專利名稱：注水式渦旋空氣壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓縮空氣的渦旋壓縮機，特別涉及對壓縮室內(nèi)注入水的方式的注水式 渦旋壓縮機。
背景技術(shù)：
作為提高一般工業(yè)用的空氣壓縮機的能量效率的方法，可知有在吸入壓縮機主體 的內(nèi)部的空氣中混入油或水一起壓縮的油冷式和注水式。油和水具有將連接壓縮室與其他空間的狹窄間隙密封來減少內(nèi)部泄漏的效果，和 吸收壓縮熱以在降低壓縮動力的同時防止壓縮機部件的熱變形的效果，兩種效果均具有提 高能量效率的作用。油冷式由于其長期以來的實際成績在可靠性上見長，但因為供給的排 出(噴出)空氣中殘留有極少的油的成分，常常不能用于食品或半導(dǎo)體等即使微小的油成 分也不允許存在的用途。注水式雖然對空氣不混入油成分，但是水的特性與油相比，需要應(yīng)對生銹、腐蝕、 潤滑不良等的對策，因此與油冷式相比普及較慢。但是，出于對不包含油成分的清潔空氣 的市場需求，近年來注水式空氣壓縮機的開發(fā)變得廣泛，作為示例有日本特開2009-180099 號公報(專利文獻1)。專利文獻2、專利文獻3記載了使渦旋空氣壓縮機為注水式的想法。此外，對于通 過向渦旋空氣壓縮機注入水來提高效率的實驗結(jié)果，在作為非專利文獻1的論文中有所闡 述。專利文獻1 日本特開2009-180099號公報專利文獻2 日本特開平8-128395號公報專利文獻3 日本特開2002-89447號公報非專利文獻 1 :Performance of oil-free scroll-type air compressors,作者 T Yanagisawa, M Fukuta, and Y Ogi (Shizuoka University)干丨J登論文集Proceedings of International Conference on Compressors and TheirSystems 論文 i只另U 編號 IMechE 1999 C542/088 發(fā)行年份1999 年 9 月出版學(xué)會 institution of Mechanical Engineers (英國機械學(xué)會)，簡稱=IMechE

發(fā)明內(nèi)容
在使無油渦旋壓縮機為注水式的情況下，至少可考慮到以下三個課題，與螺桿 (screw)式相比產(chǎn)品化沒有進展。(1)根據(jù)平衡塊的尺寸限制和散熱特性，渦旋盤母材使用密度較小、導(dǎo)熱率優(yōu)良的 鋁合金，所以要擔(dān)心注入水時母材發(fā)生腐蝕。(2)因為壓縮室沿著渦旋卷體從外周朝向中心部在半徑減小的同時在徑向上移 動，所以注入的水本身成為不確定的失衡的原因。(3)從渦旋壓縮機的形狀方面考慮，增大卷體厚度存在極限，特別是中心部的卷體強度的裕度減小，因此在注入水被液壓縮的情況下，可能導(dǎo)致卷體破損。此外，本發(fā)明要解決的課題如下所述。(4)若啟動時壓縮室內(nèi)有水殘存，則會發(fā)生因液壓縮引起的過大扭矩導(dǎo)致的啟動 不良，或者由于熱過渡態(tài)使渦旋卷體之間產(chǎn)生接觸，發(fā)生失衡，從而增加振動。(5)若停止時壓縮室內(nèi)有水殘存，則例如由鋁合金制作的旋轉(zhuǎn)渦旋盤或固定渦旋 盤可能產(chǎn)生腐蝕。本發(fā)明鑒于上述課題，目的在于提供一種可靠性較高的注水式渦旋壓縮機，能夠 避免因注入水引起的啟動不良或因停止時壓縮室內(nèi)殘留的水導(dǎo)致渦旋盤母材被腐蝕等缺 陷，進行穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。(1)為了解決上述課題，本發(fā)明的渦旋壓縮機，包括具有螺旋狀的卷體的旋轉(zhuǎn)渦 旋部件、具有與上述旋轉(zhuǎn)渦旋部件的卷體對應(yīng)的大致螺旋狀的卷體的固定渦旋部件和產(chǎn)生 使上述旋轉(zhuǎn)渦旋部件相對上述固定渦旋部件旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動力的驅(qū)動裝置，并具有從吸入 口到排出口的壓縮路徑，對上述壓縮路徑內(nèi)注入水，該渦旋壓縮機，在不注入水的情況下開 始運轉(zhuǎn)(此后稱為“無注水運轉(zhuǎn)”)，從運轉(zhuǎn)開始起經(jīng)過一段時間之后開始注入水。(此后稱 為“注水運轉(zhuǎn)”)此外，渦旋壓縮機還可以具有檢測從上述壓縮路徑排出的壓縮氣體的溫度和壓力 的至少一者的單元，并具備計算(運算)上述檢測單元和運轉(zhuǎn)時間的單元，在運轉(zhuǎn)中根據(jù)基 于上述壓力、溫度、運轉(zhuǎn)時間中的至少一個參數(shù)的運算結(jié)果來開始注水運轉(zhuǎn)。(2)為了解決上述課題，本發(fā)明的渦旋壓縮機，包括具有螺旋狀的卷體的旋轉(zhuǎn)渦 旋部件、具有與上述旋轉(zhuǎn)渦旋部件的卷體對應(yīng)的大致螺旋狀的卷體的固定渦旋部件和產(chǎn)生 使上述旋轉(zhuǎn)渦旋部件相對上述固定渦旋部件旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動力的驅(qū)動裝置，并具有從吸入 口到排出口的壓縮路徑，對上述壓縮路徑內(nèi)注入水，該渦旋壓縮機，在停止上述驅(qū)動裝置的 同時停止注入水，或者在停止上述驅(qū)動裝置之前實施無注水運轉(zhuǎn)。此外，該渦旋壓縮機具有檢測從上述壓縮路徑排出的壓縮氣體的溫度和壓力的至 少一者的單元，并具備計算(運算)上述檢測單元和運轉(zhuǎn)時間的單元，可以在運轉(zhuǎn)中根據(jù)基 于上述壓力、溫度、運轉(zhuǎn)時間中的至少一個參數(shù)的運算結(jié)果，停止或者減少對上述壓縮路徑 內(nèi)注入水。例如，對管路壓力進行檢測，根據(jù)它的值和變化量預(yù)測壓縮機會自動停止，在壓縮 機停止前停止注入水。此時，可以根據(jù)壓力值和變化量緩慢減少水注入量。在出乎預(yù)測地， 管路壓力急劇下降但壓縮機沒有自動停止的情況下，根據(jù)另外確定的壓力或者時間的經(jīng) 過，重新開始注水運轉(zhuǎn)。此外，例如在沒有外部儲氣罐，上述壓力急劇變動的情況下，可以一直停止水。在由此停止時，壓縮室內(nèi)沒有水，能夠避免渦旋盤母材的腐蝕和啟動時的問題。特 別是在渦旋盤母材為鋁合金的情況下，可以提高裝置的耐腐蝕性。(3)根據(jù)以下的理由，優(yōu)選上述(1) (2)中具備可變速驅(qū)動器。例如，當(dāng)因排出壓力上升而在壓縮機運轉(zhuǎn)中停止注入水，進行無注水運轉(zhuǎn)將壓縮 室內(nèi)干燥后停止驅(qū)動裝置的情況下，可能會在壓縮室還未充分干燥時壓力就超過設(shè)定的上 限壓力，導(dǎo)致安全閥動作或者熱繼電器等保護裝置動作。此外，為了避免這一點會需要在 壓縮室內(nèi)還未充分干燥時停止壓縮機。根據(jù)發(fā)明人的研究，由于使壓縮室干燥需要大約1分鐘的干燥運轉(zhuǎn)，若例如使壓縮流體為空氣，采用當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)使用的壓縮機和儲氣罐的組合 (按吸入狀態(tài)換算，對于Im3/min的排出量的壓縮機，儲氣罐為大約0. 1 0. 2m3)，則無法確 保充分的干燥時間。對此，通過使用可變速驅(qū)動器，在壓縮流體的使用率較低的情況下，以 降低驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速并使壓縮機盡量不停止的方式進行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)與空氣使用率相應(yīng) 的節(jié)能運轉(zhuǎn)。此外，為了更加有效地在干燥狀態(tài)下停止壓縮機，可以在驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)速降低到一 定程度時，停止注入水，進行無注水運轉(zhuǎn)。(4)在上述(1) (3)中，在壓縮機空氣通過路徑具備止回閥或者保壓閥，在運轉(zhuǎn) 中停止對上述壓縮路徑注入水之后，一面將上述止回閥或者保壓閥的一次側(cè)的空氣向大氣 放出，一面繼續(xù)運轉(zhuǎn)(以下稱為“無注水無負(fù)載運轉(zhuǎn)”。由此能夠在不進行(3)記載的保護裝 置的動作的情況下進行無注水運轉(zhuǎn)，此外，在無注水運轉(zhuǎn)中壓縮空氣使用量增加的情況下， 能夠通過停止放氣來重新開始壓縮空氣的供給，此外在壓縮空氣使用量進一步增加的情況 下，也能夠重新開始向壓縮室內(nèi)注入水。進而在空氣使用量較少，持續(xù)長時間自動停止的情況下，實施一定時間的無注水 無負(fù)載運轉(zhuǎn)，將壓縮室內(nèi)干燥。(5)在上述(1) 中，在壓縮機吸入側(cè)具備吸入節(jié)流閥，在壓縮機停止前的無 注水運轉(zhuǎn)時，通過關(guān)閉該吸入節(jié)流閥使壓縮室內(nèi)成為負(fù)壓，能夠更快地將壓縮室內(nèi)干燥。在 關(guān)閉吸入節(jié)流閥時，若實施上述放氣，則壓縮比降低，動力降低，能夠減少排出溫度上升。(6)在上述(4)、(5)中，因為放出的空氣可能含有水分，所以通過在放氣前使用水 分離器能夠?qū)嚎s機裝置周邊加以保護。(7)在上述(1) (6)中，將開始無注水運轉(zhuǎn)的壓力設(shè)定為與上限壓力相同或者比 上限壓力低的壓力。(8)在上述⑴ (7)中，在進行容量控制時，即根據(jù)管路壓力自動停止時，同時實 施注水和驅(qū)動裝置停止，僅在輸入了來自現(xiàn)場的停止指示、臺數(shù)控制的停止指示、計劃日程 運轉(zhuǎn)的停止指令等與管路壓力的變動不一定相關(guān)的停止時，實施無注水運轉(zhuǎn)，則能夠進一 步實現(xiàn)節(jié)能。(9)在上述任意一項中，產(chǎn)生用于使上述旋轉(zhuǎn)渦旋部件旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動力的驅(qū)動 裝置是電動機。(10)在上述任意一項中，在持續(xù)自動停止?fàn)顟B(tài)的情況下，實施一定時間的無注水 運轉(zhuǎn)，將排出的空氣從止回閥或者保壓閥的一次側(cè)向大氣放出。根據(jù)上述示例，通過適當(dāng)實施無注水運轉(zhuǎn)，能夠避免水注入引起的啟動不良和停 止時壓縮室內(nèi)殘存的水導(dǎo)致渦旋盤母材被腐蝕的問題。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可以進行穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，可靠性較高的注水式渦旋壓縮機。


圖1是本發(fā)明的實施方式的裝置結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的實施方式的渦旋壓縮機的截面圖。圖3是本發(fā)明的實施方式的渦旋壓縮機的平面圖。圖4是本實施方式的第1控制例的時序圖。
圖5是本實施方式的第2控制例的時序圖。圖6是本實施方式的第3控制例的時序圖。圖7是本實施方式的第1控制例的流程圖。圖8是本實施方式的第1控制例的流程圖。圖9是本實施方式的第2控制例的流程圖。圖10是本實施方式的第2和第3控制例的流程圖。圖11是本實施方式的第3控制例的流程圖。
具體實施例方式以下，基于

本發(fā)明的具體實施方式
。圖1是表示本實施例的注水式渦旋壓縮機的整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)圖。如后所述，并非 所有成分都是必需的結(jié)構(gòu)，通過控制各實施例特有的結(jié)構(gòu)，獲得需要的效果。圖2是渦旋空氣壓縮機主體的平面截面圖，圖3是渦旋空氣壓縮機主體的側(cè)面截 面圖。圖4 圖6是注水式渦旋壓縮機的運轉(zhuǎn)時序圖的示例，圖7 圖11是控制流程圖 的示例。在說明整體結(jié)構(gòu)之前，使用圖2和圖3對渦旋壓縮機主體1的結(jié)構(gòu)進行說明。渦旋壓縮機主體1具備左右兩個渦旋機構(gòu)2、3，各渦旋機構(gòu)由旋轉(zhuǎn)側(cè)卷體、固定側(cè) 卷體和相當(dāng)于這些卷體的底部的平板(壁板)構(gòu)成。左右兩個旋轉(zhuǎn)側(cè)卷體與同一個旋轉(zhuǎn)渦 旋盤5背對背形成，在被兩個卷體平板夾住的旋轉(zhuǎn)渦旋盤5的中央部分設(shè)置冷卻風(fēng)通過的 貫通孔6。與旋轉(zhuǎn)渦旋盤5的卷體嚙合的固定側(cè)卷體形成在左側(cè)的固定渦旋盤7和右側(cè)的固 定渦旋盤8的內(nèi)側(cè)，上述左右兩個固定渦旋盤在外周的接合部9通過螺栓接合，作為壓縮機 主體1的外殼。在兩個固定渦旋盤7、8的與設(shè)置于內(nèi)側(cè)的卷體正相對的外表面，形成有冷 卻翅片11、12。旋轉(zhuǎn)渦旋盤5在比卷體靠外周的部位通過軸承被主軸13和副軸14的偏心部支 承。兩個軸的偏心量相同，形成平行四桿機構(gòu)。主軸13和副軸14通過軸承被外殼支承，通 過掛在設(shè)置于它們端部的同步用滑輪上的同步帶15的作用進行同步旋轉(zhuǎn)。本實施方式的 驅(qū)動裝置中使用電動機100 (圖1)，主軸13通過掛在驅(qū)動用滑輪16上的帶17從電動機100 的輸出軸接受動力。在兩個固定渦旋盤7、8的卷體的緊鄰的外側(cè)設(shè)置有貫通壁面的吸入口 18、19。由 于吸入口在單側(cè)配置兩個，左右合計為四個。從外部通過吸入口 18、19與外殼內(nèi)部連接的 流路，延伸到防塵密封部件20的內(nèi)側(cè)，與包圍卷體的外周室M連接。防塵密封部件20安 裝在向左右的固定渦旋盤7、8的內(nèi)側(cè)突出而包圍卷體的圓筒狀壁部的前端，在旋轉(zhuǎn)渦旋盤 5的平板的外周附近滑動。安裝防塵密封部件20的目的在于防止異物進入壓縮室。在左右的卷體中央設(shè)置有貫通固定渦旋盤7、8，將最后一級的壓縮室和外部連通 的排出口 21、22。為了取得左右壓縮室的平衡，設(shè)置有貫通旋轉(zhuǎn)渦旋盤5的中央部，將兩個 排出口 21、22連通的管路。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)渦旋盤5在電動機100的作用下旋轉(zhuǎn)，從吸入口 18、19吸入的空氣被渦旋機構(gòu)2、3壓縮。壓縮后的空氣從排出口 21、22排出，通過后述的流路對外部供使用圖1說明本實施方式的整體結(jié)構(gòu)。壓縮機主體模塊1是將具有螺旋狀的卷體的渦旋部件組合而成的結(jié)構(gòu)，例如采用 能夠從空氣吸入口向壓縮室內(nèi)與吸入空氣一起注入水的結(jié)構(gòu)。此外壓縮機主體模塊以最佳 間隙構(gòu)成，以使其能夠在無油狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。壓縮的流體的流動如以下所述。在壓縮機主體模塊1的吸入側(cè)具有吸入過濾器101，在其二次側(cè)還可以具有容量 調(diào)整用的吸入節(jié)流閥102。由壓縮機主體模塊1壓縮的流體通過主體止回閥103后被后冷卻器104冷卻，之 后經(jīng)過除去水的結(jié)構(gòu)被排出。本實施方式中，通過后冷卻器104的壓縮空氣在被水分離箱 105分離出水分后，通過保壓止回閥106，根據(jù)要求露點規(guī)格，通過干燥器117將水分進一 步除去然后排出。在水分離箱105內(nèi)或者水分離器二次側(cè)可以具有水分離元件128。后冷 卻器104使用熱交換器，例如，與由未圖示的冷卻風(fēng)扇送來的風(fēng)進行熱交換，使壓縮空氣冷 卻。無注水運轉(zhuǎn)時壓縮機主體模塊的排出流體溫度超過水的沸點達到大約200°C，通 過將后冷卻器104配置在壓縮機主體模塊1和水分離箱105之間，將水分離箱的入口流體 溫度冷卻至水的沸點以下不到100°C，能夠進行無注水運轉(zhuǎn)。S卩，根據(jù)本結(jié)構(gòu)，能夠用一臺壓縮機進行注水運轉(zhuǎn)和無注水運轉(zhuǎn)。對壓縮機主體模塊1注入的水的流動如以下所示。注入水通過注入控制閥107的開閉而注入壓縮機主體模塊1。注入水與壓縮的流 體一起通過主體止回閥103由后冷卻器104冷卻，被水分離箱105分離。分離出的水分被 濾網(wǎng)108和水過濾器109凈化，根據(jù)注入控制閥107的開閉程度，再次被注入壓縮機主體模 塊1。像這樣，本結(jié)構(gòu)具有將水分離箱105和壓縮機主體模塊1的吸入側(cè)連通的水供給 路徑(如圖1中虛線所示)，水分離箱105內(nèi)的水在該水供給路徑中流通，通過濾網(wǎng)108、水 過濾器109對壓縮機主體模塊1供給，能夠通過控制注水控制閥107來進行注水。此外， 因為被注入壓縮機主體模塊1的水如上所述與壓縮空氣一起經(jīng)由排出配管到達水分離箱 105，所以由上述各流路構(gòu)成水的循環(huán)路徑。驅(qū)動系統(tǒng)使電動機100的驅(qū)動力通過V形帶17驅(qū)動壓縮機主體模塊1。控制盤 113可以內(nèi)置可變速驅(qū)動器122，由此能夠調(diào)整電動機100的轉(zhuǎn)速。放氣管路可以為以下的第一放氣管路和第二放氣管路中的至少一者，另外也可以 不具有放氣管路。第一放氣管路位于壓縮機主體模塊1和后冷卻器104之間，為了將壓縮 后的高溫流體放出，利用后冷卻器104的排風(fēng)等進行冷卻后通過水分離器114由放氣電磁 閥115放出。第二放氣管路位于水分離器105和保壓閥106之間，通過水分離器1 后由放氣 電磁閥125放氣。在放氣管路位于水分離器的二次側(cè)的情況下不需要后冷卻器止回閥116。 此外，在水分已被水分離箱105或者水分離元件1 充分除去的情況下，可以省略水分離器 124。另外，放氣管路也可以位于后冷卻器104和水分離器105之間。
控制系統(tǒng)以如下方式構(gòu)成。若存在可變速驅(qū)動器122則能夠控制電動機100的轉(zhuǎn)速。在起動盤113中，安裝 有能夠計算壓力傳感器118、119和溫度傳感器120、121的信號輸入、運轉(zhuǎn)時間、停止時間、 從可變速驅(qū)動器122指示的電動機100的轉(zhuǎn)速等的運算裝置123，能夠?qū)ι鲜隽窟M行運算來 調(diào)整電動機100的啟動-停止、吸入節(jié)流閥102的開閉、放氣電磁閥115、125的開閉、注水 控制閥107的開度調(diào)整、從可變速驅(qū)動器122指示的電動機100的轉(zhuǎn)速。壓力傳感器118、 119和溫度傳感器120、121可以分別為壓力開關(guān)和溫度開關(guān)。以上為本實施方式的整體結(jié)構(gòu)，接著說明控制例。在以下的控制中，使用來自壓力 傳感器(118、119)的檢測信息和計數(shù)時間。檢測信息被輸入未圖示的控制裝置，此外，計數(shù) 時間也通過控制裝置計算(當(dāng)然，也可以使用外部的時間計數(shù)器。)。此外，各種閥的開閉、 電動機的運轉(zhuǎn)/停止、轉(zhuǎn)速控制指令等各種指令也從該控制裝置發(fā)出。壓縮機的運轉(zhuǎn)指令 和停止指令能夠由操作者從外部輸入，該輸入信息被發(fā)送到控制裝置，控制裝置基于該輸 入信息對各控制對象發(fā)送控制指令。使用圖4、圖7和圖8說明本實施方式的第1控制例和動作。本說明中的結(jié)構(gòu)假定的是，對圖3不設(shè)置放氣電磁閥115、125和水分離器114、 124，不具有后冷卻器止回閥，控制系統(tǒng)不具有可變速驅(qū)動器，也不具有吸入節(jié)流閥102的 情況，但是只要不違背本控制，它們也可以存在。首先，使用圖4和圖7說明啟動和運轉(zhuǎn)。圖4中，實線表示的“管路壓力％壓力傳 感器119檢測，帶箭頭的虛線表示的“壓縮機主體模塊出口壓力”由壓力傳感器118檢測， 但并不需要總是使用兩個傳感器，也能夠如控制例所示僅通過“管路壓力”進行控制。以下 詳細(xì)敘述。首先，在壓縮機啟動時，當(dāng)運轉(zhuǎn)開始指令為ON(有運轉(zhuǎn)開始指令)時(圖7的步驟 S1001)，開始無注水運轉(zhuǎn)(S1002)。該無注水運轉(zhuǎn)為注水控制閥107關(guān)閉的狀態(tài)下的運轉(zhuǎn)。無注水運轉(zhuǎn)持續(xù)預(yù)先確定的一定時間tl。在運轉(zhuǎn)開始后經(jīng)過時間tl時使注水控 制閥107打開，開始注水運轉(zhuǎn)(S1003 S1004)。關(guān)于注水量，根據(jù)發(fā)明人的驗證，可知少量即可獲得效率的大幅提高。本實施方式 的目的也在于用少量的水的注入來實現(xiàn)高效率化，因此按此進行控制。具體而言，在注入水 流量與吸入空氣流量的體積比即注入水量比為5 X 10_5 40 X 10_5的范圍內(nèi)，并且具有注入 水量比每增加1X10—5時壓縮機的總絕熱效率的增加幅度不到2%的特性的注入水量比的 范圍內(nèi)，將水注入壓縮機主體的吸入側(cè)(或者壓縮室)。此外，本實施方式中使用管路壓力(或者壓縮機主體模塊出口壓力)進行注水控 制。因此，預(yù)先設(shè)定注水停止壓力P1，其為用于確定供給壓力的范圍的上限壓力P2和下限 壓力P3之間的壓力值。在控制中，在注水運轉(zhuǎn)時判斷管路壓力是否達到注水停止壓力Pl (S1005)，在到達 Pl時停止注水，轉(zhuǎn)移到無注水運轉(zhuǎn)(S1006)。無注水運轉(zhuǎn)時與注水運轉(zhuǎn)時相比，渦旋卷體之間沒有密封，因此排出空氣量減少， 壓力的上升曲線變得平緩，逐漸降低。無注水運轉(zhuǎn)中，在管路壓力達到P2之前已經(jīng)過時間 t2的情況下，停止電動機100。此外，在經(jīng)過時間t2前管路壓力進一步上升達到上限壓力 P2的情況下，也停止電動機100 (參照S1007 S1009)。
接著，由于在電動機100停止的狀態(tài)下不供給壓縮空氣，所以當(dāng)使用壓縮空氣時 管路壓力將降低。然后，當(dāng)管路壓力降低到達下限壓力P3時，重新開始運轉(zhuǎn)。具體而言，作 為無注水運轉(zhuǎn)重新開始(S1010 S1011)。運轉(zhuǎn)重新開始后對時間進行計數(shù)(S1012)，在經(jīng)過了時間t3時轉(zhuǎn)移到注水運轉(zhuǎn) (S1013)。之后，通過對壓力PI、P2、P3和時間t2、t3與檢測壓力和計數(shù)時間進行對比，進 行反復(fù)注水運轉(zhuǎn)和無注水運轉(zhuǎn)的控制。接著，使用圖4和圖8說明停止時的控制。當(dāng)在運轉(zhuǎn)中發(fā)出停止指令的情況下(圖 4中Tl的時刻，S1501)，判斷是否處于注水運轉(zhuǎn)中(S1502)。因為在圖4的示例中處于注水 運轉(zhuǎn)中，所以首先關(guān)閉注水閥107，轉(zhuǎn)移到無注水運轉(zhuǎn)(S1503)，而后經(jīng)過時間t4后停止電 動機 100(S1504 S1505)。當(dāng)在發(fā)出停止指令的時刻不處于注水運轉(zhuǎn)中的情況下，若處于無注水運 轉(zhuǎn)(S1506)，則與上述同樣，在經(jīng)過時間t4后停止電動機100 (S1507 S1505)。另 外，在不處于運轉(zhuǎn)中的情況下(S1508)進行無注水運轉(zhuǎn)，與上述同樣地進行控制 (S1509 — S1510 — S1505)。通過如上所述地進行停止控制，在停止前進行無注水運轉(zhuǎn)，所以在停止時能夠利 用壓縮時的熱將壓縮機主體模塊1干燥，能夠提高可靠性。另外，當(dāng)在上限壓力P2的附近發(fā)出停止指令的情況下，也進行無注水運轉(zhuǎn)。此時， 需要確保無注水運轉(zhuǎn)的時間t4。即，存在因無注水運轉(zhuǎn)導(dǎo)致壓力上升的情況，可以設(shè)想到超 過上限壓力P2的情況。因此，上限壓力P2需要設(shè)定為低于裝置的真正的上限壓力P4—— 例如安全閥127(參照圖3。配置在保壓止回閥106和壓縮機主體模塊1之間。)的設(shè)定壓 力。本實施方式中，設(shè)定第2上限壓力P4作為比控制上的上限壓力P2更高的壓力，以控制 管路壓力不超過P4。其中，運轉(zhuǎn)時的控制中使用的時間tl和時間t3可以是相同的。圖4中，“Al” “ A5 ”表示的區(qū)間為無注水運轉(zhuǎn)區(qū)間。接著，使用圖5、圖9和圖10說明本實施方式的第2控制例和動作。本示例是采用 了放氣閥開放的無負(fù)載運轉(zhuǎn)的控制。其結(jié)構(gòu)除了對第1控制例的方式追加了放氣電磁閥125和水分離器IM之后，其 它沒有特別說明的事項均與上述第1控制例相同。此外，在不違背本控制的范圍內(nèi)也可以 存在其他結(jié)構(gòu)。首先，使用圖5和圖9說明啟動和運轉(zhuǎn)。在壓縮機啟動時，當(dāng)運轉(zhuǎn)開始指令為 ON (有運轉(zhuǎn)開始指令)時(圖9的步驟S2001)，開始無注水運轉(zhuǎn)(S2002)。該無注水運轉(zhuǎn)是 電磁放氣閥125和注水控制閥107為關(guān)閉狀態(tài)下的運轉(zhuǎn)。當(dāng)運轉(zhuǎn)開始后經(jīng)過時間tl時，打 開注水控制閥107，轉(zhuǎn)移到注水運轉(zhuǎn)(S2003 S2004)。在注水運轉(zhuǎn)中，當(dāng)管路壓力到達上限壓力P2時，停止注水，進而打開放氣電磁閥 125，放出從壓縮機主體模塊1的出口到保壓止回閥106之間的空氣，轉(zhuǎn)移到無注水無負(fù)載 運轉(zhuǎn)(S2005 S2006)。該無注水無負(fù)載運轉(zhuǎn)是在不需要供給壓縮空氣的情況下通過打開 放氣電磁閥125來減輕負(fù)載的狀態(tài)下的運轉(zhuǎn)，在該狀態(tài)下進行關(guān)閉注水控制閥107的控制。 此時，壓縮機主體模塊1的出口壓力成為在放氣電磁閥125的內(nèi)徑處與壓縮流體排出量平 衡的壓力P4。壓力P4低于上限壓力P2，也低于下限壓力P3，因此電動機100的負(fù)載減輕相應(yīng)的量。當(dāng)經(jīng)過了規(guī)定時間的無注水無負(fù)載運轉(zhuǎn)，判斷為不需要供給壓縮空氣的時間一直 持續(xù)時，停止壓縮機的運轉(zhuǎn)。本控制例中，對無注水無負(fù)載運轉(zhuǎn)的時間進行計數(shù)，在無注水 無負(fù)載開始后經(jīng)過時間t2時，停止電動機100(S2007 S2008)。此時，關(guān)閉放氣電磁閥 125。在電動機100停止的狀態(tài)下，由于壓縮空氣被空氣供給目標(biāo)使用等，造成管路 壓力降低。當(dāng)該管路壓力降低至下限壓力P3時，啟動電動機100重新開始無注水運 轉(zhuǎn)(S2008 — S2009 — S2010)。另外，無注水無負(fù)載運轉(zhuǎn)中，在經(jīng)過時間t2之前管路壓 力已降低至下限壓力P3的情況下，也判斷為需要供給壓縮空氣，重新開始無注水運轉(zhuǎn) (S2007 — S2009 — S2010)。從無注水運轉(zhuǎn)開始經(jīng)過時間t3后轉(zhuǎn)移到注水運轉(zhuǎn)。注水運轉(zhuǎn)之后進行與圖9的 步驟S2004之后相同的控制，當(dāng)管路壓力到達上限壓力P2時，停止注水，進而打開放氣電磁 閥125，放出從壓縮機主體模塊1的出口到保壓止回閥106之間的空氣，轉(zhuǎn)移到無注水無負(fù) 載運轉(zhuǎn)(S2005 S2006)。然后，在無注水無負(fù)載運轉(zhuǎn)中管路壓力降低至P3的情況下，關(guān)閉電磁閥125，轉(zhuǎn)移 至注水運轉(zhuǎn)。即，通過對壓力P2、P3和時間t3與檢測壓力和計數(shù)時間進行對比，來進行反 復(fù)注水運轉(zhuǎn)和無注水運轉(zhuǎn)的控制。接著，使用圖5和圖10說明停止時的控制。在運轉(zhuǎn)中發(fā)出停止指令的情況下(圖 5中Tl的時刻。S2501)，本示例中由于處于注水運轉(zhuǎn)中，所以關(guān)閉注水控制閥107，打開放氣 電磁閥125，轉(zhuǎn)移到無注水無負(fù)載運轉(zhuǎn)(S2502 S250;3)，然后在無注水運轉(zhuǎn)時間經(jīng)過時間 t4后停止電動機100(S2504 S25(^)。在無注水運轉(zhuǎn)中停止指令為ON(有停止指令)的 情況下(S2501 S25(^)，注水控制閥107維持關(guān)閉狀態(tài)，打開放氣電磁閥125，轉(zhuǎn)移到無注 水無負(fù)載運轉(zhuǎn)(S250;3)。然后，在無注水運轉(zhuǎn)時間經(jīng)過時間t4后，停止電動機100(S2504 S2505)。另一方面，當(dāng)在無注水無負(fù)載運轉(zhuǎn)中發(fā)出停止指令的情況下，在從停止信號起經(jīng) 過時間t4后，停止電動機100(S2506 — S2504 — S2505)。但是，在對無注水無負(fù)載運轉(zhuǎn)時 間進行計數(shù)，當(dāng)停止指令ON時已經(jīng)經(jīng)過t4的情況下，可以不受此限制地立刻停止電動機 100，也可以在停止指令ON前的經(jīng)過時間和ON后的經(jīng)過時間的合計值超過t4的情況下停 止電動機100。其中，若停止指令ON時處于自動停止中，則保持停止(S2507 — S2505)。圖5中的“Al” “A4”表示的區(qū)間為無注水運轉(zhuǎn)區(qū)間。通過像這樣對第一方式追加放氣電磁閥125，能夠在不超過上限壓力的情況下轉(zhuǎn) 移到無注水運轉(zhuǎn)，進而能夠確保充分的無注水運轉(zhuǎn)的時間。接著，使用圖6和圖11說明本實施方式的第3控制例和動作。停止的流程與圖10 相同。結(jié)構(gòu)為對第2控制例的方式追加可變速驅(qū)動器122的結(jié)構(gòu)。即，是能夠進行電動機 100的轉(zhuǎn)速控制的方式。不加以特別說明的事項與上述第2控制例相同。此外，在不違背本 控制的范圍內(nèi)也可以存在其他結(jié)構(gòu)。在啟動時，當(dāng)運轉(zhuǎn)開始指令為ON(有運轉(zhuǎn)開始指令)時，在關(guān)閉放氣閥125、關(guān)閉注 水控制閥107的狀態(tài)下開始無注水運轉(zhuǎn)(S3001 S3002)。在運轉(zhuǎn)開始后經(jīng)過時間tl時， 打開注水控制閥107，轉(zhuǎn)移到注水運轉(zhuǎn)(S3003 S3004)。
壓力上升，當(dāng)管路壓力達到控制壓力(本控制中相當(dāng)于“下限壓力”)P3時，通過可 變速控制以追蹤負(fù)載變動的方式進行壓力恒定控制(S3006)。即，由于本實施例中搭載了可 變速驅(qū)動器122，能夠根據(jù)顧客的空氣使用量來控制電動機100的轉(zhuǎn)速，由此能夠進行將控 制壓力恒定為P3的控制。在空氣使用量較少，可變速驅(qū)動器122的負(fù)載最低轉(zhuǎn)速也使管路壓力上升的情況 下，當(dāng)管路壓力到達上限壓力P2時，關(guān)閉注水控制閥107，打開放氣電磁閥125，轉(zhuǎn)移到無注 水無負(fù)載運轉(zhuǎn)(S3007 S3008)。此時，優(yōu)選將電動機100的轉(zhuǎn)速維持在可變速驅(qū)動器122 的最低轉(zhuǎn)速。在該無注水無負(fù)載運轉(zhuǎn)中，在管路壓力沒有下降至P3地經(jīng)過時間t2時，判斷為不 需要空氣的供給，停止電動機100(S3009 S3010)。該狀態(tài)下由于壓縮空氣被空氣供給目 標(biāo)使用，管路壓力將降低。然后，在到達控制壓力(下限壓力)P3時重新開始運轉(zhuǎn)。在本控 制例中，重新開始使注水控制閥107為關(guān)閉狀態(tài)的無注水運轉(zhuǎn)(S3011 S3012)，當(dāng)重新開 始運轉(zhuǎn)后經(jīng)過時間t3時，轉(zhuǎn)移到注水運轉(zhuǎn)(S3013 S3014)。之后，返回步驟S3006，當(dāng)管 路壓力上升至P2時轉(zhuǎn)移到無注水無負(fù)載運轉(zhuǎn)(S3007 S3008)。接著，說明到達壓力P2而轉(zhuǎn)移到無注水無負(fù)載運轉(zhuǎn)后，經(jīng)過時間t2前壓力降低至 下限壓力P3的情況下的控制(相當(dāng)于圖6的區(qū)間“A3”)。在該控制中，優(yōu)選導(dǎo)入電動機 100的轉(zhuǎn)速，即來自可變速驅(qū)動器122的轉(zhuǎn)速指令值的控制參數(shù)。該參數(shù)是作為轉(zhuǎn)速指令上 限值和下限值之間的指令值確定的設(shè)定值。在經(jīng)過時間t2前壓力降低至P3的情況下，將由可變速驅(qū)動器122控制的電 動機100的轉(zhuǎn)速與上述設(shè)定值進行對比(S3009 — S3015 — S3016)。在該轉(zhuǎn)速比設(shè)定 值慢的情況下，關(guān)閉放氣電磁閥125，轉(zhuǎn)移到無注水運轉(zhuǎn)(S3017)。另一方面，在壓力 降低至P3，并且電動機100的轉(zhuǎn)速比設(shè)定值快的情況下，開始注水，進行壓力恒定控制 (S3015 — S3016 — S3020)。通過像這樣追加可變速驅(qū)動器122，能夠進行將壓力恒定為控制壓力(下限壓力) P3的控制，因此可以實現(xiàn)節(jié)能。此外“A3”的區(qū)間以負(fù)載最低轉(zhuǎn)速進行無注水運轉(zhuǎn)，因此若 此處輸入了停止指示，則能夠使停止指示后的無注水運轉(zhuǎn)時間最小，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。此外， 若在停止指示后的無注水運轉(zhuǎn)時也以最低轉(zhuǎn)速實施，則與不具有可變速驅(qū)動器的情況相比 能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。圖中“Al” “A4”表示的區(qū)間為無注水運轉(zhuǎn)區(qū)間。此外，與第2控制例相比，通過追加可變速驅(qū)動器122，具有能夠?qū)崿F(xiàn)下限壓力下 的壓力恒定控制和將上限壓力P2設(shè)定得更低的節(jié)能效果。
權(quán)利要求
1.一種注水式渦旋壓縮機，包括具有螺旋狀的卷體的旋轉(zhuǎn)渦旋部件、具有與所述旋 轉(zhuǎn)渦旋部件的卷體對應(yīng)的大致螺旋狀的卷體的固定渦旋部件、產(chǎn)生使所述旋轉(zhuǎn)渦旋部件相 對所述固定渦旋部件旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動力的驅(qū)動裝置和從吸入口到排出口的壓縮路徑，對所 述壓縮路徑內(nèi)注入水，該注水式渦旋壓縮機的特征在于該注水式渦旋壓縮機是通過切換對所述壓縮路徑內(nèi)注入水的運轉(zhuǎn)和不注入水的運轉(zhuǎn) 來進行運轉(zhuǎn)控制的。
2.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于 在所述驅(qū)動裝置開始運轉(zhuǎn)后開始注入水。
3.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于從注入水的運轉(zhuǎn)切換到不注入水的運轉(zhuǎn)后，停止所述驅(qū)動裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于在存在停止指示的情況下，在切換到不注入水的運轉(zhuǎn)后經(jīng)過一段時間，停止所述驅(qū)動裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于，包括檢測從所述壓縮路徑排出的壓縮氣體的溫度和壓力的至少一者的檢測器，和計算所述 檢測器與運轉(zhuǎn)時間的運算器，在驅(qū)動裝置啟動后，到達與基于所述壓力、溫度、運轉(zhuǎn)時間中的至少一個參數(shù)的運算結(jié) 果相應(yīng)的時間后，開始對所述壓縮路徑內(nèi)注入水。
6.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于在停止所述驅(qū)動裝置的同時，或者在停止所述驅(qū)動裝置之前，停止對所述壓縮路徑內(nèi) 注入水。
7.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于，包括檢測從所述壓縮路徑排出的壓縮氣體的溫度和壓力的至少一者的檢測器，和計算所述 檢測器與運轉(zhuǎn)時間的運算器，在運轉(zhuǎn)中，根據(jù)基于所述壓力、溫度、運轉(zhuǎn)時間中的至少一個參數(shù)的運算結(jié)果，停止或 者減少對所述壓縮路徑內(nèi)注入水。
8.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于具備可變速驅(qū)動器，根據(jù)空氣使用量的變動，改變驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)速。
9.如權(quán)利要求8所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于 在驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)速較低的情況下，停止對所述壓縮路徑內(nèi)注入水。
10.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于 在壓縮機空氣通過路徑具備止回閥或保壓閥，在運轉(zhuǎn)中，在停止對所述壓縮路徑內(nèi)注入水之后，邊將所述止回閥或者保壓閥的一次 側(cè)的空氣向大氣放出，邊繼續(xù)運轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于 使放出的空氣開放到大氣前通過水分離器。
12.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于 在壓縮機吸入側(cè)具備吸入節(jié)流閥，在停止注入水的情況下，將該吸入節(jié)流閥關(guān)閉。
13.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于 所述旋轉(zhuǎn)渦旋部件和所述固定渦旋部件的母材由鋁合金構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于停止注入水的壓力，設(shè)定為與容量控制的上限壓力相同或者比其低的壓力。
15.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于當(dāng)輸入了來自現(xiàn)場或臺數(shù)控制器的停止指示或者計劃日程運轉(zhuǎn)等與管路壓力的信息 不一定相關(guān)的停止指示時，轉(zhuǎn)移到無注水運轉(zhuǎn)或者繼續(xù)無注水運轉(zhuǎn)，經(jīng)過一段時間后停止 驅(qū)動裝置。
16.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋壓縮機，其特征在于當(dāng)與管路壓力信息無關(guān)地輸入了來自現(xiàn)場或臺數(shù)控制器的停止指示或基于計劃日程 運轉(zhuǎn)的停止指示，且這時驅(qū)動裝置和壓縮機主體模塊處于自動停止中的情況下，開始無注 水運轉(zhuǎn)，在經(jīng)過一段時間后停止驅(qū)動裝置。
17.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋空氣壓縮機，其特征在于產(chǎn)生用于使所述旋轉(zhuǎn)渦旋部件旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動力的驅(qū)動裝置是電動機。
18.如權(quán)利要求1所述的注水式渦旋空氣壓縮機，其特征在于在自動停止?fàn)顟B(tài)繼續(xù)的情況下，實施一定時間的無注水運轉(zhuǎn)，將排出的空氣從止回閥 或者保壓閥的一次側(cè)向大氣放出。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠進行穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的可靠性高的注水式渦旋壓縮機。其包括具有螺旋狀的卷體的旋轉(zhuǎn)渦旋部件、具有與該旋轉(zhuǎn)渦旋部件的卷體對應(yīng)的大致螺旋狀的卷體的固定渦旋部件、產(chǎn)生使上述旋轉(zhuǎn)渦旋部件相對該固定渦旋部件旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動力的電動機(100)和從吸入口到排出口的壓縮路徑，并具有對該壓縮路徑內(nèi)注入水的單元，該渦旋壓縮機中，通過切換對上述壓縮路徑內(nèi)注入水的運轉(zhuǎn)和不注入水的運轉(zhuǎn)來進行運轉(zhuǎn)控制。像這樣，以使壓縮機主體模塊1內(nèi)不殘存水的方式分別進行注水運轉(zhuǎn)和無注水運轉(zhuǎn)，避免對壓縮機主體模塊1注入水的情況下可能發(fā)生的腐蝕、啟動不良和卷體接觸。
文檔編號F04C29/04GK102146918SQ201110036460
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者川端夏樹, 椎木和明, 青木優(yōu)和, 龜谷裕敬 申請人:株式會社日立產(chǎn)機系統(tǒng)