CN1987107B - 油冷式螺旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可降低成本，可进行压缩机本体的无负荷运转并防止停止时的倒流的油冷式螺旋压缩机，具有：压缩机本体(3)，驱动压缩机本体(3)的电动机(4)和对电动机(4)的转速进行可变控制的变换器(5)；设置在压缩机本体(3)的输出侧上，电动机(4)在下限转速运转时放出压缩机本体(3)的输出容量以上的放气量的放气阀(19)；设置在上述压缩机本体(3)的吸入侧，当压缩机(3)停止时关闭的吸入单向阀(13)；检测输出侧压力的压力传感器(16)；和控制器(17)，在下限转速运转时，如果输出侧压力(P)上升至规定的上限压力(Pu)则打开上述放气阀(19)，如果下降至规定的控制压力(Po)，则关闭上述放气阀(19)。

Description

油冷式螺旋压缩机

技术领域

本发明涉及一种在压缩气体中混入油的油冷式螺旋压缩机。

背景技术

近来年，以节能为目的，并为了根据压缩气体的使用量改变螺旋压缩机的输出容量，而已知有对驱动压缩机本体的电动机的转速进行可变控制的方法。理论上，压缩机本体驱动所必要的扭矩，如果输出压力一定，则与转速没有关系，大致为一定。但是实际上，如果转速低，由于压缩机内部的泄漏增大等理由该扭矩上升。另外，当电动机在低转速区域中时，输出扭矩或冷却风量等降低。由于这样，通常将电动机下限转速控制在最高转速的10～30％左右。

为了与比电动机下限转速运转时的压缩机本体输出容量少的使用量对应，先前提出了油冷式螺旋压缩机。该压缩机具有设置在压缩机本体的吸入侧的流量调整的吸入节流阀和电磁阀。该电磁阀可将从压缩机本体输出的压缩气体的一部分供给吸入节流阀的驱动部分，同时，通过放气配管，将残余的压缩气体放出至吸入节流阀的上游(参照特许文献1)。在这种先前技术中，当在电动机以下限转速运转时，压缩本体的输出侧压力达到规定的上限压力时，开放电磁阀，关闭吸入节流阀，同时，降低压缩机本体的输出侧压力，进行无负荷运转时，另外，当在无负荷运转时，压缩机本体的输出侧压力达到下限压力时，关闭电磁阀，打开吸入节流阀，进行压缩机本体的负荷运转。这样，压缩机本体的无负荷运转和负荷运转交互反复进行。另外，没有明确说明，当压缩机本体停止时，关闭吸入节流阀，以防止含有油的压缩气体倒流。

专利文献1日本专利公开平9-282580号公极。

发明内容

然而，上述先前技术中存在以下的改善余地。

例如，上述吸入节流阀具有阀板、在开闭方向上驱动阀板的活塞、和设置在活塞上的密封件(例如，帽形密封或O形圈等)。因此，当与压缩机体的无负荷运转和负荷运转的切换相对应，频繁地开闭阀板时，由于密封件磨损，必需定期的更换，即：由于兼有用于进行压缩机本体的无负荷运转的结构和用于压缩机体停止时防止倒流的结构，零件寿命比较短，同时成本高。

本发明目的是要提供可以降低成本，并且可以进行无负荷运转并防止停止时倒流的油冷式螺旋压缩机。

(1)为了达到述目的，本发明的一种油冷式螺旋压缩机，是在压缩气体中混入油的油冷式螺旋压缩机，具有：压缩机本体，驱动上述压缩机本体的电动机，对上述电动机的转速进行可变控制的变换器；和放气阀，设置在上述压缩机本体的输出侧上，当上述电动机在下限转速运转时，可放出上述压缩机本体的输出容量以上的放气量；设置在上述压缩机本体的吸入侧，当上述压缩机本体运转时开放，停止时关闭的吸入单向阀；检测上述压缩机本体的输出侧压力的压力检测装置；和放气阀控制装置，该放气阀控制装置，当上述电动机以下限转速运转时，如果由上述压力检测装置所检测的上述压缩机本体的输出侧压力上升至规定的上限压力，则打开上述放气阀，如果下降至规定的控制压力，则关闭上述放气阀。

在本发明中，根据由压力检测装置检测的压缩机本体的输出侧压力，通过变换器可变控制电动机的转速，控制压缩机本体的输出容量。另外，当电动机在下限转速运转时，如果压缩机本体的输出侧压力上升至规定的上限压力，则打开放气阀，进行压缩机本体的无负荷运转，如果压缩机本体的输出侧下降规定的控制压力，则关闭放气阀，进行机本体的负荷运转，另外，压缩机本体停止时，关闭吸入单向阀，可防止混入油的压缩流体倒流，由于该吸入单向阀为用弹簧负载关闭的简单结构，因此与吸入节流阀比较，可提高零件寿命，同时降低成本，因此，在本发明中，可降低成本，并可进行压缩机本体的无负荷运转及防止停止时的倒流。

(2)在上述(1)中，优选为，具有第一停止控制装置，当上述电动机以下限转速运转时，计算由上述压力检测装置所检测的输出测侧压力从上述规定的控制压力上升至上述规定的上限压力的升压时间，和从上述规定的上限压力降低至上述规定的控制压力的降压时间，如果该升压时间和降压时间的比例达到规定的设定比例，则停止上述压缩机本体。

(3)在上述(1)中，优选为，具有第二停止控制装置，当上述电动机以下限转速运转时，计算由上述压力检测装置检测的输出侧压力从上述规定的控制压力上升至上述规定的上限压力的升压时间，和从上述规定的上限压力降低至上述规定的控制压力的降压时间，如果该升压时间或降压的达到规定的设定时间，则停止上述压缩机本体。

(4)在上述(2)或(3)中，优选为，具有再起动控制装置，当上述压缩机本体停止时，如果由上述压力控测装置检测的输出侧压力达到规定的再起动压力，再起动上述压缩机本体的。

(5)在上述(1)中上述放气阀为电磁阀。

发明的效果

根据本发明，可以降低成本，进行无负运转并防止停止时的倒流。

附图说明

图1为表示本发明的螺旋压缩机的一个实施方式的全体结构的概略图；

图2为表示构成本发明的螺旋压缩机的一个实施方式的吸入单向阀的详细结构的剖面图；

图3为说明本发明螺旋压缩机的一个实施方式的运转动作的时间图。

符号说明

1油冷式螺旋压缩机

3压缩机本体

4电动机

5变换器

13吸入单向阀

16压力传感器(压力检测装置)

17控制器(放气阀控制装置，第一停止控制装置，再起动控制装置)

19放气阀

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1为表示本发明的螺旋压缩机的全体结构的简图，图2为表示吸入单向阀的详细结构的剖面图。

在图1中，油冷式螺旋压缩机1具有压缩经由吸入过滤器2吸入的空气的压缩机本体3；驱动压缩机本体3的电动机4；对该电动机4的转速进行可变控制的变换器5；分离在由压缩机本体3生成的压缩空气中所包含的润滑油(以后详细说明)的油分离器6；向供给目标供给由该油分离器6与润滑油相分离的压缩空气的压缩空气的供给系统7；和向压缩机本体3供给由油分离器6分离的润滑油的润滑油供给系统8。

润滑油供给系统8具有向压缩机本体3供给由油分离器6分离的润滑油的供给配管9；旁路该供给配管9而设置的旁通配管10；设置在该旁通配管10上，冷却润滑油的热交换器11；和设置在供给配管9和旁通配管10的上游分支点上的调整阀12。利用调整阀12调整供给配管9和旁通配管10的润滑油的流量比例，由此，控制向压缩机本体3供给的润滑油的温度。然后，将润滑油导入压缩机本体3的压缩室内，冷却压缩空气，同时可减少压缩室的空气泄漏并提高压缩效率。另外，将润滑油导入压缩机本体3的轴承等中，可以对轴承等进行润滑。

在压缩机本体3的吸入侧安装压缩机本3运转时开放，停止时关闭的吸入单向阀13。吸入单向阀13，例如，具有与开口13a当接并可关闭开口13a的阀板13b；与阀板13b连接并可在阀板13b的开闭方向上滑动的轴部13c；和克服压缩机本体3运转时所产生的差压(图2中的向下的压力)，在阀板13b的关闭方向(图2中向上)上施加作用力的弹簧13d。该弹簧13d的作用力设定为小于压缩机本体3运转时所产生的差压和阀板13b与轴部13c等的自重的总和，且大于阀板13b和轴部13c等的自重，当压缩机本体3运转时，阀板13b向开放方向移动，开口13a开放；当压缩机本体3停止时，阀板13b向关闭方向移动，开口13b关闭。其结果是，当压缩机本体3停止时，可防止含有润滑油的压缩空气倒流。

压缩空气供给系统7具有单向阀14和冷却压缩空气的热交换器15。在热交换器15的出口侧设有压力传感器16，该压力传感器16的检测信号输出至控制器17。另外，设置有连接单向阀14的上游侧和吸入单面阀13的上游侧的放气配管18，在该放气配管18上，设置有与控制器17发出的控制信号相对应地进行开闭驱动的放气阀19。放气配管18和放气阀19成为，在后述的电动机4以其下限转速运转时，可以放出压缩机本体3的输出空气量以上的空气的结构(例如，开口面积大的结构)。在本实施方式中，作为根据从控制器17发出的控制信号进行开闭驱动的电磁阀，对放气阀19进行说明，但取而代之，也可以追加与从控制器17发出的控制信号相对应进行驱动的压力调整阀(图中没有示出)，利用该压力调整阀的驱动所产生的空气压力或油压等进行开闭驱动。

控制器17，首先作为第一控制功能，根据从压力传感器16输入的检测信号，通过变换器5控制电动机4的转速N。具体而言，例如，当增加供给目标的空气使用量Q压缩机本体3的输出侧压力P降低时，提高电动机4的转速N，增加压缩机本体3的输出空气量。另一方面，当减少供给目标的空气使用量Q压缩机本体3的输出侧压力P上升时，降低电动机4的转速N，减少压缩机本体3的输出空气量。由上述，在规定的空气使用量Q的范围(例如，在压缩机本体3的额定输出容量的100％～30％的范围)内，将压缩机本体3的输出侧压力P维持在规定的控制压力Po。

另外，控制器17，作为第二个功能，将电动机4的转速N控制在下限转速，且使放气阀19开放，使压缩机本体3的输出侧压力减小至大气压，使压缩机本体3成为无负荷运转。即：在供给目标的空气使用量Q小于电动机4以下限转速运转时的压缩机本体3的输出容量的情况下(例如，在压缩机本体3的额定输出容量的30％以下)在使电动机4的转速N以下限转速运转时，压缩机本体3的输出侧压力P不能维持在规定的控制压力Po而上升。在这种情况下，控制器17判定压缩机本体3的输出侧压力P是否达到规定的上限压力Pu(但Pu＞Po)，当达到规定的上限压力Pu时，开放放气阀19，减压至大气压，使压缩机本体3无负荷运转。另外，当压缩机本体3无负荷运转时，由于压缩机本体3的输出侧压力P下降，因此，判定是否达到规定的控制压力Po，当达到规定的控制压力Po时，关闭放气阀19，使压缩本体3返回至负荷运转。如上所述，在供给目标的空气使用量Q较小的情况下，重复压缩机本体3的负荷运转和无负荷运转。

控制器17，作为第三个功能，在供给目标的空气使用量Q非常小的情况下(例如在压缩机本体3的额定输出容量的5％以下)，则可通过变换器5使电动机4停止，并停止压缩机本体3。具体而言，利用定时器等计算电动机4在下限转速运转时的压缩机本体3的负荷运转时间(换句话说，就是压缩机本体3的输出侧压力P从规定的控制压力Po上升至规定的上限压力Pu的升压时间)和无负荷运转的时间(换句话说，就是压缩机本体3的输出侧压力P从规定的上限压力Pu下降至规定的控制压力Po的降压时间)，作为空气使用量Q的指标，判定电动机4在下限转速运转时的负荷时间和无负荷时间的比例是否达到规定的设定比例(预先设定存储的值或由输入设备输入设定的值)，在达到规定的设定比例时，使电动机4停止，停止压缩机本体3。另外，在压缩机本体3停止时，判定压缩机本体3的输出侧压力P是否达到规定的再起动压力Ps，当达到规定的再起动压力Ps时，驱动电动机4，再起动压缩机本体3。

其次，对根据本实施方式的螺旋压缩机1的运转动作的一个例子进行说明。图3为分别表示空气使用量Q，压缩机本体3的输出侧压力P，电动机4的转速N，放气阀19和吸入单向阀13的动作状态的时间变化的时间图。

在图3中，在空气使用量Q从最大空气使用量Qmax(例如，压缩机本体3的额定输出空气量的100％)减少至空气量Qa(例如，压缩机本体3的额定输出空气量的30％)的情况下，由于压缩机本体3的输出侧压力P维持在规定的的控制压力Po，因此，电动机4的转速N从最大转速Nmax降低至下限转速Nmin(例如最大转速Nmax的30％左右)。而且，当空气使用量Q从空气量Qa减少时，由于电动机4的转速N在下限转速Nmin下运转，压缩机本体3的输出侧压力P上升。然后，当压缩机本体3的输出则压力P达到规定的上限压力Pu时，电动机4的转速N维持在下限转速Nmin的状态下，打开放气阀19，使压缩本体3无负荷运转。其后，当压缩机本体3的输出侧压力P下降，并达到控制压力Po时，仍使电动机4的转速N维持在下限转速Nmin的状态下，关闭放气阀19，使压缩机本体3返回至负荷运转。如上所述，可交替地重复压缩机本体3的负荷运转和无负荷运转。

这时，控制器17分别计算电动机4在下限转速Nmin运转时的压缩机本体3的负荷运转时间t1和无负荷运转时间t2，判定负荷运转时间t1和无负荷运转时间t2的比例是否达到规定的设定比例。当空气使用量Q减小至空气量Qb(例如，压缩机本体3的额定输出空气量的5％)左右时，负荷运转时间t1缩短，而无负荷转时间t2延长，负荷运转时间的比例t1/(t1+t2)减小(或者，无负荷运转时间的比例t2/(t1+t2)增大)，并达到规定的设定比例，使电动机4停止，并停止压缩机本体3。在本实施方式中，当压缩机本体3的输出侧压力P达到Pu时，打开放气阀19，同时使压缩机本体3停止。这时，吸入单向阀13利用弹簧13d的作用力而关闭，可防止含有润滑油的压缩空气倒流。然后，在压缩机本体3停止时，当压缩机本体3的输出侧压力P下降至规定的再起动压力Ps(在本实施方式中，Ps＝Po)时，关闭放气阀19，并使压缩本体3再起动。

在如上所述本实施方式中，由于吸入单向阀13是利用弹簧13d的作用力而关闭的简单的结构，与以往的吸入节流阀相比，零件寿命提高，同时成本降低。因此，在本实施方式中，可降低成本，并可进行压缩机本体3的无负荷运转并防止停止时的倒流。另外，在本实施方式中，在空气使用量Q非常小的运转区域上，如果压缩机本体3的输出侧压力P达到规定的上限压力Pu，则使压缩机本体3停止，在机本体3停止中，如果达到规定的控制压力Po则再起动。这样，在空气使用量Q非常少的运转区域中，可以减小动力。

在上述实施方式中，以控制器17具有当电动机4在下限转速Nmin运转时的负荷运转时间t1和无负荷运转时间t2的比例达到规定的设定比例时，使压缩机本体3停止的控制功能的情况为例，并进行了说明，但并不是仅限于此。即，也可以具有，当负荷运转时间t1或无负荷时间t2达到规定的时间时，使压缩机本体3停止的控制功能。在这种情况下，可得到与上述同样的效果。

Claims (6)

1.一种油冷式螺旋压缩机，是在压缩气体中混入油的油冷式螺旋压缩机，其特征在于，具有：

压缩机本体，驱动所述压缩机本体的电动机，对所述电动机的转速进行可变控制的变换器；和

放气阀，设置在所述压缩机本体的输出侧上，当所述电动机在下限转速运转时，可放出所述压缩机本体的输出容量以上的放气量；

设置在所述压缩机本体的吸入侧，当所述压缩机本体以所述下限转速运转时的转速以上的转速运转时开放，当所述压缩机本体停止时关闭的吸入单向阀；

检测所述压缩机本体的输出侧压力的压力检测装置；和放气阀控制装置，该放气阀控制装置，当所述电动机在下限转速运转时，如果由所述压力检测装置所检测的所述压缩机本体的输出侧压力上升至规定的上限压力，则打开所述放气阀，如果下降至规定的控制压力，则关闭所述放气阀，

其中，所述下限转速大于零。

2.如权利要求1所述的油冷式螺旋压缩机，其特征在于：

具有第一停止控制装置，当所述电动机在下限转速运转时，计算由所述压力检测装置所检测的输出侧压力从所述规定的控制压力上升至所述规定的上限压力的升压时间和从所述规定的上限压力下降至所述规定的控制压力的降压时间，如果该升压时间和降压时间的比例达到规定的设定比例，则停止所述压缩机本体。

3.如权利要求1所述的油冷式螺旋压缩机，其特征在于：

具有第二停止控制装置，当所述电动机在下限转速运转时，计算由所述压力检测装置所检测的输出侧压力从所述规定的控制压力上升至所述规定的上限压力的升压时间或从所述规定的上限压力下降至所述规定的控制压力的降压时间，如果该升压时间或降压时间达到规定的设定时间，则停止所述压缩机本体。

4.如权利要求2所述的油冷式螺旋压缩机，其特征在于：

具有再起动控制装置，当所述压缩机本体停止时，如果由所述压力检测装置所检测的输出侧压力达到规定的再起动压力，则再起动所述压缩机本体。

5.如权利要求3所述的油冷式螺旋压缩机，其特征在于：

具有再起动控制装置，当所述压缩机本体停止时，如果由所述压力检测装置所检测的输出侧压力达到规定的再起动压力，则再起动所述压缩机本体。

6.如权利要求1所述的油冷式螺旋压缩机，其特征在于：

所述放气阀为电磁阀。

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