气体压缩机制造技术

本发明专利技术的气体压缩机具有：压缩机主体；驱动源；吸气节流阀；排气阀；转速变换机构；检测排出压力的压力检测装置；和控制装置，上限压力H与下限压力L的关系为H＞L，排出压力达到H之前，打开吸气节流阀、关闭放气阀而使驱动源全速运转，排出压力达到压力设定值H时，执行关闭吸气节流阀和打开排气阀以将排出压力减小到规定范围内的至少一个操作，当排出压力减小到下限压力L时切换到负载运转，当所述排出压力上升而达到所述上限压力H时控制装置向转速变换机构输出比全速转速低的转速的指令，当所述排出压力下降而达到所述下限压力L时控制装置向所述转速变换机构输出所述全速转速的指令。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体压缩机
本专利技术涉及气体压缩机，涉及执行满负载运转和无负载运转(卸载控制运转)以控制相对于使用气体量的排出气体量的气体压缩机。
技术介绍
作为气体压缩机的一例，使用吸入空气、排出高压的压缩空气的空气压缩机进行说明。如专利文献1所示，在通过反复进行满负载运转和无负载运转来控制相对于使用气体量的最大排出空气量的空气压缩机中，压缩机的运转方法大致分为以下3种。首先是一种吸气节流控制方法，其使用调压阀并且令使用空气量≤最大排出空气量，通过使排出压力逐渐增加来使调压阀动作，通过逐渐关闭吸气节流阀来减少从大气中吸入的空气量。根据该控制方法，通过调节吸气节流阀的开度来控制吸入空气量，例如，能够降低动力至使用空气量比为0％时的动力比(powerratio，消耗电力比)为约65％左右。第二种是一种吹扫控制方法，当压力设定值H与压力设定值L为H>L时，若在满负载运转中排出压力从小于H达到H时，使吸气节流阀完全关闭，并且将从吸气节流阀到止回阀的压缩机单元中的压力释放到大气，进行使压缩机动力大幅降低的无负载运转；若在无负载运转中排出压力≥L时，停止大气释放并且使吸气节流阀全开，进行全负载运转，反复进行该全负载运转和无负载运转。根据该控制方法，通过调节吸气节流阀的开度来控制吸入气体量，例如，能够降低动力至使用空气量比为0％时的动力比为约65％左右。第三种是同时使用吸气节流方法和吹扫方法的方法，是切换压缩空气的使用量大时使用的吸气节流方法以及使用空气量少时使用的吹扫法的方法。如此，当使用空气量少时，通过使所述吸气节流阀的开度完全关闭，使吸入气体量几乎为零，并且将从吸气节流阀到止回阀的压缩机单元中的压力即内压释放到大气，大幅降低内压，例如，能够将动力降低至动力比为约35％左右。除这些以外，已知一种变速压缩机，其利用逆变器控制驱动压缩机的电动机的转速，通过PI或PID控制将压缩机的排出压力在目标压力附近控制成一定值。专利文献1公开了一种变速控制方法，其以使排出压力为一定值的方式相对于使用空气量的变化而将电动机的转速从全速变速控制成不至于转矩不足的程度的最低速度，在使用空气量进一步减少的情况下，在所述电动机的转速为最低速度的状态下进行升压控制直到上升至目标压力以上的上限压力，在上升到了上限压力的情况下，在使所述电动机的转速为最低速度的状态下进行吹扫控制，在使用空气量进一步减少的情况下，使电动机停止。根据该控制方法，例如，在使用空气量比从100％到30％左右的范围内通过将排出压力保持在一定值以内并将所述电动机的转速从全速改变到约30％，能够将动力比从100％降低至30％左右。在使用空气量比从30％到0％左右的范围内通过进行所述升压控制和所述电动机最低速度下的所述吹扫控制，能够将动力比降低至约10％左右。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平9-287580号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题在此，如果电动机是定速类型，在上述最初的三种控制方法中，即使是通过关闭吸气节流阀以减少吸入空气量、或将内压释放到大气来谋求动力降低，其动力降低的程度也是有极限的。此外，在上述变速控制方法中，需要能够高速且平稳地将电动机的转速从全速改变到约30％的高性能且高价的变速装置，以及用于将排出压力保持在一定范围内的执行PI或PID控制的高性能且高价的装置。另外，对于PI或PID控制的最优化，需要大量的开发时间来进行最佳调整，对于当电动机的转速从全速变为约30％时出现的压缩机单元的共振点，需要研究用于抑制共振的加强件、抗振构造、利用变速装置的跳跃功能来避免共振的方法等，这很可能会导致开发的复杂性并增加成本。期望开发以更简单的结构来实现更多的动力降低的气体压缩机。用于解决技术课题的技术方案为了实现上述目的，适用了要求范围的结构。即，一种气体压缩机，其包括：压缩气体的压缩机主体；驱动所述压缩机主体的驱动源；调节所述压缩机主体的吸气量的吸气节流阀；将所述压缩机主体的排出气体向大气压环境释放的放气阀；改变所述驱动源的转速的转速变换机构；检测排气系统的排出压力的压力检测装置；和控制装置，上限压力H与下限压力L之间的关系为H＞L，所述排出压力达到H之前，打开所述吸气节流阀、关闭所述放气阀而使所述驱动源以全速转速运转，当所述排出压力达到压力设定值H时，执行关闭所述吸气节流阀和打开所述放气阀而将排出压力减小到规定范围内的至少一个操作，当所述排出压力降低到下限压力L时，切换到负载运转，该气体压缩机中，当所述排出压力上升而达到所述上限压力H时，所述控制装置向所述转速变换机构输出比所述全速转速低的转速的指令，当所述排出压力下降而达到所述下限压力L时，所述控制装置向所述转速变换机构输出所述全速转速的指令。专利技术效果根据本专利技术，能够以简单的结构发挥大幅节能的效果。根据以下说明，本专利技术的其他课题、结构和效果变得明确。附图说明图1是示意性示出适用本专利技术的实施例1的空气压缩机的结构的框图。图2是实施例1的比较例的空气压缩机的容量控制时序图。图3是实施例1的空气压缩机的容量控制时序图。图4是实施例2的空气压缩机的容量控制时序图。图5是实施例3的空气压缩机的容量控制时序图。图6是示意性示出适用本专利技术的实施例4的空气压缩机的结构的框图。图7是实施例4的空气压缩机的容量控制时序图。图8是实施例5的空气压缩机的容量控制时序图。图9是实施例6的空气压缩机的容量控制时序图。图10是实施例7的空气压缩机的容量控制时序图。具体实施方式在下文中，参照附图说明实施本专利技术的方式。实施例1作为适用本专利技术的实施例，使用用于压缩空气的空气压缩机100(在下文中，有时称为“压缩机100”)进行说明。图1、图2、图3和图4示出了实施例1的压缩机100的构造和动作例等。图1是示意性示出压缩机100的构造的框图。图2是示出比较例的空气压缩机的容量控制的状态的时序图。图3和图4是示出本实施例的压缩机100的容量控制的状态的时序图。在图1中，压缩机100主要包括：压缩机主体1，驱动压缩机主体1的电动机2(驱动源)，控制电动机2的转速的多级速度装置3(变速装置)，和对多级速度装置3输出运转指令和转速指令以控制压缩机主体1的运转的控制装置4。在本实施例中，将逆变器用作多级速度装置3来进行说明，但是电动机2和多级速度装置3的组合也可以是变极电动机或齿轮变速电动机。压缩机100通过旋转驱动压缩机主体1，经由吸滤器6吸入空气。吸入的空气通过吸气节流阀5后，被吸入到压缩机主体1的压缩室内而被压缩。吸气节流阀5是机械式的或利用电动机等的驱动力的电磁式的开关阀。压缩机100通过开关吸气节流阀5及调节其程度来控制吸入压缩室的空气的量。在本实施例中，使用了机械式吸气节流阀5进行说明。在压缩室中被压缩的空气从压缩机主体1排出到排出管道系统，然后通过止回阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体压缩机，其特征在于，包括：/n压缩气体的压缩机主体；/n驱动所述压缩机主体的驱动源；/n调节所述压缩机主体的吸气量的吸气节流阀；/n将所述压缩机主体的排出气体向大气压环境释放的放气阀；/n改变所述驱动源的转速的转速变换机构；/n检测排气系统的排出压力的压力检测装置；和/n控制装置，上限压力H与下限压力L之间的关系为H＞L，所述排出压力达到H之前，打开所述吸气节流阀、关闭所述放气阀而使所述驱动源以全速转速运转，当所述排出压力达到压力设定值H时，执行关闭所述吸气节流阀和打开所述放气阀而将排出压力减小到规定范围内的至少一个操作，当所述排出压力降低到下限压力L时，切换到负载运转，/n当所述排出压力上升而达到所述上限压力H时，所述控制装置向所述转速变换机构输出比所述全速转速低的转速的指令，/n当所述排出压力下降而达到所述下限压力L时，所述控制装置向所述转速变换机构输出所述全速转速的指令。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180330 JP 2018-066556;20180330 JP 2018-0665581.一种气体压缩机，其特征在于，包括：
压缩气体的压缩机主体；
驱动所述压缩机主体的驱动源；
调节所述压缩机主体的吸气量的吸气节流阀；
将所述压缩机主体的排出气体向大气压环境释放的放气阀；
改变所述驱动源的转速的转速变换机构；
检测排气系统的排出压力的压力检测装置；和
控制装置，上限压力H与下限压力L之间的关系为H＞L，所述排出压力达到H之前，打开所述吸气节流阀、关闭所述放气阀而使所述驱动源以全速转速运转，当所述排出压力达到压力设定值H时，执行关闭所述吸气节流阀和打开所述放气阀而将排出压力减小到规定范围内的至少一个操作，当所述排出压力降低到下限压力L时，切换到负载运转，
当所述排出压力上升而达到所述上限压力H时，所述控制装置向所述转速变换机构输出比所述全速转速低的转速的指令，
当所述排出压力下降而达到所述下限压力L时，所述控制装置向所述转速变换机构输出所述全速转速的指令。


2.根据权利要求1所述的气体压缩机，其特征在于：
所述控制装置根据所述排出压力从所述下限压力L上升到所述上限压力H的时间、与所述排出压力达到所述上限压力H而执行关闭吸气节流阀和打开所述放气阀中的至少一个操作后直到所述排出压力达到所述下限压力L为止的时间的比例，改变用于下一次关闭吸气节流阀和打开所述放气阀的上限压力H。


3.根据权利要求1或2所述的气体压缩机，其特征在于：
所述控制装置根据每单位时间的排出压力降低值来计算所述排出压力的降低趋势，当按照该降低趋势降压到所述下限压力L的时间与所述驱动源从低于所述全速转速的转速达到所述全速转速的时间处于规定的近似范围内时，
在所述排出压力降低到下限压力L之前，向所述转速变换机构输出全速转速的指令。


4.根据权利要求1所述的气体压缩机，其特征在于：
包括用于检测与所述排气系统连接的外部管道系统的压力的终端压力检测装置，
所述控制装置根据从所述上限压力H和下限压力L减去基于所述终端压力检测装置的检测压力的所述外部管道系统的压力损失而得到的压力，执行所述吸气节流阀和放气阀中的至少一者的开关动作，并且向所述转速变换机构输出所述低转速的指令和全速转速的指令。
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【专利技术属性】
技术研发人员：长谷征和，田中英晴，伊与泉彰，高野正彦，森田谦次，頼金茂幸，中岛崇，佐川善彦，
申请(专利权)人：株式会社日立产机系统，
类型：发明
国别省市：日本;JP