JP2007016614A - スクリュ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネ、及び異常状態を招くことなく吐出圧力を所望圧力に保つことを可能としたスクリュ圧縮機を提供する。
【解決手段】吐出温度及び吐出圧力を示す信号を入力され、吸気調節弁１１の開閉を制御するとともに、インバータ１６を介して圧縮機本体１０のモータ１８の回転数を制御する制御部１９を備え、制御部１９により上記回転数が予め定めた最低回転数よりも高い場合、回転数制御を行い、上記回転数が上記最低回転数以下の場合、吸気調節弁１１を開閉させて吐出圧力を所望圧力に保つスクリュ圧縮機１において、予め定めたモータ１８の回転数と吐出温度との関係を表す吐出温度関数により得られる吐出温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた吐出温度帯域よりも吐出温度が低い場合、上記最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記吐出温度帯域よりも吐出温度が高い場合、上記最低回転数を予め定めた値だけ増大させる構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インバータを介して電力供給を受けるモータを駆動部とし、吸気調節弁を介してガスが吸い込まれるスクリュ圧縮機に関するものである。

従来、インバータ及び吸気調節弁を用いたスクリュ圧縮機は公知である（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−５４５７８号公報

特許文献１には、吐出圧力に保つために、スクリュロータを駆動するモータの回転数を予め定めた設定値を下限値とし、上記回転数がこれよりも高い場合には、インバータを介して上記回転数を制御し、上記回転数が上記設定値に達すると吸気調節弁を開閉し、吸気量を調節するようにしたスクリュ圧縮機が開示されている。

上述したように、上記回転数が低下した場合に、吸気調節弁による吸気量の調節に切換えるようにするのは、スクリュロータの回転数が低下するにつれて、圧縮ガスの吸込み側への漏洩量が増大し、エネルギーロスが増大するとともに、吸込温度が上昇し、その結果、吐出温度が異常上昇し、スクリュロータ同士の接触による破損事故につながるスクリュロータの膨張を招くという危険性が増大するからである。

特許文献１に記載のスクリュ圧縮機の場合、モータの下限値である上記設定値は固定された値となっている。ところが、スクリュ圧縮機の各部の寸法、特にスクリュロータに関係する寸法には、その製作精度、組立精度は必ずしも一定でなく、機差がある。また、作動状態の違いによっても上記寸法についての経時的な変化も異なる。さらに、上記寸法はスクリュ圧縮機周囲の雰囲気温度にも依存する。このため、上記設定値を固定値としているが故に、上記設定値が機差、作動状態の違いに応じて、正しく設定されていない場合には、吐出温度が異常上昇し、スクリュ圧縮機の緊急停止という事態が発生するという問題がある。

本発明は、斯かる従来の問題をなくすことを課題としてなされたもので、省エネを図りつつ、異常状態を招くことなく吐出圧力を所望圧力に保つことを可能としたスクリュ圧縮機を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、第１発明は、吐出温度及び吐出圧力を示す信号を入力され、吸込流路に介設された吸気調節弁の開閉を制御するとともに、インバータを介して圧縮機本体のモータの回転数制御をする制御部を備え、この制御部により上記モータの回転数が予め定めた最低回転数よりも高い場合には上記回転数制御を行い、上記回転数が上記最低回転数以下の場合には、上記吸気調節弁を開閉させることにより吐出圧力を所望圧力に保つスクリュ圧縮機において、予め定めた上記モータの回転数と吐出流路における吐出温度との関係を表す吐出温度関数により得られる吐出温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた吐出温度帯域よりも吐出温度が低い場合には、上記最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記吐出温度帯域よりも吐出温度が高い場合には、上記最低回転数を予め定めた値だけ増大させる構成とした。

第２発明は、吐出温度及び吐出圧力を示す信号を入力され、吸込流路に介設された吸気調節弁の開閉を制御するとともに、インバータを介して圧縮機本体のモータの回転数制御をする制御部を備え、この制御部により上記モータの回転数が予め定めた最低回転数よりも高い場合には上記回転数制御を行い、上記回転数が上記最低回転数以下の場合には、上記吸気調節弁を開閉させることにより吐出圧力を所望圧力に保つスクリュ圧縮機において、予め定めた下方吐出温度よりも吐出温度が低い場合には、上記最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記下方吐出温度に比して高温の予め定めた上方吐出温度よりも吐出温度が高い場合には、上記最低回転数を予め定めた値だけ増大させる構成とした。

第３発明は、吐出温度及び吐出圧力を示す信号を入力され、吸込流路に介設された吸気調節弁の開閉を制御するとともに、インバータを介して第１段、第２段圧縮機本体の各モータの回転数制御をする制御部を備え、この制御部により上記モータの回転数が予め定めた最低回転数よりも高い場合には上記回転数制御を行い、上記回転数が上記最低回転数以下の場合には、上記吸気調節弁を開閉させることにより吐出圧力を所望圧力に保つスクリュ圧縮機において、予め定めた上記第２段圧縮機本体のモータの回転数と吐出流路における吐出温度との関係を表す吐出温度関数により得られる吐出温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた吐出温度帯域よりも吐出温度が低い場合には、上記第２段圧縮機本体のモータの上記最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記吐出温度帯域よりも吐出温度が高い場合には、上記第２段圧縮機本体のモータの上記最低回転数を予め定めた値だけ増大させる構成とした。

第４発明は、第３発明の構成に加えて、第１段、第２段圧縮機本体間の中間流路における中間温度を示す信号を入力され、予め定めた上記第１段圧縮機本体のモータの回転数と上記中間温度との関係を表す中間温度関数により得られる中間温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた中間吐出温度帯域よりも中間温度が低い場合には、上記第１段圧縮機本体のモータの上記最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記中間温度帯域よりも中間温度が高い場合には、上記第１段圧縮機本体のモータの上記最低回転数を予め定めた値だけ増大させる構成とした。

第５発明は、吐出温度及び吐出圧力を示す信号を入力され、吸込流路に介設された吸気調節弁の開閉を制御するとともに、インバータを介して第１段、第２段圧縮機本体の各モータの回転数制御をする制御部を備え、この制御部により上記モータの回転数が予め定めた最低回転数よりも高い場合には上記回転数制御を行い、上記回転数が上記最低回転数以下の場合には、上記吸気調節弁を開閉させることにより吐出圧力を所望圧力に保つスクリュ圧縮機において、予め定めた下方吐出温度よりも吐出温度が低い場合には、上記第２段圧縮機本体の最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記下方吐出温度に比して高温の予め定めた上方吐出温度よりも吐出温度が高い場合には、上記第２段圧縮機本体の最低回転数を予め定めた値だけ増大させる構成とした。

第６発明は、第５発明の構成に加えて、第１段、第２段圧縮機本体間の中間流路における中間温度を示す信号を入力され、予め定めた下方中間温度よりも中間温度が低い場合には、上記第１段圧縮機本体の最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記下方中間温度に比して高温の予め定めた上方中間温度よりも中間温度が高い場合には、上記第１段圧縮機本体の最低回転数を予め定めた値だけ増大させる構成とした。

第７発明は、吐出温度及び吐出圧力を示す信号を入力され、吸込流路に介設された吸気調節弁の開閉を制御するとともに、インバータを介して第１段、第２段圧縮機本体双方にギアを介して取り付けられたモータの回転数を制御する制御部を備え、この制御部により上記モータの回転数が予め定めた最低回転数よりも高い場合には上記回転数制御を行い、上記回転数が上記最低回転数以下の場合には、上記吸気調節弁を開閉させることにより吐出圧力を所望圧力に保つスクリュ圧縮機において、第１段、第２段圧縮機本体間の中間流路における中間温度を示す信号を入力され、予め定めた上記モータの回転数と上記中間温度との関係を表す中間温度関数により得られる中間温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた中間温度帯域よりも中間温度が低い場合には、上記モータの上記最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、吐出温度が予め定めた上記モータの回転数と吐出流路における吐出温度との関係を表す吐出温度関数により得られる吐出温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた吐出温度帯域以下であり、かつ、上記中間温度帯域よりも中間温度が高い場合には、上記モータの上記最低回転数を予め定めた値だけ増大させる構成とした。

本発明に係るスクリュ圧縮機によれば、必要に応じ圧縮機本体を駆動するモータの最低回転数が更新され、圧縮機本体それぞれの経年劣化やばらつき等により一様でない圧縮機本体の性能に応じてモータ回転数の幅広い範囲で安定的に省エネを図りつつ、異常状態を招くことなく吐出圧力を所望圧力に保つことが可能になる。また、最低回転数自体を下げることのできる場合には、幅広い回転数制御が可能になる等の効果を奏する。

次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係るスクリュ圧縮機１を示し、互いに噛み合う雌雄一対の図示しないスクリュロータを収容した圧縮機本体１０の一方には吸気調節弁１１が介設された吸込流路１２が接続され、他方には温度検出器１３及び圧力検出器１４が設けられた吐出流路１５が接続されている。また、上記スクリュロータはインバータ１６を介して電源１７から電力供給を受けるモータ１８により駆動される。さらに、温度検出器１３から検出された吐出温度Tdを示す温度信号及び圧力検出器１４から検出された吐出圧力Pdを示す圧力信号を受け、これらに基づき吸気調節弁１１を開閉させるための制御信号を出力し、インバータ１６に対してモータ１８の回転数Nを調節するための制御信号を出力する制御部１９が設けられている。

この制御部１９には、所望の吐出圧力Pdoが予め入力され、さらに圧縮機本体１０の緊急停止のような異常事態が生じることがないように予め定められたモータ１８の最低回転数N_lowが入力されている。そして、この制御部１９により、最低回転数N_lowを下限値として、検出された吐出圧力Pdが所望の吐出圧力Pdoよりも高い場合にはモータ１８の回転数Nを下げ、検出された吐出圧力Pdが所望の吐出圧力Pdoよりも低い場合には上記回転数を上げるようにインバータ１６を介してモータ１８の回転数が制御される。モータ１８の回転数Nが低下してゆき、最低回転数N_lowに達すると、制御部１９による吐出圧力維持は吸気調節弁１１の開閉制御に切換えられる。即ち、検出された吐出圧力Pdが所望の吐出圧力Pdoよりも高い場合には、吸気調節弁１１が閉じられ、検出された吐出圧力Pdが所望の吐出圧力Pdo以下の場合には、吸気調節弁１１が開かれる。

一方、吐出温度Tdはスクリュ圧縮機１の周囲の雰囲気に大きく依存し、雰囲気温度が低い場合、スクリュ圧縮機１が水冷式であれば、冷却水の温度が低く、冷却効率が良くなっている等の場合、逆の場合に比して吐出温度Tdは低くなる。また、吐出温度Tdは機差に影響され、スクリュ圧縮機１が良好な状態にある場合、そうでない場合に比して吐出温度Tdは低くなる。この吐出温度Tdが低くなる場合、モータ１８の回転数Nの下限値に余裕が生じることになり、この余裕に応じて最低回転数N_lowをより低い値にすることが可能となる。そこで、スクリュ圧縮機１においては、経験則的に求められたモータ１８の回転数Nの変数として吐出温度を表す吐出温度関数により得られる吐出温度にチャタリング防止のための、即ち、最低回転数が極度に頻繁に変化することがないようにするための温度幅を持たせた吐出温度帯域よりも検出された吐出温度Tdが低い場合には、最低回転数N_lowを予め定めた値だけ減少させる一方、吐出温度帯域よりも検出された吐出温度Tdが高い場合には、最低回転数N_lowを予め定めた値だけ増大させるようにしてある。即ち、このスクリュ圧縮機１においては、最低回転数N_lowは固定値ではなく、モータ１８が回転数Nのときの検出された吐出温度Tdが予め求められた回転数Nのときの経験則的に予期される吐出温度Tdに比して高いか否かにより変えられる可変値となっている。

なお、上記温度幅は、試験運転等を通じて経験則的に定めてもよい。或いは、この温度幅は、圧縮比、断熱動力をパラメータとして含みモータ１８の回転数Nと吐出温度Tdとの関係を表す吐出温度関数Td(N)を求め、この吐出温度関数Td(N)に基づき定めてもよい。或いは、この温度幅は一定値としても良く、また、実測の温度と絶えず吐出温度の限界値と比較するフィードバック対応で決定されても良く、その定め方は限定されるものではない。

次に、最低回転数N_lowを増減させる制御フローの一例について、図２を参照しつつ説明する。
制御部１９には、経験則的に定められた最低回転数N_lowの初期値と、モータ１８の回転数Nと吐出温度との関係を表す吐出温度関数Td(N)全体をチャタリング防止のために定めた所定の温度幅ΔT_lowだけ低温側である下方にずらした下方吐出温度関数Td_low(N)と、吐出温度関数Td(N)全体をチャタリング防止のために定めた所定の温度幅ΔT_highだけ高温側である上方にずらした上方吐出温度関数Td_high(N)とが予め入力されている。

そして、スクリュ圧縮機１の作動開始とともに制御部１９による制御がスタートし、ステップ１（Ｓ１）で、タイマーにより一定時間経過するのを待って、次のステップに進む。このステップは処理ステップが時間間隔を開けずに続くのを避け、チャタリングを防止するために設けられたものである。

ステップ２（Ｓ２）で、その時点でのモータ１８の回転数Nの下で検出されたTdが下方吐出温度関数Td_low(N)により定められた値よりも小さいか否か判断され、下方吐出温度関数Td_low(N)を基準として判断する限りにおいて、YESの場合には、モータ１８の回転数Nの下限値に余裕があるということでステップ３（Ｓ３）に進み、NOの場合には、モータ１８の回転数Nの下限値に余裕がないということでステップ４（Ｓ４）に進む。

ステップ３で、現時点での最低回転数N_lowを若干下げるために定められた漸減単位回転数ΔN_lowだけ現時点での最低回転数N_lowから減じた値を新たに最低回転数N_low（（N_low−ΔN_low）→N_low）とした後、ステップ１に戻る。

一方、ステップ４で、上方吐出温度関数Td_high(N)を基準に判断しても、モータ１８の回転数Nの下限値に余裕がなく、現状のままでは危険性があるか否かを調べるために、その時点でのモータ１８の回転数Nの下で検出された吐出温度Tdが上方吐出温度関数Td_high(N)により定められる値よりも大きいか否か判断され、YESの場合には、モータ１８の回転数Nの下限値に余裕がなく、現状のままでは危険性があるということでステップ５（Ｓ５）に進み、NOの場合には、モータ１８の回転数Nの下限値に余裕があり、現状のままで問題がないということでステップ１に戻る。

ステップ５で、現時点での最低回転数N_lowを若干上げるために定められた漸増単位回転数ΔN_highだけ現時点での最低回転数N_lowに加えた値を新たに最低回転数N_low（（N_low＋ΔN_high）→N_low）とした後、ステップ１に戻る。

スクリュ圧縮機１が作動している間は、上述した制御フローが繰り返され、必要に応じ最低回転数N_lowが更新され、圧縮機本体１０それぞれの経年劣化やばらつき等により一様でない圧縮機本体１０の性能に応じてモータ回転数の幅広い範囲で安定的に省エネを図りつつマシーントラブルを生じることなく吐出圧力の変動を抑制し、適正運転が続けられる。

なお、モータ１８の回転数Nの関数である下方吐出温度関数Td_low(N)，上方吐出温度関数Td_high(N)に代えて、経験則的に定めた一定値である下方吐出温度Td_low，上方吐出温度Td_highを採用してもよい。

図３は本発明の第２実施形態に係るスクリュ圧縮機２を示し、図３において図１に示すスクリュ圧縮機１と互いに共通する部分については同一番号を付し、説明を省略する。

このスクリュ圧縮機２では、吸気調節弁１１の一次側の吸込流路１２の部分に吸込みフィルタ２１及び吸込みサイレンサ２２が設けられ、吐出流路１５にクーラ２３及び吐出サイレンサ２４が設けられ、最低回転数N_lowについては、上記同様に必要に応じて適宜更新される。ただし、クーラ２３の冷却能力を考慮して、下方吐出温度関数Td_low(N)及び上方吐出温度関数Td_high(N)にいては、スクリュ圧縮機１の場合に比して低温側にずれたものとなる。

図４は本発明の第３実施形態に係るスクリュ圧縮機３を示し、上述したスクリュ圧縮機１及び２と互いに共通する部分については同一番号を付し、説明を省略する。

このスクリュ圧縮機３は、２段形になっており、第１段圧縮機本体１０Ｌと第２段圧縮機本体１０Ｈとを備え、この両者は中間クーラ３１が介設された中間流路３２により接続されている。即ち、第１段圧縮機本体１０Ｌの図示しない吐出口と第２段圧縮機本体１０Ｈの図示しない吸込口とが中間流路３２を介して連通している。また、第１段圧縮機本体１０Ｌのモータ１８Ｌはインバータ１６Ｌを介して電源１７に接続され、第２段圧縮機本体１０Ｈのモータ１８Ｈはインバータ１６Ｈを介して電源１７に接続されている。さらに、中間クーラ３１と第２段圧縮機本体１０Ｈとの間には、温度検出器３３が設けられており、これにより検出された中間温度Tmを示す信号が制御部１９に入力されている。

そして、最低回転数N_lowの更新の制御フローについては、図２に示す制御フローがそのまま第１段圧縮機本体１０Ｌ、第２段圧縮機本体１０Ｈのそれぞれに適用される。ただし、制御フローにおける回転数Nは第１段圧縮機本体１０Ｌ側の制御においてはモータ１８Ｌの回転数を、第２段圧縮機本体１０Ｈ側の制御においてはモータ１８Ｈの回転数をそれぞれ表すものとする。また、第１段圧縮機本体１０Ｌ側の制御に関しては、モータ１８Ｌの回転数と中間温度Tmとが第２段圧縮機本体１０Ｈ側のモータ１８Ｈの回転数と吐出温度Tdのそれぞれに対応し、予め下方吐出温度関数Td_low(N)，上方吐出温度関数Td_high(N)に対応する下方中間温度関数Tm_low(N)，上方中間温度関数Tm_high(N)が求められ、この両関数が制御部１９に入力されている。したがって、ステップ２及び４においては、検出された中間温度Tmと下方中間温度関数Tm_low(N)，上方中間温度関数Tm_high(N)のそれぞれとの間で高低の比較が行われる。さらに、この場合においても、クーラ２３の冷却能力を考慮して、下方吐出温度関数Td_low(N)及び上方吐出温度関数Td_high(N)にいては、クーラ２３を設けていないスクリュ圧縮機２に対応する２段形のスクリュ圧縮機の場合に比して低温側にずれたものとなる。

なお、必ずしも上述したように第１段圧縮機本体１０Ｌ及び第２段圧縮機本体１０Ｈそれぞれの最低回転数N_lowを更新する必要はなく、例えば、第１段圧縮機本体１０Ｌの最低回転数N_lowのみを更新するようにしてもよい。

この場合、上述した第１段圧縮機本体１０Ｌについての制御フローにしたがってもよいが、図５に示す制御フローにしたがって第１段圧縮機本体１０Ｌの最低回転数N_lowを更新するようにしてもよい。

この制御フローでは、モータ１８Ｌ，モータ１８ＨそれぞれのNの関数ではなく、固定値として、モータ１８Ｌの回転数Nの関数である上記下方中間温度関数Tm_low(N)に対応して固定値である下方中間温度Tm_lowが採用され、モータ１８Ｈの回転数Nの関数である上記上方吐出温度関数Td_high(N)に対応して固定値である上方吐出温度Td_highが採用され、これらの値が予め制御部１９に入力されている。また、モータ１８Ｌの最低回転数N_lowも予め制御部１９に入力されている。

そして、図２に示す制御フローと同様にモータ１８Ｌの最低回転数N_lowが更新されるようになっている。ただし、この場合には、ステップ２で下方中間温度Tm_lowを基準とし、検出された中間温度Tmがこれよりも低いか否か判断され、ステップ４では上方吐出温度Td_highを基準とし、検出された吐出温度Tdがこれよりも高いか否か判断される。

図６は本発明の第４実施形態に係るスクリュ圧縮機４を示し、上述したスクリュ圧縮機３と互いに共通する部分については同一番号を付し、説明を省略する。

このスクリュ圧縮機４では、スクリュ圧縮機３における吸気調節弁１１に代えて二つのガス流出ポートを有する吸気調節弁１１ａが設けられており、吸気調節弁１１ａに放気サイレンサ４１が介設された放気流路４２が接続している。また、吐出流路１５には、スクリュ圧縮機３における配置順序とは異なり、第２段圧縮機本体１０Ｈ側から順番に、温度検出器１３，吐出サイレンサ２４，圧力検出器１４及びクーラ２３が設けられている。さらに、吐出サイレンサ２４と圧力検出器１４との間における吐出流路１５の部分から分岐して吸気調節弁１１ａに至るバイパス流路４３が設けられ、この部分から吐出ガスの一部をバイパス流路４３，吸気調節弁１１ａ及び放気流路４２を介して大気放出可能となっている。

このスクリュ圧縮機４についても、スクリュ圧縮機３に関する上述した最低回転数N_lowの更新のための制御フローが適用されることは勿論である。

なお、図２及び５のステップ１を図示する位置に代えて、ステップ３及びステップ５の後に移してもよい。

図７は本発明の第５実施形態に係るスクリュ圧縮機５を示す。上述したスクリュ圧縮機１〜４と共通する部分については、同一番号を付している。

図７に示すスクリュ圧縮機５は、上述のスクリュ圧縮機３，４と同様に、２段形になっており、第１段圧縮機本体１０Ｌと第２段圧縮機本体１０Ｈとを備え、この両者は中間クーラ３１が介設された中間流路３２により接続されている。そして、上述のスクリュ圧縮機３，４と同様に、第１段圧縮機本体１０Ｌの図示しない吐出口と第２段圧縮機本体１０Ｈの図示しない吸込み口とが中間流路３２を介して連通している。

なお、上述のスクリュ圧縮機３，４では、第１圧縮機本体１０Ｌはモータ１８Ｌ、インバータ１６Ｌ、また第２圧縮機本体１０Ｈはモータ１８Ｈ、インバータ１６Ｈを備えていた。即ち、スクリュ圧縮機３，４では、第１圧縮機本体１０Ｌ、第２圧縮機本体１０Ｈの各々が、独立した駆動源を有していた。これに対して、このスクリュ圧縮機５では、スクリュ圧縮機３，４とは異なり、第１段圧縮機本体１０Ｌと第２段圧縮機本体１０Ｈは１段ピニオンギア４３Ｌ、２段ピニオンギア４３Ｈとブルギア４４を介してモータ１８に接続され、そのモータ１８はインバータ１６を介して電源１７に接続されている。すなわち、第１段圧縮機本体１０Ｌと第２段圧縮機本体１０Ｈはともに同一の駆動源であるモータ１８によって駆動されるよう構成されている。

さらに、上述のスクリュ圧縮機３，４と同様に、第１段圧縮機本体１０Ｌと中間クーラ３１との間に温度検出器３３が設けられ、第２段圧縮機本体１０Ｈとクーラ２３の間、さらに詳しくは、第２段圧縮機本体１０Ｈと吐出サイレンサ２４の間に温度検出器１３が設けられている。そして、温度検出器３３により検出された中間温度Tmを示す信号、温度検出器１３により検出された吐出温度Tdを示す信号のそれぞれが制御部１９に入力されている。

なお、上述のスクリュ圧縮機３，４と同様に、予め、下方吐出温度関数Td_low(N)、上方吐出温度関数Td_high(N)、下方中間温度関数Tm_low(N)、上方中間温度関数Tm_high(N)が求められ、これらの各関数が制御部１９に入力されている。

このスクリュ圧縮機５における最低回転数N_lowの更新制御フローについては図８に示す通りである。ステップ１（Ｓ１）については図２の説明と同じであるため、その説明を割愛する。

ステップ２（Ｓ２）で、その時点でのモータ１８の回転数Ｎの下で検出された吐出温度Ｔｄが上方吐出温度関数Td_high(N)により定められた値よりも大きいか否かが判断される。ここで、ＹＥＳの場合には吐出温度Tdでの判断においてモータ１８の回転数の下限に余裕がないということでステップ３（Ｓ３）に進み、ＮＯの場合には、吐出温度Tdでの判断においてモータ１８の回転数の下限に余裕があるということでステップ４（Ｓ４）に進む。

ステップ３（Ｓ３）で、その時点でのモータ１８の回転数Ｎの下で検出された中間温度Tmが下方中間温度関数Tm_low(N)により定められた値よりも小さいか否かが判断される。ここで、ＹＥＳの場合には、上記の通り、ステップ２（Ｓ２）における吐出温度Tdでの判断ではモータ１８の回転数に余裕がないとみなした一方で、ここステップ３（Ｓ３）における中間温度Tmでの判断ではモータ１８の回転数には余裕があるとみなす。この場合、ステップ３（Ｓ３）における中間温度Tmでの判断の方に重きをおき、現在の下限回転数に比してモータの回転数を下げることができる条件が揃ったとみなし、ステップ５（Ｓ５）に進む。一方、ＮＯの場合には中間温度Ｔｍでの判断および吐出温度Ｔｄでの判断の双方において余裕がないため、モータの下限回転数を変化させることができない状態とみなし、ステップ１（Ｓ１）に戻る。なお、この際、この後の各段の圧縮機のどちらかの段の吐出温度（中間温度Tmか吐出温度Td）が運転上危険領域（運転に不都合な領域）となった場合、保護装置が働くよう構成することが望ましい。

ステップ５（Ｓ５）で現時点での最低回転数N_lowを若干下げるために定められた漸減単位回転数ΔN_lowだけ現時点での最低回転数N_lowから減じた値を新たに最低回転数N_low((N_low−ΔN_low)→N_low)とした後、ステップ１（Ｓ１）に戻る。

即ち、ステップ（Ｓ５）は、予め定めたモータ１８の回転数と第１段、第２段圧縮機本体間の中間流路３２における中間温度Tmとの関係を表す中間温度関数により得られる中間温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた中間温度帯域よりも中間温度Tmが低い場合であるといえる。そしてその場合に、モータ１８の最低回転数N_lowを予め定めた値ΔN_lowだけ減少させたことになる。

一方、ステップ４（Ｓ４）でも、ステップ３（Ｓ３）と同様に、中間温度Tmが下方中間温度関数Tm_low(N)により定められた値よりも小さいか否かが判断される。ここで、ＹＥＳの場合には中間温度Tmでの判断および吐出温度Tdでの判断の双方において余裕があるということで、現在の下限回転数に比してモータ１８の回転数を下げることができる条件が揃ったとみなし、ステップ５（Ｓ５）に進む。ＮＯの場合には吐出温度Tdでの判断では余裕があるが中間温度Tmでの判断では余裕がないという状態であるとみなし、ステップ６に進む。

ステップ６で上方中間温度関数Tm_high(N)を基準に判断しても、モータ１８の回転数Ｎの下限値に余裕がなく、現状のままでは危険性があるか否かを調べるために、その時点でのモータ１８の回転数Ｎの下で検出された中間温度Tmが上方中間温度関数Tm_high(N)により定められる値よりも大きいか否か判断される。ここでＹＥＳの場合にはモータ１８の回転数に余裕がなく、現状のままでは危険性があるということでステップ７（Ｓ７）に進み、ＮＯの場合には、モータ１８の回転数Ｎに余裕があり、現状のままで問題がないということでステップ１（Ｓ１）に戻る。

ステップ７（Ｓ７）で現時点での最低回転数N_lowを若干上げるために定められた漸増単位回転数ΔN_highだけ現時点での最低回転数N_lowに加えた値を新たに最低回転数N_low((N_low＋ΔN_high)→N_low)とした後、ステップ１（Ｓ１）に戻る。

ステップ７（Ｓ７）は、吐出温度Tdが予め定めた上記モータ１８の回転数と吐出流路における吐出温度との関係を表す吐出温度関数により得られる吐出温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた吐出温度帯域以下であり、且つ、中間温度帯域よりも中間温度Tmが高い場合であるといえる。そして、その場合に、モータ１８の最低回転数N_lowを予め定めた値ΔN_highだけ増加させたこととなる。

スクリュ圧縮機５が作動している間は、上述した制御フローが繰り返される。このように、必要に応じ最低回転数N_lowが更新されることにより、第１段圧縮機本体１０Ｌ、第２段圧縮機本体１０Ｈそれぞれの経年劣化や性能のばらつきなどに応じてモータの回転数の幅広い範囲で安定的に省エネルギーを図りつつ、マシントラブルを生じることなく吐出圧力の変動を抑制し、適正な運転を続けることができる。

なお、モータ１８の回転数Ｎの関数である下方中間温度関数Tm_low(N)、上方中間温度関数Tm_high(N)、下方吐出温度関数Td_low(N)、上方吐出温度関数Td_high(N)に代えて、経験則的に定めた一定値を採用しても良い。

なお、図８のステップ１（Ｓ１）を、図示する位置に代えて、図８のステップ５（Ｓ５）およびステップ７（Ｓ７）の後に移しても良い。

なお、本発明はオイルフリースクリュ圧縮機に適用することが望ましい。

本発明の第１実施形態に係るスクリュ圧縮機の全体構成を示す図である。 図１に示すスクリュ圧縮機のモータの最低回転数の更新のための制御フローを示す図である。 本発明の第２実施形態に係るスクリュ圧縮機の全体構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るスクリュ圧縮機の全体構成を示す図である。 図４に示すスクリュ圧縮機のモータの最低回転数の更新のための制御フローを示す図である。 本発明の第４実施形態に係るスクリュ圧縮機の全体構成を示す図である。 本発明の第５実施形態に係るスクリュ圧縮機の全体構成を示す図である。 図７に示すスクリュ圧縮機のモータの最低回転数の更新のための制御フローを示す図である。

符号の説明

１〜４ スクリュ圧縮機
１０ 圧縮機本体
１０Ｌ 第１段圧縮機本体
１０Ｈ 第２段圧縮機本体
１１，１１ａ 吸気調節弁
１２ 吸込流路
１３ 温度検出器
１４ 圧力検出器
１５ 吐出流路
１６，１６Ｌ，１６Ｈ インバータ
１７ 電源
１８，１８Ｌ，１８Ｈ モータ
１９ 制御部
２１ 吸込みフィルタ
２２ 吸込みサイレンサ
２３ クーラ
２４ 吐出サイレンサ
３１ 中間クーラ
３２ 中間流路
３３ 温度検出器
４１ 放気サイレンサ
４２ 放気流路
４３ バイパス流路
４３Ｌ １段ピニオンギア
４３Ｈ ２段ピニオンギア
４４ ブルギア
N モータの回転数
N_low モータの最低回転数
ΔN_low 漸減単位回転数
ΔN_high 漸増単位回転数
Pdo 所望の吐出圧力
Td(N) 吐出温度関数
Td_low(N) 下方吐出温度関数
Td_high(N) 上方吐出温度関数
Td_low 下方吐出温度
Td_high 上方吐出温度
Tm 中間温度
Tm_low(N) 下方中間温度関数
Tm_high(N) 上方中間温度関数
Tm_low 下方中間温度
Tm_high 上方中間温度
ΔT_low チャタリング防止のための温度幅
ΔT_high チャタリング防止のための温度幅

Claims (7)

1. 吐出温度及び吐出圧力を示す信号を入力され、吸込流路に介設された吸気調節弁の開閉を制御するとともに、インバータを介して圧縮機本体のモータの回転数制御をする制御部を備え、この制御部により上記モータの回転数が予め定めた最低回転数よりも高い場合には上記回転数制御を行い、上記回転数が上記最低回転数以下の場合には、上記吸気調節弁を開閉させることにより吐出圧力を所望圧力に保つスクリュ圧縮機において、
   予め定めた上記モータの回転数と吐出流路における吐出温度との関係を表す吐出温度関数により得られる吐出温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた吐出温度帯域よりも吐出温度が低い場合には、上記最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記吐出温度帯域よりも吐出温度が高い場合には、上記最低回転数を予め定めた値だけ増大させることを特徴とするスクリュ圧縮機。
2. 吐出温度及び吐出圧力を示す信号を入力され、吸込流路に介設された吸気調節弁の開閉を制御するとともに、インバータを介して圧縮機本体のモータの回転数制御をする制御部を備え、この制御部により上記モータの回転数が予め定めた最低回転数よりも高い場合には上記回転数制御を行い、上記回転数が上記最低回転数以下の場合には、上記吸気調節弁を開閉させることにより吐出圧力を所望圧力に保つスクリュ圧縮機において、
   予め定めた下方吐出温度よりも吐出温度が低い場合には、上記最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記下方吐出温度に比して高温の予め定めた上方吐出温度よりも吐出温度が高い場合には、上記最低回転数を予め定めた値だけ増大させることを特徴とするスクリュ圧縮機。
3. 吐出温度及び吐出圧力を示す信号を入力され、吸込流路に介設された吸気調節弁の開閉を制御するとともに、インバータを介して第１段、第２段圧縮機本体の各モータの回転数制御をする制御部を備え、この制御部により上記モータの回転数が予め定めた最低回転数よりも高い場合には上記回転数制御を行い、上記回転数が上記最低回転数以下の場合には、上記吸気調節弁を開閉させることにより吐出圧力を所望圧力に保つスクリュ圧縮機において、
   予め定めた上記第２段圧縮機本体のモータの回転数と吐出流路における吐出温度との関係を表す吐出温度関数により得られる吐出温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた吐出温度帯域よりも吐出温度が低い場合には、上記第２段圧縮機本体のモータの上記最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記吐出温度帯域よりも吐出温度が高い場合には、上記第２段圧縮機本体のモータの上記最低回転数を予め定めた値だけ増大させることを特徴とするスクリュ圧縮機。
4. 第１段、第２段圧縮機本体間の中間流路における中間温度を示す信号を入力され、予め定めた上記第１段圧縮機本体のモータの回転数と上記中間温度との関係を表す中間温度関数により得られる中間温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた中間吐出温度帯域よりも中間温度が低い場合には、上記第１段圧縮機本体のモータの上記最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記中間温度帯域よりも中間温度が高い場合には、上記第１段圧縮機本体のモータの上記最低回転数を予め定めた値だけ増大させることを特徴とする請求項３に記載のスクリュ圧縮機。
5. 吐出温度及び吐出圧力を示す信号を入力され、吸込流路に介設された吸気調節弁の開閉を制御するとともに、インバータを介して第１段、第２段圧縮機本体の各モータの回転数制御をする制御部を備え、この制御部により上記モータの回転数が予め定めた最低回転数よりも高い場合には上記回転数制御を行い、上記回転数が上記最低回転数以下の場合には、上記吸気調節弁を開閉させることにより吐出圧力を所望圧力に保つスクリュ圧縮機において、
   予め定めた下方吐出温度よりも吐出温度が低い場合には、上記第２段圧縮機本体の最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記下方吐出温度に比して高温の予め定めた上方吐出温度よりも吐出温度が高い場合には、上記第２段圧縮機本体の最低回転数を予め定めた値だけ増大させることを特徴とするスクリュ圧縮機。
6. 第１段、第２段圧縮機本体間の中間流路における中間温度を示す信号を入力され、予め定めた下方中間温度よりも中間温度が低い場合には、上記第１段圧縮機本体の最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、上記下方中間温度に比して高温の予め定めた上方中間温度よりも中間温度が高い場合には、上記第１段圧縮機本体の最低回転数を予め定めた値だけ増大させることを特徴とする請求項５に記載のスクリュ圧縮機。
7. 吐出温度及び吐出圧力を示す信号を入力され、吸込流路に介設された吸気調節弁の開閉を制御するとともに、インバータを介して第１段、第２段圧縮機本体双方にギアを介して取り付けられたモータの回転数を制御する制御部を備え、この制御部により上記モータの回転数が予め定めた最低回転数よりも高い場合には上記回転数制御を行い、上記回転数が上記最低回転数以下の場合には、上記吸気調節弁を開閉させることにより吐出圧力を所望圧力に保つスクリュ圧縮機において、
   第１段、第２段圧縮機本体間の中間流路における中間温度を示す信号を入力され、予め定めた上記モータの回転数と上記中間温度との関係を表す中間温度関数により得られる中間温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた中間温度帯域よりも中間温度が低い場合には、上記モータの上記最低回転数を予め定めた値だけ減少させる一方、吐出温度が予め定めた上記モータの回転数と吐出流路における吐出温度との関係を表す吐出温度関数により得られる吐出温度にチャタリング防止のための温度幅を持たせた吐出温度帯域以下であり、かつ、上記中間温度帯域よりも中間温度が高い場合には、上記モータの上記最低回転数を予め定めた値だけ増大させることを特徴とするスクリュ圧縮機。
   

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