专利名称：螺旋式压缩机及其控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及螺旋式压缩机及其控制装置，特别涉及在吸入侧具备通断式控制阀， 重复满负载运转以及无负载运转的螺旋式压缩机及其控制装置。
背景技术：
在专利文献1中记述有具备以往的通断式控制阀的螺旋式压缩机的压力控制装置的例子。在该公报中记载的螺旋式压缩机中，在其吸入侧设置有通断式控制阀和排出放风阀。而后，通过将通断式控制阀设置成全开的满负载运转使排出侧压力上升，如果排出侧压力超过预先设定的设定值，则在关闭通断式控制阀的同时打开放风阀，切换到无负载运转。其后，如果排出侧的储气槽内压力降低而变成小于等于设定值，则在将通断控制阀设置成开的同时关闭放风阀而返回满负载运转。另外，用压力开关检测螺旋式压缩机的排出侧压力，根据该检测值从控制装置发出满负载-无负载运转的切换指令信号。专利文献1 日本特开平1-33676号公报
发明内容
在上述以往技术中所示的免加油螺旋式压缩机中，为了防止由于排出侧的温度上升产生的转子之间的接触，将吸入侧的控制阀设置成通断式控制阀，固定成为满负载-无负载运转的切换指令信号的基础的压力设定值。因此，如果螺旋式压缩机的排出压力变成规定的设定压力，则切换满负载运转和无负载运转。可是，在末端(用户设备中的气体应用机器)中的消耗流量越来越大，从螺旋式压缩机的排出口到末端之间的压力损失变大，末端的压力降低。因而，将螺旋式压缩机的排出压力的设定值确定为即使在预想的最大消耗流量时也能够得到必要的最低压力。因为这样确定排出压力的设定值，所以在末端的消耗流量减少时，从螺旋式压缩机的排出口到末端之间的压力损失减小，末端压力上升到需要以上。其结果，压缩机在比本来需要的压力还高的排出压力下运转，由于高压运转而消耗不需要的电力。另外，因为末端压力高，所以消耗流量也消耗超过需要。本发明就是鉴于上述以往的技术问题而提出，其目的在于在具备通断式控制阀的螺旋式压缩机中，防止螺旋式压缩机在不需要的高压力下运转。另外，本发明的另一目的在于在具备有通断式控制阀的螺旋式压缩机中，在降低消耗电力量的同时，防止消耗流量增加超过需要。为了实现上述目的的本发明的螺旋式压缩机的特征在于，具备压缩机主体，具有凸形转子、凹形转子、用于同步驱动凸形转子和凹形转子的定时齿轮，压缩从吸入侧吸入的气体；通断式控制阀，设置在该压缩机主体的吸入侧，控制吸入气体量；压力检测单元，设置在上述压缩机主体的排出侧，检测从该压缩机主体排出的压缩气体的压力；控制装置，与上述压缩机主体相邻配置，根据上述排出压力检测单元检测到的排出压力控制上述通断式控制阀，其中，上述螺旋式压缩机，为了上述控制装置根据在包含满负载运转和无负载运转双方的1个周期的时间内的满负载运转的比例改变切换满负载运转和无负载运转的上限压力设定值以及下限压力设定值，在上述控制装置中设置有检测满负载运转以及无负载运转各自的周期时间的检测单元。并且在该特征中优选地，设置检测与螺旋式压缩机连接的负载侧的压力的末端压力检测单元，根据该末端压力检测单元检测到的压力，上述控制装置控制上述通断式控制阀，在上述控制装置中设置显示螺旋式压缩机的运转条件以及运转状态的显示器，该显示器具有显示按钮，如果按压显示按钮，则显示器可以将显示内容从运转条件切换到数字键。实现上述目的的本发明的另一特征在于，一种螺旋式压缩机的控制装置，设置于在吸入侧具有通断式控制阀、在排出侧具有压力检测单元的螺旋式压缩机，根据上述排出压力检测单元检测出的排出压力控制上述通断式控制阀，该控制装置，为了上述控制装置根据在包含满负载运转和无负载运转双方的1个周期的时间内的满负载运转的比例改变切换满负载运转和无负载运转的上限压力设定值以及下限压力设定值，设置有检测满负载运转以及无负载运转各自的周期时间的检测单元。在该特征中，具有显示螺旋式压缩机的运转条件以及运转状态的显示器，该显示器具备显示按钮，如果按压该显示按钮则上述显示器将显示内容从运转条件切换到数字键。根据本发明，在具备通断式控制阀的螺旋式压缩机中，因为根据末端的消耗流量自动调整用于螺旋式压缩机容量控制的压力设定值，所以能够防止螺旋式压缩机在不需要的高压力下运转。另外，在具备有通断式控制阀的螺旋式压缩机中，在降低消耗电力量的同时，能够防止消耗流量超过需要。
图1是表示本发明的螺旋式压缩机的一个实施方式的整体结构的图。图2是具备图1所示的螺旋式压缩机的压缩机设备的系统图。图3是具备图1所示的螺旋式压缩机的另一压缩机设备的系统图。图4是说明图1所示的螺旋式压缩机中的排出压力变化的线图。图5是说明图1所示的螺旋式压缩机中的动力变化的线图。图6是本发明的螺旋式压缩机的控制流程图的一例。图7是具备图1所示的螺旋式压缩机的控制装置的外观图。图8是具备图7所示的控制装置的显示器的显示例子。附图标记说明1 螺旋式压缩机；2 控制装置；3 压力检测器；4 压缩机排出口 ；5 储气槽；8 气体联管箱；9 气体应用机器；10 末端压力检测器；13 吸入阀；14 放风阀；16 压缩机主体(气体模块)；18 后冷却器；19 气体消耗管；24 四通电磁阀；25 显示器；26 按钮； 27 灯；30 定时器；31 凸形转子；32 凹形转子；33 定时齿轮；35 电机。
具体实施例方式以下，参照图1至图6说明本发明的几个实施方式。图1是表示本发明的螺旋式压缩机1的整体结构的系统图。图2以及图3是具备图1所示的螺旋式压缩机的压缩机设备的不同的系统图。在图2、图3所示的压缩机设备中，采用图1所示的螺旋式压缩机作为
4用户设备表示。参照图2、图3说明压缩机设备的整体结构。在图2、3中，1是螺旋式压缩机，2是控制装置，3是检测螺旋式压缩机1的排出压力的压力检测器。压力检测器3配备在压缩机排出口 4。5是设置在排出侧的储气槽，6是过滤器，7是气体分离装置或者除湿装置，8是气体联管箱，9是需求侧的气体应用机器。上述储气槽5、过滤器6、气体分离装置或者除湿装置7、气体联管箱8、需求侧的气体应用机器9构成需求侧的所谓用户设备。参照图1说明用户设备具备的螺旋式压缩机1的压力控制装置的构成。在图1中， 一并表示螺旋式压缩机1的空气系统和容量控制装置。在螺旋式压缩机1中，齿数4个的凸形转子31和齿数6个的凹形转子32使用定时齿轮33以非接触方式同步旋转。这些凸形转子31和凹形转子32和定时齿轮33内置于壳体内，构成压缩机主体(气体模块)16。 在一方的转子轴端部上耦合连接有作为驱动机的电机35。在螺旋式压缩机1(参照图2，3)以满负载运转的状态中，从吸入口 11吸入的空气通过吸入过滤器12，并通过全开状态的吸入阀(通断式控制阀)13向压缩机主体16流入。 在压缩机主体16中压缩的高温高压气体通过止回阀17、后冷凝器18送入到储气槽5。流入并滞留在储气槽5内的气体向气体消耗管19输送并消耗。而且，在该状态中，设定放风阀，使得和吸入阀13联动的放风阀14关闭。除了消耗流量变成最大的情况外，因为一般来说设定螺旋式压缩机设备以使得在满负载运转时螺旋式压缩机1的排出量比消耗流量还多，所以在满负载运转时排出侧压力上升。上升的排出侧压力用压力检测器3检测，向控制装置2输送。在控制装置2中，如果检测到的排出侧压力P达到了预先设定的上限压力设定值Pmax (参照以后说明的图4)，则向四通电磁阀M发出指令信号，切换四通电磁阀M的油路。而后，让压缩活塞15动作，关闭吸入阀13，与此同时关闭放风阀14，将压缩机主体16设置为无负载运转状态。从吸入阀 13向压缩机主体16泄漏的气体在从压缩机主体16流出后，通过放风阀14以及放风消音器 20从放风口 21向大气放风。在无负载运转状态中，不从压缩机主体16向储气槽5提供气体。其结果，包含储气槽5的排出侧压力P逐渐降低。如果排出侧压力P降低到预先设定的下限压力设定值 Rnin(参照以后说明的图4)，则控制装置2切换四通电磁阀M，再次返回到满负载运转状态。参照图1以及图3说明在上述用户设备中采用的螺旋式压缩机1的压力控制方法。本发明的螺旋式压缩机的压力控制方法通过根据设置在螺旋式压缩机1的排出侧的压力检测器3的检测压力控制设置在螺旋式压缩机1的吸入侧的通断式电磁阀(吸入阀)13 执行。此时，螺旋式压缩机1重复满负载运转以及无负载运转，压力控制装置算出螺旋式压缩机1的负载侧的消耗流量，根据该使用量，改变关闭通断式控制阀13的上限压力设定值以及打开通断式控制阀13的下限压力设定值。以下进行更详细的说明。如以下那样设定通断式控制阀(吸入阀)13的通断压力设定值。压缩机设备具有如气体应用机器9那样的多个末端机器。在这多个末端机器中， 预先选定最低动作(使用)压力最低的机器，并确定暂定设定值压力(下限值)，该暂定设定值压力是对该选定的末端机器的最低使用压力加上了考虑到余量的压力量而得到的值。参照图3说明螺旋式压缩机1的其他的压力控制方法。在使用图1所示压缩机1的压缩机设备中，提高容量控制的精度。运算设置于压缩机设备末端的气体应用机器9部的压力检测器10检测到的压力和设置在压缩机的排出部的压力检测器3检测到的压力的压力差。将该压力差和在满负载-无负载运转周期中经过采样运算的压力损失的偏差，反馈到自动调整关闭通断式控制阀13的上限压力设定值以及打开通断式控制阀13的下限压力设定值的运算功能。参照图4以及图5说明上述的上限压力设定值以及下限压力设定值的自动调整运算。图4是表示本发明的螺旋式压缩机1中的排出压力的变化的线图，图5是表示其动力变化的线图。在图4中横轴表示经过时间，纵轴表示排出压力的变化，在图5中，横轴表示经过时间，纵轴表示动力变化。如图4所示，在使螺旋式压缩机1以满负载状态运转时，压缩机1提供的空气量比消耗流量多。因此，压缩机1的排出侧压力上升，如果达到上限压力设定值Pmax，则螺旋式压缩机1从满负载运转切换到无负载运转。在无负载运转状态中，因为不从螺旋式压缩机1提供空气，所以消耗储气槽5内的空气。随之压缩机设备的压力降低(参照线a)。如果排出侧压力降低到下限压力设定值 Riiin，则螺旋式压缩机1从无负载运转切换到满负载运转，排出侧压力再次上升。其后，重复同样的动作。S卩，在图4中，Ato是满负载运转状态时间，Atu是无负载运转状态时间，Atl 是将满负载运转状态时间Ato和无负载运转状态时间Atu合计而得到的第1周期时间， Δ t2是将下一满负载运转状态时间Δ to’和无负载运转状态时间Δ tu’合计而得到的第2 周期时间。以后重复第3、第4、...周期。此时，螺旋式压缩机1的满负载状态的动力考虑如下。如上所述如果将满负载运转状态时间设置成Δ to，将无负载运转状态时间设置成Δ tu，将螺旋式压缩机1的排出风量设置成Q，则消耗流量Q’用下式表示。q' = qX Δ to/( Δ to+Δ tu) (式 1)已知图2中的压缩机排出口 4和气体应用机器9之间的压力损失Δρ —般情况下与消耗流量q’的平方成比例地变化。如果消耗流量q’减小则压力损失ΔΡ也减小。在此， 如果压力检测器3的上限压力设定值Pmax和下线压力设定值Rnin没有变化，则气体应用机器9中的压力必然会升高压力损失ΔΡ减小的量。因为不需要将气体应用机器9中的压力提高到需要以上，所以如果只是按照压力损失ΔΡ变小的量将压力检测器3的设定值降低到在图4所示的上限压力设定值P’ max、 下线压力设定值P’ min(参照线b)，则在能够防止气体应用机器9中的压力上升的同时能够防止消耗流量Q’的增加。进而，还能够降低在螺旋式压缩机1的满负载状态下的运转动力。使用图6所示的流程图说明该状态。首先调查螺旋式压缩机1的运转状态。螺旋式压缩机1的运转状态如果是满负载运转(加载)，则使用定时器功能计测作为满负载运转时间的加载时间Δ to。直到运转状态变成无负载运转为止更新加载时间Δ to。如果切换到无负载运转(卸载)，则使用定时器功能计测无负载运转时间Atu。直到无负载运转结束为止继续更新无负载运转时间Atu。根据全运转时间中的满负载运转时间的比，用(式 1)运算压缩机负载率q。
使用该压缩机负载率q计算配管压力损失APloss以及控制压力设定值偏移量 APsft。APloss = Δ PlOO 女 q 女女 kAPsft = Δ P100-Δ P (式 2)在此，q * * k表示q的k次方，*表示两个量的积。Δ PlOO是从100%负载时的压缩机排出口 4到压缩机设备末端的气体应用机器9的压力损失。进行满负载-无负载运转的几个周期的采样。以规定时间间隔执行该动作。在现状的负载下的配管压力损失用指标k的函数表示。该指标k根据从压缩机排出口 4到压缩机设备末端的气体应用机器9的设备构成而变化。因为在多个机器中的流动阻力与速度的平方成比例地增加，所以与流量的平方成比例地增加。但是在除湿器等中流动阻力不一定与速度的平方，即流量的平方相应地增加。其结果，指标k在多个情况下成为 1 2的值。如果预先考虑各末端机器构成来求出该指标k，或者利用与该机器构成相应的系数表等求出，则控制装置逐次自动调整上述暂定设定值压力以上的、将通断式控制阀13设置成关闭的上限压力设定值以及将通断控制阀13设定成打开的下限压力设定值的最佳值 (P，max, P，min)。P' max = Pmax-ΔPsftP，min = Pmin- Δ Psft (式 3)进而在经过自动调整的上限压力设定值以及下限压力设定值下适宜地重复满负载-无负载运转，反馈该运转周期并与时刻变化的消耗流量对应。即，如图6所示，螺旋式压缩机1的满负载运转时的动力能够从Lmax Lmin向L’ max L’ min降低。这与图5 的线a(改善前)、线b(改善后)对应。如上所述，如果采用本实施方式，则因为根据螺旋式压缩机的负载侧中的消耗流量的使用量，自动调整排出压力的上限压力设定值以及下限压力设定值，所以在能够使螺旋式压缩机的运转压力最佳化的同时，能够将末端压力设定为一定。另外，能够防止消耗流量和螺旋式压缩机的运转动力的增加。图7表示在图2以及图3中使用的控制装置2的外观。在控制装置2的表面设置液晶显示器25、按钮沈以及灯27等，显示压缩机1的例如负载无负载切换压力、节能设定、 日程运转设定等设定、运转操作以及运转状态。在控制装置2的内部设置控制器(PLC)以及输入输出衬底、继电器、定时器30、电磁接触器、压力检测器、温度检测器、四通电磁阀M。压力检测器3检测到的压力信号经由输入输出衬底作为数字数据取入到控制器内，在控制器内运算，例如在压力设定值超过阈值(设定值)时那样的最佳时刻，变换为四通电磁阀的通断控制信号而输出。由此，有效地通断控制压缩机。为了实现图6所示的控制流程，从控制装置2具有的显示器25输入基准上限压力设定值以及基准下限压力设定值、压缩机风量设定值、压力损失设定值。如图8表示显示器 25的显示内容的一例那样，能够用显示器25具备的按钮沈以翻页方式改变输入设定项目。 显示器2是液晶触摸板，用户能够容易地改变设定。在图8中示出了如下情况在机器构成变化时，例如在通过阀的开关而末端结构变化时，更新输入指标k。如果选择设定项目则显示单元显示数字键，从触摸板上在1 2的范围中输入k值。
如上所述如果采用本实施方式，则在重复无负载-满负载运转的螺旋式压缩机中，即使末端侧的结构变化也只是从控制装置输入指标k，通过定时器功能根据无负载运转和满负载运转的比自动地求出负载率，使基准上限压力设定值以及下限压力设定值变化， 所以在压缩机中不会发生无用的高压，能够谋求节能。另外，可以用比较简单的结构实现节能。
权利要求
1.一种螺旋式压缩机，具备压缩机主体，具有凸形转子、凹形转子、用于同步驱动凸形转子和凹形转子的定时齿轮，压缩从吸入侧吸入的气体；通断式控制阀，设置在该压缩机主体的吸入侧，控制吸入气体量；压力检测单元，设置在上述压缩机主体的排出侧，检测从该压缩机主体排出的压缩气体的压力；控制装置，与上述压缩机主体相邻配置，根据上述排出压力检测单元检测到的排出压力控制上述通断式控制阀，上述螺旋式压缩机的特征在于，为了上述控制装置根据在包含满负载运转和无负载运转双方的1个周期的时间内的满负载运转的比例改变切换满负载运转和无负载运转的上限压力设定值以及下限压力设定值，在上述控制装置中设置有检测满负载运转以及无负载运转各自的周期时间的检测单元。
2.根据权利要求1所述的螺旋式压缩机，其特征在于，设置检测与螺旋式压缩机连接的负载侧的压力的末端压力检测单元，根据该末端压力检测单元检测到的压力，上述控制装置控制上述通断式控制阀。
3.根据权利要求1或者2所述的螺旋式压缩机，其特征在于，在上述控制装置中设置显示螺旋式压缩机的运转条件以及运转状态的显示器，该显示器具有显示按钮，如果按压显示按钮则上述显示器将显示内容从运转条件切换到数字键。
4.一种螺旋式压缩机的控制装置，设置于在吸入侧具有通断式控制阀、在排出侧具有压力检测单元的螺旋式压缩机，根据上述排出压力检测单元检测出的排出压力控制上述通断式控制阀，该控制装置的特征在于，为了上述控制装置根据在包含满负载运转和无负载运转双方的1个周期的时间内的满负载运转的比例改变切换满负载运转和无负载运转的上限压力设定值以及下限压力设定值，设置有检测满负载运转以及无负载运转各自的周期时间的检测单元。
5.根据权利要求4所述的螺旋式压缩机的控制装置，其特征在于，具有显示螺旋式压缩机的运转条件以及运转状态的显示器，该显示器具备显示按钮，如果按压该显示按钮则上述显示器将显示内容从运转条件切换到数字键。
全文摘要
本发明提供一种螺旋式压缩机及其控制装置。在具备通断式控制阀的螺旋式压缩机中，防止螺旋式压缩机在不需要的高压下运转。螺旋式压缩机(1)在吸入侧具有通断式控制阀，在排出侧具有压力检测单元(3)。在控制装置(2)中设置检测满负载运转以及无负载运转各自的周期时间的检测单元(30)，如果排出压力变成下限压力设定值，则打开通断式控制阀进行满负载运转，如果排出压力变成上限设定值则关闭通断阀进行无负载运转。根据周期时间检测单元检测到的周期满负载运转时间以及无负载运转时间算出包含满负载运转和无负载运转这双方的1个周期的时间内的消耗流量，自动调整上限压力设定值以及上述下限压力设定值，使得末端压力变成一定。另外，在控制装置中设置显示螺旋式压缩机的运转条件以及运转状态的显示器(25)。
文档编号F04C28/00GK102287372SQ20111016277
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月17日 优先权日2010年6月18日
发明者斋藤隆史, 金崎和也 申请人:株式会社日立工业设备技术