JPH10220383A - インバータ駆動スクリュー圧縮機の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ駆動式のスクリュー圧縮機を円滑
に起動する。 【解決手段】 スクリュー圧縮機１から吐出される圧縮
空気の圧力を、オイルセパレータ６の下流にある吐出配
管１５中に設けた圧力センサ２１により検出し、この圧
力が一定になるようインバータ９を用いて圧縮機１の回
転数を制御する。そして、起動時には、圧縮機１の吸込
絞り弁１０を全閉にして、起動トルクを減らし、インバ
ータ９による起動を可能にする。

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、とくに、使
用空気量の変化に対して一定圧力で、かつ要求する圧力
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。

【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】スクリュー圧縮機にお
いては、起動時の低速回転域における起動トルクが圧縮
空気の吸込側への漏れなどによって図３に実線にて示す
ように、大きくなる特性を有しているため、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がイン
バータの発生トルクを上回ることになる。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。

【０００５】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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のインバータ駆動スクリュー圧縮機の運転方
法においては、スクリュー圧縮機から吐出される圧縮空
気の圧力に基づいて圧縮機の回転数を所定値に制御し、
起動時にはこの圧縮機本体の吸込流量を実質的にゼロに
制御するものである。

【０００７】そして、好ましくは、圧縮機の回転数を制
御する際に用いる圧縮空気の圧力は、圧縮機の吐出側に
設けたオイルセパレータより下流で検出した圧力とした
ものである。また、好ましくは、スクリュー圧縮機の起
動後であって、起動トルクのピークを通過した後に、圧
縮機の吸込流量を増すようにしたものである。

【０００８】本発明によれば、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さいの起動
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
下回るので、スクリュー圧縮機を円滑に起動することが
できる。

【０００９】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。

【００１０】

【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。図１において、１はス
クリュー圧縮機にして、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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】１０は吸込絞り弁にして、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。１１
は電磁弁にして、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。

【００１４】１９はインバータにして、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、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の起動し、図３に実線にて示すピーク値
の回転数Ｎ₁よりも低い起動トルクの回転数Ｎ₂に達した
とき、上記電磁弁１１に上記吸込絞り弁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。

【００１５】２０はＰＩＤ制御装置にして、図２に示す
ように、上記吐出配管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
の圧力差の変化が最小になるための上記インバータ１９
への出力回転数を演算してインバータ１９に出力し、上
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。

【００１６】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。

【００１７】そのため、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の鎖線にて示す起動トル
クよりも小さくなる。

【００１８】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
に達したとき、インバータ１９からの信号により電磁弁
１１を介して吸込絞り弁１０を開き、外気を吸込フィル
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。

【００１９】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。

【００２０】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１
１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。

【００２１】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。

【００２２】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の変化を最小にな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。

【００２３】インバータ１９ではＰＩＤ制御装置２０か
らの出力回転数信号に基づく回転数に上昇してモータ５
の回転数を上昇させる。そのため、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。

【００２４】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。

【００２５】ＰＩＤ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の変化量が最
小に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。

【００２６】インバータ１９では、ＰＩＤ制御装置２０
からの出力回転数に基づく回転数に下げてモータ５の回
転数を低下させる。そのため、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。

【００２７】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、上記ＰＩＤ制御装置２０と、上記インバータ１９と
を図４に示すように一体に構成することも可能である。

【００２８】

【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することができ
る。

【００２９】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。

【図２】本発明のＰＩＤ制御装置を示すフローチャー
ト。

【図３】スクリュー圧縮機の起動トルクを示す図。

【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。

【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。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバータ駆動スクリュー圧縮機の運転
   方法であって、スクリュー圧縮機から吐出される圧縮空
   気の圧力に基づいて前記圧縮機の回転数を所定値に制御
   し、起動時にはこの圧縮機の吸込流量を実質的にゼロに
   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。
2. 【請求項２】 前記圧縮機の回転数を制御する際に用い
   る圧縮空気の圧力は、圧縮機の吐出側に設けたオイルセ
   パレータより下流で検出した圧力であることを特徴とす
   る請求項１に記載のインバータ駆動スクリュー圧縮機の
   運転方法。
3. 【請求項３】 前記スクリュー圧縮機の起動後であっ
   て、起動トルクのピークを通過した後に、前記圧縮機の
   吸込流量を増すことを特徴とする請求項１または２に記
   載のインバータ駆動スクリュー圧縮機の運転方法。