定格の最低回転数以上で常に回転する例を挙げたが、ファン装置９がない構成にも本発明を適用することができる。この場合、上記「下限吐出温度」はドレン発生限界温度と同等とみなすことができる。また、「下限吐出温度」に数℃のマージンを加算或いは減算した温度をもって、電動機１の下限回転数を決定するようにしてもよい。

本発明を適用した実施例２について説明する。実施例１では、無負荷運転時にドレンの発生防止を電動機１の下限回転数を制御することによって解消したが、本変形例は、電動機１の下限回転数を変更する前に、ファン装置９といった冷却機構の運転制御を行うことを特徴の１つとする。

実施例２において、圧縮機１００の構成は、実施例１と同様であるが、ファン装置９の構成が異なる。実施例１では、圧縮機１００の駆動中は、ファン装置９は停止することなく、定格上の最低回転数以上で常に駆動する構成であった。これは、電動機１や制御系の冷却風を筐体外部から取り入れるためにファン装置９によって気流を生成する必要があるためである。

しかしながら、例えば設置環境が低温環境である場合には、電動機１や制御系の冷却が常に必要とはしない場合もある。このため、実施例２では、停止を含めたファン装置９の制御を可能とし、ドレン発生の防止と動力の低減を更に効果的に行うことができる。

実施例２の圧縮機１００は、実施例１と同様に、制御部２０が、温度検出装置２５の検出値から圧縮機本体２からの吐出空気温度と、下限吐出温度とを監視し、下限吐出温度以下の時に、ファン装置９の定格最低回転数を更に減少させ、吐出空気や油の熱交換器７や８の熱交換性（冷却性）を低減させる。また、ファン装置９の定格最低回転数を低下させたとしても吐出空気温度が下限吐出温度を上回らない温度である場合には、ファン装置９を停止させたり、それでも吐出空気温度が下限吐出温度を上回らない温度である場合には、実施例１と同様に、電動機１の下限回転数を増加したりするようになっている。

ここで、実施例２において、下限吐出温度は、複数の異なる温度が設定される。
第１の下限吐出温度（Ｄ１）は、ファン装置９を定格の最低回転数から更に低下させた場合の冷却性能をドレン発生限界温度に加算した温度である。例えば、ドレン発生限界温度がＸ℃とし、ファン装置９の定格最低回転数から更に低下した回転数時の冷却機構の冷却性能が８℃の温度低減とすれば、Ｄ１＝Ｘ℃＋８℃である。
第２の下限吐出温度（Ｄ２）は、ファン装置９を停止させた場合の冷却機構の冷却性能を考慮したものである。例えば、ファン装置９を停止した場合には冷却風との熱交換による冷却性能は略期待できないため、熱交換器７や８等の自然放熱によって２〜３℃の冷却性能である。よって、例えば、Ｄ２＝Ｘ℃＋３℃である。
そして、第３の下限吐出温度（Ｄ３）は、ドレン発生限界温度（例えば、Ｘ℃）である。

無負荷運転時において、制御部２０は、圧縮機本体２が吐き出す吐出空気温度（温度検出装置２５の検出値）が、Ｄ１以下且つＤ２より高温であれば、電動機１は初期設定の回転数のまま、ファン装置９は定格最低回転数よりも低い所定の最低回転数にする。或いは制御部２０は、吐出空気温度がＤ２以下且つＤ３より高温であれば、電動機１は初期設定の回転数のまま、ファン装置９は停止する。そして、制御部２０は、吐出温度がＤ３以下であるときは、ファン装置９を停止するとともに、実施例１と同様に下限回転数を増加して運転する。

図３に、実施例２による処理の流れを示す。
Ｓ２０１〜Ｓ２０７で、制御部２０は、実施例１と同様に起動から上限圧力に達するまでは、吐出圧力に基づくＰＩＤ制御によって電動機１を駆動する。
吐出圧力が上限圧力以上になると、Ｓ２０９で、制御部２０は無負荷運転を開始する。即ち電動機１の下限回転数として設定中の下限回転数が記憶されていれば、当該回転数とし記憶されていなければ初期設定の下限回転数とし、吸込絞り弁５を「閉」とし、放気弁１４を「開」とする。

Ｓ２１１で、制御部２０は、圧縮機本体２の吐出空気温度が、第１の下限吐出温度Ｄ１より高いかを判断し、高い場合（Ｙｅｓ）初期設定の下限回数で電動機１を回転する（Ｓ２０９で初期設定の下限回転数としていれば当該回転数を維持する。）。低い場合には（Ｎｏ）、Ｓ２１３に進む。

Ｓ２１３で、制御部２０は、圧縮機本体２の吐出空気温度が、下限吐出温度Ｄ１以下且つＤ２より高い範囲にあるかを判断する。吐出空気温度がこの範囲にある場合（Ｙｅｓ）、制御部２０はＳ２１５に進みファン装置９の最低回転数を再設定し、更に低い回転数とする。逆に、下限吐出温度がこの範囲にない場合（Ｎｏ）、Ｓ２１７に進む。

Ｓ２１７で、制御部２０は、圧縮機本体２の吐出空気温度が、下限吐出温度Ｄ２以下且つＤ３より高い場合（Ｙｅｓ）、Ｓ２１９に進みファン装置９を停止する。逆に、吐出空気温度がこの範囲にない場合（Ｎｏ）は、下限吐出温度Ｄ３（ドレン発生限界温度に相当）以下であることから、Ｓ２２１でファン装置９を停止し、Ｓ２２３で実施例１と同様に、吐出空気温度と、下限吐出温度Ｄ３との差分ΔＴを算出する。

そして、Ｓ２２５で、ΔＴの大きさに応じて、吐出空気温度が、下限吐出温度Ｄ３より高くなるように、電動機１の下限回転数を記憶装置に再設定し、当該回転数で電動機１を駆動する。なお、この再設定回転数は、吐出空気温度が、下限吐出空気温度Ｄ３より高く且つ近似する温度となるような回転数であるのは実施例１と同趣旨である。

Ｓ２２７において、制御部２０は、無負荷運転中の吐出圧力が負荷運転に切り替える下限圧力まで降圧しているか否かを判定する。下限圧力である場合（Ｙｅｓ）、制御部２０は、Ｓ２２９に進み、吸込絞り弁５を「開」、放気弁１４を「閉」として負荷運転を開始する。その後、制御部２０は、Ｓ２３１、Ｓ２３３で、吐出圧力が下限圧力を下回る或いは上限圧力以上となるかの監視をし、当該監視結果に応じて再度無負荷運転（Ｓ２０９に戻る）或いはＰＩＤ制御運転（Ｓ２０３に戻る）を実行する。

以上、実施例２によれば、無負荷運転時の吐出温度が下限吐出温度以下であるときに、両者の差分に応じてファン装置９の回転数を定格最低回転数から更に低減したり、停止したりすることで、ドレンの発生を動的に防止することができる。

また、ファン装置９の運転制限のみで下限吐出温度より高くできない場合には、実施例１の電動機１の下限回転数制御を行うことができ、温度差分の程度に応じた手段を選択することが可能となる。

以上、本発明の実施例１及び実施例２を説明したが、本発明は上記構成等に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を適用することができる。実施例１の一部の要素を実施例２に適用することもできるし、その逆もまた可能である。

１…電動機、２…圧縮機本体、３…エアフィルタ、５…吸込絞り弁、６…気液分離器、７…熱交換器、８…熱交換器、９…ファン装置、１０ａ・１０ｂ・１０ｃ…吐出配管、１１ａ・１１ｂ…油配管、１２…オイルフィルタ、１３…調圧逆止弁、１４…放気弁、１５…吸気口、１６…熱交換器吸気口、１７…ユニット吸気口、１８…熱交換器排気口、１９…ユニット排気口、２０…制御部、２１…インバータ、２２…ファン用インバータ、２５…温度検出装置、２６…圧力検出装置、３０…筐体

Claims

気体を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体を駆動する駆動源と、前記圧縮機本体の吐出圧力に応じて前記駆動源の回転数を制御する制御部と、前記圧縮機本体の吐出気体の温度を検出する温度検出装置とを有し、前記吐出圧力が設定圧力より高い上限圧力に達すると前記駆動源の回転数を下限回転数とする無負荷運転を実行する気体圧縮機であって、
前記制御部が、
前記無負荷運転時に前記温度検出装置の検出温度が所定温度以下であることを検出するとき、前記駆動源の下限回転数を、前記検出温度が前記所定温度より高いときの下限回転数よりも高く且つ前記吐出気体の温度が前記所定温度より高い温度となる下限回転数にするものである気体圧縮機。
請求項１に記載の気体圧縮機であって、
前記所定温度が、前記吐出気体にドレンが発生しない最低温度である気体圧縮機。
請求項１に記載の気体圧縮機であって、
前記吐出気体を冷却する冷却機構を備え、
前記所定温度が、前記吐出気体にドレンが発生しない最低温度と、前記冷却機構が低下させる温度とが合算した温度である気体圧縮機。
請求項１に記載の気体圧縮機であって、
前記制御部が、前記温度検出装置の検出温度が所定温度以下であることを検出する前に、所定時間、検出開始を待機するものである気体圧縮機。
請求項１に記載の気体圧縮機であって、
前記圧縮機本体の吸気量を制御する吸込絞り弁及び前記圧縮機本体の吐出配管に配置して前記吐出気体を放気する放気弁の少なくとも何れかを備え、
前記制御部が、
前記無負荷運転時に、前記吸込絞り弁は閉、前記放気弁は開とし、
前記圧縮機本体の吐出圧力が前記上限圧力よりも低く前記設定圧力以上である下限圧力となったときに、該無負荷運転時の下限回転数で前記吸込絞り弁は開、前記放気弁は閉とする負荷運転に切り替えるものである気体圧縮機。
請求項１に記載の気体圧縮機であって、
前記圧縮機本体が、容積型又はターボ型の何れかの圧縮形式である気体圧縮機。
請求項１に記載の気体圧縮機であって、
前記圧縮機本体が、給液式又は無給液式の何れかの形式である気体圧縮機。
気体を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体の吐出圧縮気体を冷却する冷却機構と、該圧縮機本体を駆動する駆動源と、前記圧縮機本体の吐出圧力に応じて前記駆動源の回転数を制御するとともに前記冷却機構の運転を制御する制御部と、前記圧縮機本体の吐出気体の温度を検出する温度検出装置とを有し、前記吐出圧力が設定圧力より高い上限圧力に達すると前記駆動源の回転数を下限回転数にする無負荷運転を実行する気体圧縮機であって、
前記制御部が、
無負荷運転時に、前記温度検出装置の検出温度が所定温度以下であることを検出するとき、前記冷却機構の運転を、前記検出温度が前記所定温度より高いときよりも制限し且つ前記吐出気体の温度が前記所定温度より高い温度となるように制御するものであり、
前記制御部による前記冷却機構の運転の制限には、該冷却機構の停止を含み、
前記制御部が、前記冷却機構の停止をしても前記温度検出装置の検出温度が所定温度以下であるとき、前記下限回転数を増加させるものである気体圧縮機。
気体を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体の吐出圧縮気体を冷却する冷却機構と、該圧縮機本体を駆動する駆動源と、前記圧縮機本体の吐出圧力に応じて前記駆動源の回転数を制御するとともに前記冷却機構の運転を制御する制御部と、前記圧縮機本体の吐出気体の温度を検出する温度検出装置とを有し、前記吐出圧力が設定圧力より高い上限圧力に達すると前記駆動源の回転数を下限回転数にする無負荷運転を実行する気体圧縮機であって、
前記制御部が、
無負荷運転時に、前記温度検出装置の検出温度が所定温度以下であることを検出するとき、前記冷却機構の運転を、前記検出温度が前記所定温度より高いときよりも制限し且つ前記吐出気体の温度が前記所定温度より高い温度となるように制御するものであり、
前記所定温度が、前記吐出気体にドレンが発生しない最低温度と、前記冷却機構が低下させる温度とが合算した温度である気体圧縮機。
請求項８又は９に記載の気体圧縮機であって、
前記冷却機構が、熱交換器及び該熱交換器と熱交換を行う冷却風を生成する可変速制御のファン装置であり、
前記制御部による冷却機構の運転の制限には、前記ファン装置の最低回転数を更に低回転とするものを含む気体圧縮機。
請求項８又は９に記載の気体圧縮機であって、
前記圧縮機本体が、容積型又はターボ型の何れかの圧縮形式である気体圧縮機。
請求項８又は９に記載の気体圧縮機であって、
前記圧縮機本体が、給液式又は無給液式の何れかの形式である気体圧縮機。