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1、(10)申请公布号 CN 103375406 A (43)申请公布日 2013.10.30 CN 103375406 A *CN103375406A* (21)申请号 201310098914.1 (22)申请日 2013.03.26 2012-104136 2012.04.27 JP F04C 23/00(2006.01) F04C 28/08(2006.01) (71)申请人 阿耐思特岩田株式会社 地址 日本国神奈川县 (72)发明人 小林健一 宇波厚 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 雒运朴 (54) 发明名称 压缩气体供给单元 (57) 摘要 本。
2、发明提供一种压缩气体供给单元， 在具备 多台涡旋压缩机的压缩气体供给单元中， 为了能 够相对于频繁的负载变动进行始终保持成恒定的 喷出压力的稳定运转， 并且减少消耗动力， 多台涡 旋压缩机 (14a c) 的喷出空气在经由主供给路 (18) 贮存到贮存箱 (12) 后， 从供给路 (28) 向需 求目标 (26) 供给。涡旋压缩机 (14a c) 分别具 备能够独立地控制驱动马达 (20a c) 的转速的 变换器装置(22ac)。 控制装置(32)具有 ： 对涡 旋压缩机 (14a c) 的上限转速以及下限转速进 行设定的上下限转速设定部 (320) ； 根据压缩气 体供给单元 (10) 的负。
3、载算出涡旋压缩机 (14a c) 的合计转速的合计转速算出部 (322) ； 将算出 的合计转速分配给各涡旋压缩机 (14a c) 而设 定各涡旋压缩机 (14a c) 的转速的转速设定部 (324)。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103375406 A CN 103375406 A *CN103375406A* 1/1 页 2 1. 一种压缩气体供给单元， 具备 ： 多个涡旋压缩机 ； 能够独立地控制各涡。
4、旋压缩机的 转速的变换器装置 ； 对该多个涡旋压缩机的喷出气体进行合流的配管或贮存箱 ； 检测该多 个涡旋压缩机的喷出压力的压力传感器 ； 控制所述变换器装置而控制各涡旋压缩机的转速 的控制装置， 所述压缩气体供给单元的特征在于， 所述控制装置具有 ： 对所述多个涡旋压缩机的上限转速及下限转速进行设定的上下 限转速设定机构 ； 根据压缩气体供给单元的负载算出所述多个涡旋压缩机的合计转速的算 出机构 ； 将算出的合计转速分配给各涡旋压缩机而设定各涡旋压缩机的转速的转速设定机 构， 在通过所述算出机构算出的算出合计转速低于作为各涡旋压缩机的上限转速的合计 的全部上限合计值时， 所述转速设定机构使第。
5、一涡旋压缩机的转速降低所述算出合计转速 与所述全部上限合计值的差量， 并使其他的涡旋压缩机成为上限转速， 在所述差量超过第 一涡旋压缩机的上限转速时， 所述转速设定机构停止第一涡旋压缩机， 并使第二涡旋压缩 机的转速降低所述差量与第一涡旋压缩机的上限转速的差。 2. 根据权利要求 1 所述的压缩气体供给单元， 其特征在于， 在所述差量比所述第一涡旋压缩机的上限转速与下限转速的第二差量大且比第一涡 旋压缩机的上限转速小时， 所述转速设定机构使第一涡旋压缩机成为下限转速， 并使所述 第二涡旋压缩机的转速降低所述差量与所述第二差量的差。 3. 根据权利要求 1 所述的压缩气体供给单元， 其特征在于，。
6、 在所述上限转速设定机构中， 将所述涡旋压缩机的无润滑运转的下限转速设定为比润 滑运转的下限转速高的转速。 4. 根据权利要求 3 所述的压缩气体供给单元， 其特征在于， 将无润滑运转的涡旋压缩机的下限转速设定为与该涡旋压缩机的负载率 30对应的 转速。 权 利 要 求 书 CN 103375406 A 2 1/5 页 3 压缩气体供给单元 技术领域 0001 本发明涉及一种具备多个涡旋压缩机且能够相对于频繁的负载变动进行稳定运 转的压缩气体供给单元。 背景技术 0002 在通过压缩气体供给单元制造压缩气体而向需求目标供给的情况下， 在仅具备 1 台压缩机的压缩气体供给单元中， 当 1 台压缩。
7、机出现故障时， 无法供给压缩气体。因此， 已 知有具备多台压缩机， 根据负载 ( 压缩气体需求量 ) 控制运转台数并向需求目标供给压缩 气体的压缩气体供给单元。在所述的压缩气体供给单元中， 通过将压缩机的运转台数控制 成必要最小限度， 从而实现节能。 0003 在专利文献 1 中公开了一种压缩气体供给单元， 其具备贮存从多个压缩机喷出的 气体的共用的贮存箱、 检测该贮存箱的压力的压力传感器， 通过贮存箱的压力来掌握消耗 气体量的变化， 根据该压力传感器的检测值来控制压缩机的驱动台数。 0004 现有， 在具备多台压缩机的压缩气体供给单元中， 通过相对于负载 ( 压缩气体需 求量 ) 的变化而将。
8、压缩机的喷出侧合流配管或者贮存箱的压力保持成需求目标所要求的 压力， 从而能够供给需求目标所要求的压力的压缩气体。 因此， 设置压缩机的转速可变的变 换器装置， 通过变换器装置控制压缩机的转速， 将压缩机的喷出侧压力控制成需求目标所 期望的压力。 在压缩空气供给单元的负载低的情况下， 能够以低速旋转来使压缩机运转， 但 低速旋转存在效率差且消耗动力增大的问题。 0005 在专利文献 2 中公开了一种， 并列设置多台由电动机驱动的螺旋压缩机， 并使其 喷出空气系统向一个配管或者空气槽合流的压缩空气制造装置。该压缩空气制造装置具 备 ： 使各螺旋压缩机的电动机的转速可变的变换器装置、 设置在合流后。
9、的配管或者空气槽 上的压力传感器、 以使该压力传感器的检测值成为预先设定的上限压力值和下限压力值的 范围内的方式控制多台螺旋压缩机的控制装置。 该控制装置进而以使多台螺旋压缩机中的 仅 1 台通过变换器装置来控制转速， 其它的螺旋压缩机固定成全负载运转地进行运转或停 止的方式进行控制。由此， 使消耗动力与使用空气量基本成线性比例， 能够减少消耗动力。 0006 【先行技术文献】 0007 【专利文献】 0008 【专利文献 1】 日本特开 2010-190197 号公报 0009 【专利文献 2】 日本特开平 11-343986 号公报 0010 【发明的概要】 0011 【发明要解决的课题】。
10、 0012 在专利文献 2 中公开的压缩空气制造装置与单纯地控制多台压缩机的转速的情 况相比能够减少消耗动力。 但是， 在负载频繁地变动时， 无法适应负载的变化地控制各压缩 机的转速， 无法将压缩机的喷出压力稳定控制成需求目标要求的压力。 0013 涡旋压缩机具有为小型轻型， 振动、 噪声少， 且部件件数少， 制作容易的优点， 作为 说 明 书 CN 103375406 A 3 2/5 页 4 小型压缩机广泛使用在车辆用制冷机和增压器等中。此外， 由于通过变换器装置而具有与 可变速相适应的转速 - 转矩特性， 因此可以与变换器装置组合使用， 相对于负载的频繁变 动的适应性优越。 发明内容 00。
11、14 本发明是鉴于上述现有技术的课题而作出的， 其目的在于使得在作为压缩机使用 涡旋压缩机且具备多台涡旋压缩机的压缩气体供给单元中， 能够与频繁的负载变动相适应 地将压缩气体的喷出压力稳定控制成需求目标的要求压力， 且能够减少消耗动力。 0015 【用于解决课题的手段】 0016 本发明的压缩气体供给单元具备 ： 多个涡旋压缩机 ； 能够独立地控制各涡旋压缩 机的转速的变换器装置 ； 使该多个涡旋压缩机的喷出气体合流的配管或贮存箱 ； 检测该多 个涡旋压缩机的喷出压力的压力传感器 ； 控制变换器装置而控制各涡旋压缩机的转速的控 制装置。 0017 并且， 所述控制装置具有 ： 对多个涡旋压缩机。
12、的上限转速及下限转速进行设定的 上下限转速设定机构 ； 根据压缩气体供给单元的负载算出多个涡旋压缩机的合计转速的算 出机构 ； 将算出的合计转速分配给各涡旋压缩机而设定各涡旋压缩机的转速的转速设定机 构。 0018 通过所述上下限转速设定机构， 设定涡旋压缩机的上限转速， 并排除成为驱动涡 旋压缩机的电动机无法正常工作的过负载的转速。 此外， 设定下限转速， 而排除极端地增大 比能 ( 消耗动力 / 喷出气体量 ) 的低转速。通过所述算出机构， 根据压缩气体供给单元的 负载算出多个涡旋压缩机的合计转速， 并且通过所述转速设定机构将算出的合计转速分配 给各涡旋压缩机而成为各涡旋压缩机的转速。 0。
13、019 由此， 能够将涡旋压缩机的转速维持在正常工作范围且消耗动力小的范围内， 并 且能够尽早设定与压缩气体供给单元的负载对应的各涡旋压缩机的转速， 因此能够尽早将 压缩气体的喷出压力稳定控制成需求目标的要求压力。 0020 此外， 在通过算出机构算出的算出合计转速低于为全部涡旋压缩机的上限转速的 合计的全部上限合计值时， 转速设定机构使第一涡旋压缩机的转速降低算出合计转速与全 部上限合计值的差量， 并使其他的涡旋压缩机成为上限转速， 在所述差量超过第一涡旋压 缩机的上限转速时， 停止第一涡旋压缩机， 并使第二涡旋压缩机的转速降低所述差量与第 一涡旋压缩机的上限转速的差。 由此， 能够仅使一部。
14、分的涡旋压缩机成为低转速， 使其他的 涡旋压缩机以高转速进行运转， 因此能够降低压缩气体供给单元的比能。 0021 如此， 通过本发明， 使用适于要求频繁变更转速的用途的涡旋压缩机， 能够与负载 的频繁的变动相适应地设定各涡旋压缩机的转速。因此， 相对于负载的频繁的变动也能够 稳定地将压缩气体的喷出压力控制成需求目标的要求压力， 并且能够实现可减少消耗动力 的压缩气体供给单元。 0022 在本发明中， 在算出合计转速与全部上限合计值的差量比第一涡旋压缩机的上限 转速与下限转速的第二差量大且比第一涡旋压缩机的上限转速小时， 转速设定机构使第一 涡旋压缩机成为下限转速， 并使第二涡旋压缩机的转速降。
15、低所述差量与第二差量的差。由 此， 能够减少成为低转速的涡旋压缩机的个数， 减少消耗动力， 并容易地使全部涡旋压缩机 说 明 书 CN 103375406 A 4 3/5 页 5 的合计转速与算出合计转速一致。 0023 无润滑运转的涡旋压缩机能够供给完全不含有油雾的洁净空气， 因此用于广泛的 用途中。 然而， 在无润滑运转的情况下， 在压缩室产生间隙， 从该间隙漏出压缩气体， 存在压 缩机的效率降低的问题。特别是， 在低旋转时， 该趋势加强。因此， 将涡旋压缩机的无润滑 运转的下限转速设定为比润滑运转的下限转速高的转速即可。由此， 能够防止无润滑运转 下的涡旋压缩机的效率降低， 并抑制消耗动。
16、力的增加。 0024 【发明效果】 0025 根据本发明， 控制多个涡旋压缩机的转速的控制装置具有 ： 上下限转速设定机构 ； 算出多个涡旋压缩机的合计转速的算出机构 ； 根据算出的合计转速设定各涡旋压缩机的转 速的转速设定机构， 因此， 能够尽早地与频繁的负载变动相适应地设定各涡旋压缩机的转 速， 因此能够尽早地将压缩气体的喷出压力稳定控制成需求目标的要求压力。 此外， 能够仅 使一部分的涡旋压缩机成为低转速， 且使其他的涡旋压缩机以高转速进行运转， 因此能够 降低压缩气体供给单元的比能。 附图说明 0026 图 1 是本发明的第一实施方式的压缩气体供给单元的系统图。 0027 图 2(A)。
17、 是表示所述第一实施方式的控制方法的图表， (B) 是表示作为比较例的控 制方法的图表， (C) 是表示使用 1 台压缩机并控制其转速的现有方法的图表。 0028 图 3 是表示图 2 所示的第一实施方式、 比较例以及现有方法的消耗动力的线图。 0029 图 4 是表示本发明的第二实施方式的控制方法的图表。 具体实施方式 0030 以下， 使用附图所示的实施方式详细说明本发明。 其中， 在该实施方式中记载的构 成部件的尺寸、 材质、 形状及其相对配置等只要没有特别的特定记载， 则并非将本发明的范 围仅限于此。 0031 ( 实施方式 1) 0032 通过图1图3说明将本发明用于具备无润滑的涡旋。
18、型空气压缩机的压缩气体供 给单元中的第一实施方式。在图 1 中， 压缩气体供给单元 10 具备 1 个贮存箱 12 和 3 台涡 旋压缩机 14a c。各涡旋压缩机 14a c 的喷出路 16a c 向主供给路 18 合流， 且主供 给路 18 与贮存箱 12 连接。从各涡旋压缩机 14a c 喷出的喷出气体经由主供给路 18 而 暂时贮存在贮存箱 12 中。 0033 各涡旋压缩机 14a c 设置有驱动马达 20a c 和能够无级地独立控制驱动马达 20a c 的转速的变换器装置 22a c。在贮存箱 12 上设置有检测贮存箱 12 内的压缩气 体的压力的压力传感器 24。在贮存箱 12 。
19、上设置有向需求目标 26 供给压缩气体的供给路 28， 在供给路 28 上设置有电磁开闭阀 30。 0034 在监视室 ( 省略图示 ) 设有控制装置 32， 压力传感器 24 的检测值向控制装置 32 发送。通过控制装置 32 控制变换器装置 22a c， 控制涡旋压缩机 14a c 的转速， 且控制 电磁开闭阀 30 的开闭。通过控制装置 32 将贮存箱 12 的压缩气体的压力始终控制成需求 目标 26 所要求的压力。 说 明 书 CN 103375406 A 5 4/5 页 6 0035 控制装置32具有 ： 设定涡旋压缩机14ac的上限转速以及下限转速的上下限转 速设定部 320、 根。
20、据压缩气体供给单元 10 的负载算出与该负载对应的涡旋压缩机 14a c 的合计转速的合计转速算出部 322、 将算出的合计转速分配给各涡旋压缩机， 并设定各涡旋 压缩机的转速的转速设定部 324。 0036 图 2 具体示出本发明、 现有方法以及比较例的各涡旋压缩机 14a c 的控制。图 2 表示各涡旋压缩机 14a c 的转速、 与该转速对应的驱动马达 20a c 的比能 ( 每单位喷 出空气量的消耗电力 )。转速并非绝对值， 以来表示。例如，“转速 50” 是指在涡旋压 缩机 14a c 的负载率为 50时所需要的驱动马达 20a c 的转速。此外， 整体转速 ( ) 表示涡旋压缩机 。
21、14a c 的合计转速 ( ) 除以涡旋压缩机 14a c 的个数得到的数值。 0037 在本实施方式中， 通过上下限转速设定部 320， 将涡旋压缩机 14a c 的负载率为 100时的驱动马达 20a c 的转速 (100 ) 作为上限转速。由此， 防止驱动马达 20a c 的转速成为过负载区域， 维持正常的工作。此外， 在低转速区域中， 由于驱动马达 20a c 的比能极端地增大， 因此根据与比能的关系设置下限转速。通过上下限转速设定部 320， 将 下限转速设定为与负载率 30相当的转速 (30 )。 0038 通过合计转速算出部 322， 根据压缩气体供给单元 10 的负载率算出与该。
22、负载率对 应的各涡旋压缩机 14a c 的合计转速。通过转速设定部 324， 将通过合计转速算出部 322 算出的合计转速分配给各涡旋压缩机 14a c， 来设定各涡旋压缩机 14a c 的转速。 0039 图2(A)是表示本发明的各涡旋压缩机14ac的控制方法的图表。 在图2(A)中， 例如， 在压缩气体供给单元10的负载率为100时， 整体转速也为100， 此时， 通过合计转 速算出部 322 算出的合计转速为 300。通过转速设定部 324 将该合计转速分配给各涡旋 压缩机 14a c 各 100， 由此设定各涡旋压缩机 14a c 的转速。此外， 在压缩气体供给 单元10的负载率为97。
23、时， 整体转速也为97， 此时， 合计转速成为290。 将该合计转速 向 1 号机 14a 分配 90， 并向 2 号机 14b 以及 3 号机 14c 各分配 100。如此， 随着整体负 载率从 100降低， 仅使 1 号机 14a 的转速降低。 0040 随着压缩气体供给单元 10 的负载率的降低， 仅使 1 号机 14a 的转速降低， 且降低 至作为下限转速的 30。在负载率进一步降低时， 使 1 号机 14a 停止， 并且， 在仅使 1 号机 14a 停止时仍不足够时， 使 2 号机 14b 的转速降低。例如， 在负载率为 63时， 使 1 号机 14a 停止， 并使 2 号机 14b。
24、 的转速降低至 90。进而， 当负载率降低时， 进一步降低 2 号机 14b 的转速。当负载率降低至 43 ( 整体转速 43 ) 时， 使 2 号机 14b 的转速降低至 30， 然 后， 负载率进一步降低， 则使 2 号机 14b 停止， 并降低 3 号机 14c 的转速。 0041 图2(B)表示使用1台涡旋压缩机而控制该涡旋压缩机的转速的现有的控制方法。 图 2(C) 表示使用具备 3 台涡旋压缩机的压缩气体供给单元， 仅进行 3 台涡旋压缩机的转速 控制而不进行起动停止控制的控制方法 ( 比较例 )。在该比较例中， 随着压缩气体供给单 元 10 的负载率的降低， 仅使 1 号机 14。
25、a 的转速降低， 并降低至作为下限转速的 30。在负 载率进一步降低时， 2 号机 14b 的转速逐渐降低至 30。当负载率进一步降低时， 使 3 号机 14c 的转速逐渐降低至 30。与图 2(A) 所示的本实施方式的不同之处在于， 不使各涡旋压 缩机的转速从 30开始进一步降低这一点。 0042 图 3 是标绘了图 2 的 (A)、 (B) 及 (C) 的图表中所示的数值而成的线图， 横轴表示 整体转速 ( )， 纵轴表示驱动马达 20a c 的比能 ( 每单位喷出空气量的消耗电力 ) 或各 说 明 书 CN 103375406 A 6 5/5 页 7 涡旋压缩机 14a c 的转速 ( 。
26、)。需要说明的是， 转速 ( ) 唯一地与负载率 ( ) 对应。 即， 在负载率为 30时， 转速也为 30。图 3 中， 线 A 表示本实施方式的控制方法， 线 B 表 示图 2(B) 所示的现有的控制方法， 线 C 表示图 2(C) 所示的比较例的控制方法。线 X 表示 1 号机 14a， 线 Y 表示 2 号机 14b， 线 Z 表示 3 号机 14c。此外， 当各涡旋压缩机 14a c 的 转速小于 30时， 各涡旋压缩机 14a c 停止， 因此未图示转速小于 30的情况。 0043 根据本实施方式， 能够通过上下限转速设定部 320 将各涡旋压缩机 14a c 的转 速维持在驱动马。
27、达 20a c 正常工作且比能 ( 每单位喷出空气量的消耗电力 ) 低的区域。 此外， 通过合计转速算出部322根据此时的压缩气体供给单元10的负载率算出与该负载率 对应的涡旋压缩机 14a c 的合计转速， 通过转速设定部 324 将算出的合计转速分配给各 涡旋压缩机 14a c， 由此能够尽早设定与压缩气体供给单元 10 的负载率对应的各涡旋压 缩机 14a c 的转速。从而， 能够尽早地将压缩气体供给单元 10 的喷出压力稳定地供给成 需求目标 26 的要求压力。 0044 此外， 通过转速设定部 324 以使仅一部分的涡旋压缩机进行低旋转且其他的涡 旋压缩机维持高转速的方式设定各涡旋压。
28、缩机 14a c 的转速， 因此能够降低驱动马达 20a c 的比能。由图 3 可知， 线 A 所示的本实施方式的控制方法与线 B 所示的现有方法 以及线 C 所示的比较例相比， 能够在低转速区域大幅度降低比能。此外， 通过使下限转速为 30， 从而在无润滑运转的情况下也能够抑制压缩气体从压缩室漏出， 实现高效的运转， 并 且能够抑制比能的增加。 0045 ( 实施方式 2) 0046 接下来， 根据图 4 说明本发明的第二实施方式。本实施方式是使用图 1 所示的压 缩气体供给单元 10 进行的其它的运转例。在本实施方式中， 通上下限转速设定部 320 使下 限转速 MVmin为 1000mi。
29、n-1， 使上限转速 MVmax为 3000min-1。 0047 在本实施方式中， 涡旋压缩机14ac的合计上限转速为9000min-1， 在合计转速从 9000min-1降低至 8500min-1时， 使 3 号机 14c 的转速从 3000min-1降低至 2500min-1。如此， 根据合计转速的降低而仅降低 3 号机 14c 的转速。在 3 号机 14c 达到下限转速 MVmin后， 当 合计转速进一步降低 500min-1时， 使 2 号机 14b 的转速降低 500min-1。当整体转速进一步 降低 500min-1时， 使 2 号机 14b 返回 3000min-1， 并使 3。
30、 号机 14c 停止。当整体转速进一步 降低时， 本次使 2 号机 14b 的转速降低。 0048 根据本实施方式， 在通过第一实施方式能够获得的作用效果的基础上， 能够极力 减少成为低转速的涡旋压缩机的个数， 降低驱动马达 20a c 的比能， 且全部涡旋压缩机 14a c 的合计转速容易地与通过合计转速算出部 322 算出的算出合计转速一致。 0049 【工业上的可利用性】 0050 根据本发明， 在具备多台涡旋压缩机的压缩气体供给单元中， 相对于频繁的负载 变动也能够进行始终保持成恒定的喷出压力的稳定运转， 且能够减少消耗动力。 说 明 书 CN 103375406 A 7 1/4 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103375406 A 8 2/4 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103375406 A 9 3/4 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103375406 A 10 4/4 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 103375406 A 11 。