TWI750511B - 氣體壓縮機 - Google Patents

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Abstract

本發明係更簡便地報知氣體壓縮機之異常原因確定狀態或其應對措施等。 本發明係一種氣體壓縮機，其具有：壓縮機本體，其壓縮氣體；驅動源，其將上述壓縮機本體驅動；至少1個物理感測器，其配置於壓縮氣體配管及電氣系統中之至少一者，檢測上述壓縮機本體之驅動中之物理量；顯示裝置；及控制裝置，其對上述物理感測器之檢測結果進行處理，且使上述顯示裝置顯示與該處理相應之資訊；上述控制裝置預先記憶對上述物理量之變化率設定之設定範圍與和上述物理量變化之原因及其處置方法中之至少一者相關之資訊之對應關係，且基於上述物理感測器之檢測結果，運算上述物理量之變化率，且當判定運算所得之上述物理量之變化率處於上述設定範圍內時，使上述顯示裝置顯示與對應之原因及其處置方法中之至少一者相關之資訊。

Description

氣體壓縮機
本發明係關於一種氣體壓縮機，且係關於一種進行對異常之報知之氣體壓縮機。
以空氣壓縮機為主，氣體壓縮機中作為異常或故障時之檢測機構，具備各部之噴出溫度感測器或壓力感測器。一般使用於該各感測器之輸出值超過或低於預定之設定值等條件下判斷為異常或故障之功能。
例如，於螺旋空氣壓縮機之情形時，若噴出溫度上升至未預期之溫度，則壓縮機本體內之陽陰轉子熱膨脹，產生因轉子端面與外殼端面之接觸造成之擦傷等，故出現卡死之類現象。為防止該卡死，而編入於噴出溫度感測器之檢測值超過例如100℃之情形時，停止壓縮機之運轉之控制。藉此，具備防止達到卡死為止之異常溫度上升，將本體卡死防範於未然之功能。
除了上述功能以外，例如專利文獻1中揭示了附帶維護判定功能之真空泵。於該例中，具備沿著時間軸記憶真空泵之各部中配備之感測器之物理量檢測值之機構，且具備藉由以時間軸將該物理量進行微分時之變化速度之大小，警告維護時期之機構。又，因具備可視覺性顯示物理量之時間變化與警告之內容之顯示機構，而成為可根據該顯示內容判斷需要維護之部位之構成。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2001-12379號公報
[發明所欲解決之問題]
於專利文獻1之情形時，可於真空泵中，根據各部之物理量變化時間，顯示適當之維護時期及物理量之時間變化，但未揭示推定、顯示真空泵之構成零件之何處部位為異常原因之類的功能。因而，對於原因之確定，需要與機器相關之知識。又，即便同種之機器，製造商不同之機器間，規格不同之部分亦較多，難以對異常進行原因確定之情形亦較多。更簡便地報知異常之原因確定之狀態或其應對措施等之技術受到期待。 [解決問題之技術手段]
為解決上述課題，而適用例如專利申請之範圍中記載之構成。即，一種氣體壓縮機，其具有：壓縮機本體，其壓縮氣體；驅動源，其將上述壓縮機本體驅動；至少1個物理感測器，其配置於壓縮氣體配管及電氣系統中之至少一者，檢測上述壓縮機本體之驅動中之物理量；顯示裝置；及控制裝置，其對上述物理感測器之檢測結果進行處理，且使上述顯示裝置顯示與該處理相應之資訊；上述控制裝置預先記憶對上述物理量之變化率設定之設定範圍與和上述物理量變化之原因及其處置方法中之至少一者相關之資訊之對應關係，且基於上述物理感測器之檢測結果，運算上述物理量之變化率，且當判定運算所得之上述物理量之變化率處於上述設定範圍內時，使上述顯示裝置顯示與對應之原因及該處置方法中之至少一者相關之資訊。 [發明之效果]
根據本發明，可對使用者等報知各部溫度或壓力之異常或故障之推定原因等。
本發明之其他課題、構成、效果可藉由以下之記載而明確。
[實施例1]
以下，利用圖式，對用以實施本發明之形態進行說明。 圖1中，模式性表示適用本發明之實施形態之供油式螺旋空氣壓縮機15(以下，存在簡稱為「壓縮機15」或「單元」之情形)之構成。壓縮機15於壓縮機本體3被電動馬達4驅動時，利用吸濾器1將大氣中之塵埃去除，且經由吸氣節流閥2，將大氣空氣吸入至壓縮機本體。被吸入之大氣空氣藉由壓縮機本體3而升壓，於達到特定壓力之階段，從壓縮機本體3之噴出口，噴出壓縮空氣與油之氣液混合氣體。
從壓縮機本體3噴出之氣液混合氣體流入作為氣液分離器之油分離槽6，被分離為壓縮空氣與潤滑油。來自油分離槽6之壓縮空氣被具備風扇24之氣冷式之後冷卻器8冷卻後，流向使用者使用設備。
另一方面，油分離槽中被分離之潤滑油於其油溫低於溫度調整閥10之閾值之情形時，從溫度調整閥10經由濾油器12，對壓縮機本體3供給潤滑油。於油溫高於閾值之情形時，從溫度調整閥10流向油冷卻器11側，以達到特定之溫度範圍之方式，藉由使用風扇25之氣冷將潤滑油冷卻，經由濾油器12，對壓縮機本體3供給潤滑油。
作為物理量檢測機構，具有安裝於壓縮氣體配管(詳細而言，壓縮機本體3之出口側)之噴出溫度感測器17、安裝於壓縮氣體配管(詳細而言，單元之出口側)之噴出管路壓力感測器18、及安裝於電氣系統(詳細而言，主電動馬達4或變頻器5之電源線)之電流檢測器19。成為來自各種感測器之輸出值藉由控制裝置13進行演算處理，且於顯示部14中顯示與處理相應之內容之構成。
再者，本實施例中，說明演算處理、或與處理相應之顯示由控制裝置13及顯示部14執行之例，但如圖1之虛線框所示，亦可構成為經由無線或有線之通訊機構(圖1中僅圖示無線之天線22)，而與網路雲端23可通訊地連接，由雲端上之伺服器等執行演算處理或顯示內容之指示，且使顯示部14進行顯示，或亦於雲端上之管理電腦上進行顯示。
又，於寒冷地帶規格等情形時，亦可具備壓縮機本體3上捲繞如線狀加熱器20之類防冷凍裝置，於運轉開始前將線狀加熱器20接通，使壓縮機本體3預熱之機構。於運轉開始時，若能不引起啟動延遲而將壓縮機15運轉，則將線狀加熱器20斷開，若引起啟動延遲，則繼續短暫預熱，再次進行壓縮機之運轉。線狀加熱器20及其控制若非寒冷地帶規格之壓縮機15則並非必要之構成。
又，圖6中模式性表示供油式螺旋空氣壓縮機之另一構成例。螺旋空氣壓縮機26具備藉由與冷卻水之熱交換而將壓縮空氣或潤滑油冷卻之水冷式後冷卻器27及油冷卻器28，而取代壓縮機15所具備之氣冷式後冷卻器8及油冷卻器11。
本實施例對於壓縮機15、26之任一者均可適用。以下，主要以壓縮機15為例進行說明。
其次，對本實施例之特徵之一之異常檢測及報知之處理進行說明。
首先，圖2中表示比較例中之壓縮機之噴出溫度之時間軸波形(負載運轉時)。負載運轉中，噴出溫度穩定地轉變，但從時間tx起，噴出溫度上升，當達到作為故障值溫度之T後，運轉停止。於如此般噴出溫度上升之情形時，使壓縮機之運轉停止，於顯示部中顯示『噴出溫度異常』之類內容之構成已為周知。於本比較例中，即便可顯示溫度達到T之類現象，但因何而起產生噴出溫度異常卻不明確。
就該方面而言，本實施例不僅進行異常之檢測或報知，而且可動態地報知該異常之原因。
圖3中表示實施形態中之噴出溫度之時間軸波形(負載運轉時)。負載運轉中，到達時間tx為止噴出溫度穩定地轉變之情況與圖2相同，但示出時間tx以後，噴出溫度上升之情況。此處，例示圖案1～圖案n(n=自然數)之溫度上升圖案。如以下所示，各圖案中噴出溫度上升之斜率分別不同。
圖案1(實線)：噴出溫度達到故障值之時間t1、斜率S1(=ΔT/t1 ) 圖案2(虛線)：噴出溫度達到故障值之時間t2、斜率S2(=ΔT/t2 ) 圖案n(一點鏈線)：噴出溫度達到故障值之時間tn、斜率Sn(=ΔT/tn ) 此處，所謂斜率係每一單位時間(t)之溫度上升量(℃)。
各圖案之溫度斜率之差依存於異常原因，例如可以下如下方式分類。
「S1≦S」時，推定原因內容為『壓縮機本體動作不良』 「S2≦S＜S1」時，推定原因內容為『潤滑油之油量不足』 「Sn≦S＜Sn－1」時，推定原因內容為『冷卻器阻塞』、『吸濾器阻塞』 如圖案1所示，於從通常運轉起相對短時間(t1)內ΔT亦噴出溫度上升之情形時，壓縮機本體3中，產生螺旋轉子之嚙入或軸承破損等造成之機械性不良摩擦，從而產生摩擦熱引起之噴出溫度之急劇上升之情形較多。於以如圖案2或圖案3之平緩斜率溫度上升之情形時，各自油量不足或冷卻不足等情形較多。
於本實施例中，控制裝置13將噴出溫度以圖案1～圖案n之斜率(設定範圍)轉變之壓縮機15之現象(推定原因及其處置方法中之至少一者)作為資訊預先記憶於記憶部中。繼而，基於噴出溫度感測器17之檢測結果，運算噴出溫度之斜率值S(變化率)，且於判定運算所得之噴出溫度之斜率值S處於任何一個設定範圍內時，使顯示部14顯示對應之資訊。即，可藉由使斜率值S之判定範圍與推定原因內容對應，而動態地進行異常之檢測及其原因之檢測。
再者，亦可為預先以低於運轉停止之故障值溫度T之溫度設定警報值，於到達警報值溫度之時點，先於運轉停止地推定/報知異常之原因之態樣。
圖4中例示斜率值S與推定原因之對應關係。
「S1≦S」時，推定原因內容為『壓縮機本體動作不良』， 「S2≦S＜S1」時，推定原因內容為『潤滑油之油量不足』 …… 「Sn≦S＜Sn－1」時，推定原因內容為『冷卻器阻塞』、『吸濾器阻塞』 可藉由以此方式預先決定溫度斜率值S之範圍，而根據溫度斜率值S，以優先度判定異常之推定原因。
圖5中藉由本實施例而示出利用顯示部14報知之指南之一例(畫面例)。該顯示內容係基於與圖4之對應關係相關之資訊而進行。例如，『1.將壓縮機本體手動旋轉』係斜率值S為「S1≦S」之情形，且其推定原因為『壓縮機本體動作不良』。此時，作為使用者之確認指南，例如藉由工具或手動(manual)指引促使進行壓縮機本體之旋轉確認。再者，於具備水冷式冷卻器之壓縮機26之情形時，報知例如圖7所示之畫面例。
又，作為本實施例之特徵之一，報知內容不僅例舉對於異常之推定原因之對策，而且例舉在原因推定部位標註優先順位進行顯示之方面。即，亦存在原因之推定係規定者，壓縮機15之噴出溫度異常未必與確定之原因一致之情形。進而，亦存在因複數個要因而產生之情形。因此，控制裝置13以接近噴出溫度之斜率值S之順序標註複數個設定範圍之順位，使顯示部14顯示對應之複數個資訊。因而，可藉由從溫度斜率以準確度更高之順序指引對於異常之應對，而對壓縮機之使用者指引對於關聯性接近之異常原因更有效之應對方法。 [實施例2]
於實施例1中，基於壓縮機15之噴出溫度達到故障值溫度等特定之溫度之時點為止之溫度轉變，進行異常之原因推定/報知。
於實施例2中，對於即時地監視噴出溫度，當溫度上升之斜率處於超過閾值之設定範圍時報知異常之例進行說明。再者，空氣壓縮機之構成等與實施例1相同，以下主要講述與實施例1不同之變更點。
即便壓縮機15之運轉從無負載切換為負載運轉之時點，噴出溫度仍然上升，但此情況不應偵測為異常，因此，從控制裝置13判定負載運轉持續特定時間且溫度穩定之後，適用本實施形態。
圖8中，模式性表示本實施例之判定時間t中之噴出溫度之斜率閾值S1～S3。控制裝置13至少獲取負載運轉中之噴出溫度感測器17之輸出值，且每個預先設定之判定時間，演算溫度上升之斜率值S。再者，亦可從偵測到噴出溫度上升至特定之溫度以上之後，開始進行斜率值S之演算。
控制裝置13將運算所得之斜率值S與預先儲存於記憶部中之閾值S1～S3進行比較。比較之結果，若斜率值S未超過特定之閾值，則繼續進行運轉，且每個判定時間重複實施斜率值演算。
另一方面，於判定超過閾值S1～S3之任一閾值之情形時，視為偵測到異常，而報知與閾值相應之警報。斜率值(S1～Sn)係與推定原因建立對應關係地儲存，且對於基於對應關係之異常原因推定及報知之態樣，可設為與實施例1同樣之態樣。
再者，於判定斜率值S超過表示明確之異常值之閾值S3之情形時，可於警示之同時，不待等到達故障值溫度T便向降級運轉轉移。降級運轉中，包含向無負載運轉之切換或運轉停止。又，亦可於進行一次警示後，每個判定時間繼續進行斜率值S演算及閾值判定，報知基於最新之資訊之推定內容。
本實施例中，能夠於壓縮機15達到故障值溫度檢測引起之運轉停止之前，對使用者報知異常及其推定原因。
以上，對用以實施本發明之形態進行了說明，但本發明不限於上述構成，可於不違反其主旨之範圍內進行各種之變化或置換。例如，上述實施形態中，僅利用噴出溫度感測器17報知異常或故障部位之推定原因，但亦可設為藉由複數個感測器(例如，溫度感測器17與壓力感測器18、溫度感測器17與電流檢測器19等，進行顯示推定原因之控制。可藉由處理來自複數個感測器之資訊，而更高精度地推定原因。
又，上述實施形態中，列舉了負載運轉中之噴出溫度上升作為一例，但空氣壓縮機中，一般而言亦進行反覆負載運轉與無負載運轉之動作。因此，例如，亦可構成為將溫度上升斜率值S之值相應於負載運轉或無負載運轉之任一運轉狀態，將該值與範圍進行切換，藉此，顯示與各運轉狀態相應之故障推定原因。
又，上述實施形態中，以供油式螺旋空氣壓縮機為例進行了說明，但亦可適用於渦輪型或容積型之各種壓縮機。進而，不限於供油式，亦可取代油而供給水之類其他液體，亦可為無油式。又，亦可為不將變頻器用於電動馬達4之驅動控制之恆速機。 又，將電動馬達4用作為驅動源，但亦可使用內燃機或蒸汽機，進而亦可使用水力或風力之類其他驅動裝置。
1:吸濾器 2:吸氣節流閥 3:壓縮機本體 4:電動馬達 5:變頻器 6:油分離槽 8:後冷卻器 10:溫度調整閥 11:油冷卻器 12:濾油器 13:控制裝置 14:顯示部 15:螺旋空氣壓縮機 16:電源 17:噴出溫度感測器 18:噴出管路壓力感測器 19:電流檢測器 20:線狀加熱器 22:天線 23:雲端 24:冷卻風扇 25:風扇 26:壓縮機 27:水冷式後冷卻器 28:油冷卻器 t、t1、t2、t3、tx:時間 S1、S2、S3:斜率
圖1係表示適用本發明之實施形態之供油式螺旋空氣壓縮機之構成之模式圖。 圖2係表示比較例之噴出溫度之轉變與故障溫度T之關係之模式圖。 圖3係表示本實施形態之噴出溫度之轉變與故障溫度T之關係之模式圖。 圖4係表示本實施形態之溫度斜率值S與推定原因及處置方法之對應關係之例之模式圖。 圖5係表示本實施形態之顯示部中顯示之報知內容之例之模式圖。 圖6係表示適用本發明之實施形態之供油式螺旋空氣壓縮機之另一構成例之模式圖。 圖7係表示本實施形態之顯示部中顯示之報知內容之另一例之模式圖。 圖8係表示實施例2之判定時間t中之噴出溫度之轉變斜率之模式圖。
1:吸濾器
2:吸氣節流閥
3:壓縮機本體
4:電動馬達
5:變頻器
6:油分離槽
8:後冷卻器
10:溫度調整閥
11:油冷卻器
12:濾油器
13:控制裝置
14:顯示部
15:螺旋空氣壓縮機
16:電源
17:噴出溫度感測器
18:噴出管路壓力感測器
19:電流檢測器
20:線狀加熱器
22:天線
24:冷卻風扇
25:風扇

Claims (4)

  1. 一種氣體壓縮機，其具有：壓縮機本體，其壓縮氣體；驅動源，其將上述壓縮機本體驅動；至少1個物理感測器，其配置於壓縮氣體配管及電氣系統中之至少一者，檢測上述壓縮機本體之驅動中之物理量；顯示裝置；及控制裝置，其對上述物理感測器之檢測結果進行處理，且使上述顯示裝置顯示與該處理相應之資訊；其特徵在於：上述控制裝置係預先記憶對上述物理量之變化率設定之設定範圍與和上述物理量變化之原因及其處置方法中之至少一者相關之資訊之對應關係，基於上述物理感測器之檢測結果，運算上述物理量之變化率，當判定運算所得之上述物理量之變化率處於上述設定範圍內時，使上述顯示裝置顯示與對應之原因及該處置方法中之至少一者相關之資訊，分別對應於複數個設定範圍，預先記憶與上述物理量變化之原因及其處置方法中之至少一者相關之複數個資訊，且以接近運算所得之上述物理量之變化率之順序，標註上述複數個設定範圍之順位，使上述顯示裝置顯示與對應之原因及該處置方法中之至少一者相關之複數個資訊。
  2. 如請求項1之氣體壓縮機，其中上述至少1個物理感測器包括配置於上述壓縮氣體配管，檢測從上述壓縮機本體噴出之壓縮氣體之溫度之噴出溫度感測器。
  3. 如請求項1之氣體壓縮機，其中上述顯示裝置藉由有線或無線之通訊接收來自上述控制裝置之資訊。
  4. 如請求項1之氣體壓縮機，其中上述氣體壓縮機係容積型或渦輪型，且為供液式或無油式。
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