專(zhuān)利名稱(chēng)：油冷式螺旋壓縮機(jī)和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及馬達(dá)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油冷式螺旋壓縮機(jī)，涉及避免對(duì)驅(qū)動(dòng)該壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)或 電源電路的負(fù)擔(dān)增大的技術(shù)。
背景技術(shù)：
油冷式螺旋壓縮機(jī)，在其內(nèi)部具有稱(chēng)為工作室的多個(gè)封閉的空間，該 工作室是通過(guò)成對(duì)的旋轉(zhuǎn)體的齒槽的嚙合或減小各旋轉(zhuǎn)體和殼體內(nèi)表面 的間隙而形成的。
工作室伴隨雙方旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)，并且，其容積反復(fù)擴(kuò)大和縮小。 另外，工作室根據(jù)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)位置，通過(guò)設(shè)在殼體上的開(kāi)口部或與外部 連通、或變?yōu)槊荛]空間。工作室在容積擴(kuò)大過(guò)程中持續(xù)與被稱(chēng)為吸入口的 開(kāi)口部連通，從外部將被壓縮氣體吸入工作室內(nèi)。工作室成為最大容積時(shí)， 結(jié)束與吸入口的連通，被壓縮氣體則被封閉，通過(guò)縮小容積對(duì)被壓縮氣體 進(jìn)行壓縮。達(dá)到規(guī)定的壓力時(shí)，工作室則與稱(chēng)為排出口的開(kāi)口部連通，此
后，排出被壓縮氣體，直到容積變?yōu)閛。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)2003-3976號(hào)公報(bào).
油冷式螺旋壓縮機(jī)， 一邊向處于壓縮過(guò)程的工作室內(nèi)部注入油， 一邊 進(jìn)行壓縮動(dòng)作。注入油的理由是為了用油對(duì)旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻，而且 填充旋轉(zhuǎn)體相互間或旋轉(zhuǎn)體和殼體的內(nèi)表面之間的間隙，抑制被壓縮氣體 從達(dá)到高壓的工作室向低壓的工作室的泄漏。
在空氣壓縮機(jī)的情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)中的油的溫度為50 70°C，粘度(嚴(yán)格 地說(shuō)為動(dòng)粘度，下面相同)低至40mm/ 以下，處于旋轉(zhuǎn)體周?chē)挠筒?會(huì)成為旋轉(zhuǎn)的障礙。
作為向工作室內(nèi)注入油的機(jī)構(gòu)，通常是利用壓縮機(jī)本身產(chǎn)生的吸入側(cè) 和排出側(cè)的壓差的壓差供油機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)是用配管連接對(duì)混在自工作室剛 排出的被壓縮氣體中的油進(jìn)行分離并貯存的處于高壓下的貯油器、和壓縮開(kāi)始之后接近吸入壓力的工作室，利用兩端的壓差來(lái)送油。該機(jī)構(gòu)在壓縮 機(jī)的旋轉(zhuǎn)體停止后，在大約10 20秒左右的期間，以剩余的壓差繼續(xù)向壓 縮機(jī)供油，因此，油大多貯存在工作室內(nèi)，在該狀態(tài)下，壓縮機(jī)會(huì)停止。 運(yùn)轉(zhuǎn)中，因壓縮產(chǎn)生的熱等，壓縮機(jī)在排出流路附近的中心達(dá)到
80 10(TC的高溫，長(zhǎng)時(shí)間停止時(shí)，壓縮機(jī)整體變?yōu)榕c周?chē)h(huán)境相同的溫度。 在寒冷地區(qū)的冬季，有時(shí)達(dá)到冰點(diǎn)以下，貯存在工作室的油由于低溫粘度 上升到150mm/s2以上。
因此，在要進(jìn)行低溫起動(dòng)時(shí)，高粘度的油阻礙旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)，會(huì)增大 起動(dòng)需要的轉(zhuǎn)矩。特別是在螺旋壓縮機(jī)中，工作室移動(dòng)到達(dá)排出端面時(shí)， 碰撞到端面的油的反作用力作用在齒面上，以轉(zhuǎn)矩的形式發(fā)生大的慣性 力。
如果采用大容量的電動(dòng)機(jī)，并且進(jìn)行可變速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)種強(qiáng)化以變換器 為代表的電力裝置，就能夠在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生所需要的大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，來(lái)使 壓縮機(jī)起動(dòng)。但是，僅以低溫環(huán)境下的起動(dòng)為目的，而具備容量為運(yùn)轉(zhuǎn)中 需要的容量的幾倍的電動(dòng)機(jī)或電力裝置的情況，不僅是浪費(fèi)，而且在運(yùn)轉(zhuǎn) 中的效率也比容量適中的電動(dòng)機(jī)差。
在感應(yīng)式等以往的一部分電動(dòng)機(jī)中，即使是在極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生過(guò)大的 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，只要是短時(shí)間還可以承受，也可以起動(dòng)。但是，在這種情況下， 壓縮機(jī)瞬間就會(huì)消耗大電流。
近年來(lái)廣泛使用的電動(dòng)機(jī)大多是利用以變換器等為代表的半導(dǎo)體元 件控制電流來(lái)驅(qū)動(dòng)的方式。這種方式，由于過(guò)大的電流即使是一瞬間也會(huì) 損傷半導(dǎo)體元件，因此，不能承受大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，具有過(guò)大轉(zhuǎn)矩時(shí)的起動(dòng) 很困難。
在驅(qū)動(dòng)力的傳遞系統(tǒng)中，有將電動(dòng)機(jī)的輸出軸和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸一體 化的方式、經(jīng)由聯(lián)軸節(jié)的結(jié)合、齒輪或皮帶等旋轉(zhuǎn)傳遞的方式等幾種形式。 經(jīng)由柔軟的聯(lián)軸節(jié)或皮帶的結(jié)合，即使瞬間發(fā)生過(guò)大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在中途 的聯(lián)軸節(jié)或皮帶也會(huì)成為緩沖部件，具有減輕對(duì)電動(dòng)機(jī)的負(fù)擔(dān)的效果。但 是，如果結(jié)合是剛性的，就沒(méi)有該效果，特別是如果旋轉(zhuǎn)體和電動(dòng)機(jī)的軸 設(shè)計(jì)為一體，由于過(guò)大的轉(zhuǎn)矩直接地傳遞，常常會(huì)增大電動(dòng)機(jī)的負(fù)擔(dān)，對(duì) 于電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，容易成為嚴(yán)酷的條件。在螺旋壓縮機(jī)中，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的問(wèn)題是很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)的課題，人們正進(jìn)行各種各樣的硏究。例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)l中公開(kāi)了除通常的排出口以外，還設(shè)置僅在起動(dòng)時(shí)開(kāi)口的排出口，以減輕起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方法。
就該方法而言，需要在現(xiàn)有的壓縮機(jī)主體上重新附加閥裝置以及其開(kāi)閉裝置，這樣在結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化及制造成本的增加上存在問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，鑒于上述課題提供一種油冷式螺旋壓縮機(jī)，其具備通過(guò)減小因油而產(chǎn)生的過(guò)大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩而正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到適中的容量的電動(dòng)機(jī)，同時(shí)即使在低溫環(huán)境下也能夠進(jìn)行可靠的起動(dòng)。
另外，本發(fā)明的另一目的在于，提供一種馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其具備根據(jù)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)狀況向變換器提供指令的控制裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種油冷式螺旋壓縮機(jī)，具有殼體、安裝在殼體內(nèi)且具有螺紋牙狀的齒槽的一對(duì)旋轉(zhuǎn)體、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)這些旋轉(zhuǎn)體的電動(dòng)機(jī)、控制該電動(dòng)機(jī)的控制裝置、使所述一對(duì)旋轉(zhuǎn)體的齒槽相嚙合并向由所述旋轉(zhuǎn)體和所述殼體包圍形成的工作室內(nèi)供給油的油供給機(jī)構(gòu)、以及從由所述工作室排出的壓縮氣體中將油分離的油分離機(jī)構(gòu)，其中，在所述旋轉(zhuǎn)體從通常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)樾D(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)、并從該旋轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)而所述旋轉(zhuǎn)體變?yōu)橥ǔ＿\(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)期間，所述控制裝置將被供給到收納所述一對(duì)旋轉(zhuǎn)體的殼體內(nèi)的空間的油的至少一部分排出到所述空間外。 ■
此外，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具備與驅(qū)動(dòng)對(duì)象物連接的電動(dòng)機(jī)；控制該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的變換器；以及控制裝置，所述控制裝置根據(jù)來(lái)自設(shè)定所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象物的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的設(shè)定裝置的設(shè)定信息及來(lái)自檢測(cè)所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象物的輸出信息的檢測(cè)器的檢測(cè)信息，對(duì)所述變換器提供第一轉(zhuǎn)速指令，所述控制裝置在所述電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象物的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩推定信息對(duì)所述變換器提供成為比所述第一轉(zhuǎn)速指令低的轉(zhuǎn)速的第二轉(zhuǎn)速指令，在所述電動(dòng)機(jī)根據(jù)所述第二轉(zhuǎn)速指令被驅(qū)動(dòng)后，對(duì)所述變換器提供所述第一轉(zhuǎn)速指令。
根據(jù)本發(fā)明，能夠可靠地進(jìn)行油冷式螺旋壓縮機(jī)的順暢的起動(dòng)。另外，由于可以用小型、小輸出的設(shè)備就足以起動(dòng)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)小型輕量而且制造成本降低，可以選擇通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)最適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)，能效也高。


圖1是第一及第二實(shí)施例的油冷式螺旋壓縮機(jī)的主體周邊和油系統(tǒng)的示意圖。
圖2是表示起動(dòng)前后的旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速變化的曲線(xiàn)圖。
圖3是停止動(dòng)作期間的旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速及注油量的變化的曲線(xiàn)圖。
圖4是第三實(shí)施例的油冷式螺旋壓縮機(jī)的主體周邊和油系統(tǒng)的示意圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明1空氣壓縮機(jī)
2壓縮機(jī)主體
3陽(yáng)旋轉(zhuǎn)體
4陰旋轉(zhuǎn)體
5殼體
6吸入口
7排出口
8油分離器
9電動(dòng)機(jī)
10變換器
11控制裝置
12溫度傳感器
13油冷卻器
14工作室
15軸承
16電磁閥
21連通路
22閥室
23閥體24突起
25吸入室下部
26油分離器上部空間
具體實(shí)施例方式
下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例的油冷式螺旋壓縮機(jī)具
有殼體、安裝在殼體內(nèi)、具有螺紋牙狀的齒槽的一對(duì)旋轉(zhuǎn)體、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)這些旋轉(zhuǎn)體的電動(dòng)機(jī)、控制該電動(dòng)機(jī)的控制裝置、使一對(duì)旋轉(zhuǎn)體的齒槽相嚙合并向由旋轉(zhuǎn)體和殼體圍成的工作室內(nèi)供給油的油供給機(jī)構(gòu)、以及從自所述工作室排出的壓縮氣體中分離出油的油分離機(jī)構(gòu)。
在這種油冷式螺旋壓縮機(jī)中，為了可靠地進(jìn)行順暢的起動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)體從通常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)樾D(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)、進(jìn)而在自該旋轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)而旋轉(zhuǎn)體變?yōu)橥ǔ＿\(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)期間，控制裝置將供給到收納一對(duì)旋轉(zhuǎn)體的殼體內(nèi)的空間的油的至少一部分排出所述空間外。
在現(xiàn)有的油冷式螺旋壓縮機(jī)中，即使在配置有設(shè)于殼體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)體的空間貯存有油，也會(huì)從起動(dòng)開(kāi)始一下加速至通常的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。
而與此相對(duì)，在本實(shí)施例中，起動(dòng)時(shí)，以與通常的運(yùn)轉(zhuǎn)速度比較足夠慢的轉(zhuǎn)速使旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)一定期間，其后，進(jìn)行加速一直到通常的轉(zhuǎn)速。具
體地說(shuō)，例如在將每分3000轉(zhuǎn)作為額定運(yùn)轉(zhuǎn)速度的壓縮機(jī)中，使旋轉(zhuǎn)體以每分300轉(zhuǎn)以下的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)3秒鐘左右或按旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)約為5轉(zhuǎn)使旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)。
該壓縮機(jī)的起動(dòng)也可以如下進(jìn)行，即，僅在利用溫度傳感裝置感知的起動(dòng)時(shí)的溫度比確定的溫度低時(shí)，以與通常的運(yùn)轉(zhuǎn)速度比較足夠慢的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)一定期間后進(jìn)行加速直到達(dá)到通常的轉(zhuǎn)速。
此外，在停止時(shí)，當(dāng)壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中接收到停止指令時(shí)，進(jìn)行停止電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作，但與此同時(shí)進(jìn)行將殘留在與殼體排出側(cè)相連的配管內(nèi)部的高壓力釋放的動(dòng)作。因此，排出側(cè)的高壓隨即降低到與吸入側(cè)壓力相同程度的壓力。之后，進(jìn)行控制而使旋轉(zhuǎn)體以低速、短時(shí)間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
此外，也可以從收納有旋轉(zhuǎn)體的吸入側(cè)空間的下部，設(shè)置與位于其下方的所述貯油器連通的流路，在該流路的中途具備只允許從旋轉(zhuǎn)體收納空間向貯油方向流動(dòng)的止回閥。
下面，具體地對(duì)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。使用圖l和圖2說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖l是表示空氣用油冷式螺旋壓縮機(jī)的示意圖。圖2是表示起動(dòng)前后的旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速變化的曲線(xiàn)圖。
空氣壓縮機(jī)1在其內(nèi)部具備壓縮機(jī)主體2，其中可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置有相互嚙合的陰陽(yáng)旋轉(zhuǎn)體3、 4。各旋轉(zhuǎn)體3、 4在軸向表面上具有螺紋牙狀的齒
曰收納兩旋轉(zhuǎn)體的殼體5具有堵塞旋轉(zhuǎn)體3、 4的軸半徑方向的外周和軸向的端面的內(nèi)部空間。在該內(nèi)部空間設(shè)置有用于吸進(jìn)被壓縮氣體的開(kāi)口部即吸入口 6和排出被壓縮后的氣體的開(kāi)口部即排出口 7。
排出口 7之前的流路在向軸向延伸后向下彎曲、折回呈U狀，與位于壓縮機(jī)主體2下部且設(shè)置成與殼體5 —體的油分離器8連接。
作為陽(yáng)旋轉(zhuǎn)體3的一部分的軸與電動(dòng)機(jī)9的旋轉(zhuǎn)軸連接。電動(dòng)機(jī)9利用自作為電源裝置的變換器10供給的電力產(chǎn)生使陽(yáng)旋轉(zhuǎn)體3旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。變換器10根據(jù)附屬的馬達(dá)控制裝置即控制裝置11的指令，控制向電動(dòng)機(jī)9輸送的電力的頻率或電壓。
在排出口 7的下游側(cè)具備作為溫度檢測(cè)裝置的溫度傳感器12，其輸出被輸入到控制裝置11。該溫度傳感器12用于監(jiān)視壓縮機(jī)的排出溫度并判斷有無(wú)異常。
油分離器8按照旋風(fēng)分離器的原理對(duì)混在壓縮空氣內(nèi)從壓縮機(jī)主體2排出的油進(jìn)行離心分離，油落到內(nèi)部下方而貯存。該油從油分離器8下方引出的管路經(jīng)由油冷卻器13再次被注入壓縮機(jī)主體2的壓縮開(kāi)始之后的工作室14以及支承兩旋轉(zhuǎn)體3、 4的軸承15。油分離器8內(nèi)為與排出壓力大致相等的高壓，工作室14的內(nèi)壓或軸承15周?chē)膲毫楸任雺毫ι愿?、而比油分離器8的內(nèi)壓低的壓力。因此，本實(shí)施例的油供給機(jī)構(gòu)不是在油分離器8和工作室14或軸承15之間設(shè)置油泵，而是形成油可以利用壓差供油的壓差供油機(jī)構(gòu)。利用這種結(jié)構(gòu)，注入到工作室14的油混在壓縮空氣流中從排出口 7排出，再次返回到油分離器8進(jìn)行循環(huán)。
在油分離器8的上部中央具有壓縮空氣的出口，與已將大部分的油分離的壓縮空氣的流路連接。設(shè)置有從該流路分支的放氣流路，在分支之后具備電磁閥16。該電磁閥16按照控制裝置11的指示進(jìn)行開(kāi)閉。電磁閥 16的次級(jí)(下游)側(cè)經(jīng)過(guò)消音器使壓縮空氣向大氣釋放。如所述，電磁閥
16被控制成在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)關(guān)閉、在停止時(shí)打開(kāi)。
當(dāng)使用者對(duì)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的壓縮機(jī)1的控制裝置11進(jìn)行將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)
等停止操作時(shí)，控制裝置11向變換器10發(fā)出減速和停止的指示。變換器 11立即降低向電動(dòng)機(jī)9的供給電力的頻率至停止。雖然電動(dòng)機(jī)9和與其輸 出軸直接連結(jié)的陽(yáng)旋轉(zhuǎn)體3及與陽(yáng)旋轉(zhuǎn)體3嚙合的陰旋轉(zhuǎn)體4的旋轉(zhuǎn)有時(shí) 也會(huì)因一定的慣性而滯后，但在供給電力停止之后也會(huì)停止旋轉(zhuǎn)。與從控 制裝置11發(fā)出電動(dòng)機(jī)9的停止指示大致同時(shí)，向電磁陶16發(fā)出打開(kāi)的指 示。處于從壓縮機(jī)主體2的排出口 7開(kāi)始經(jīng)由油分離器8然后再與下游相 連的高壓配管內(nèi)的壓縮空氣，經(jīng)過(guò)打開(kāi)的電磁閥16釋放到大氣中，其空 間的內(nèi)壓經(jīng)過(guò)約10 30秒的時(shí)間逐漸地降低。其間，由于存有油分離器8 與工作室14之間的壓差，因此，旋轉(zhuǎn)體停止之后的短暫的時(shí)間內(nèi)，繼續(xù) 向停止的工作室14注入油。該油在壓差消失后會(huì)一直貯存在工作室14內(nèi) 部，當(dāng)持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間停止時(shí)，逐漸冷卻到周?chē)h(huán)境溫度。
下面，對(duì)本實(shí)施例的油冷式螺旋壓縮機(jī)的起動(dòng)過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。 當(dāng)按壓壓縮機(jī)的起動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，在溫度傳感器12感知到周?chē)h(huán)境的溫 度為確定的溫度例如l(TC以下時(shí)，控制裝置11進(jìn)行判斷并采用與通常的 起動(dòng)不同的低溫模式。如圖2所示，在通常模式下，從時(shí)刻TO的起動(dòng)之 后使旋轉(zhuǎn)體加速并一氣加速到通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速。這樣操作，能夠迅速地 供給使用者需要的壓縮空氣。在低溫模式下，在啟動(dòng)之后在一定期間(T0~ Tl)以低速Ns進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。作為具體例，假想使旋轉(zhuǎn)體以每分鐘300轉(zhuǎn)左 右的速度旋轉(zhuǎn)3秒鐘。之后， 一氣加速到通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速N (每分鐘 3000-4000轉(zhuǎn))。
低溫時(shí)使旋轉(zhuǎn)體以低速Ns旋轉(zhuǎn)一定期間的理由是，為了排出貯存在 工作室14內(nèi)部的油。為排出油所需要的轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速相關(guān)，即使 是在低溫下粘度變高的油，如果以低速擠出，以小的轉(zhuǎn)矩就可以。由于貯 存在內(nèi)部的油量有限，因此，根據(jù)螺旋旋轉(zhuǎn)體的性質(zhì)，只要使旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn) 5轉(zhuǎn)左右或旋轉(zhuǎn)1~2秒鐘，就器10附加負(fù)擔(dān)，能夠一氣進(jìn)行加速。
此外，在一氣進(jìn)行加速前以低速旋轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)，使油遍布軸承或軸封等需 要油潤(rùn)滑的機(jī)械要素之后，增加負(fù)荷。這樣具有改善潤(rùn)滑條件的效果，可 以獲得防止這些機(jī)械要素的磨耗、進(jìn)而延長(zhǎng)壽命的效果。
己說(shuō)明的起動(dòng)過(guò)程尤其對(duì)長(zhǎng)時(shí)間停止后的起動(dòng)時(shí)有效。低溫時(shí)要想一 氣進(jìn)行加速時(shí)，還有配置具有富余的大容量的電動(dòng)機(jī)9及變換器10的方 法。但是，配置正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不需要的大容量的設(shè)備時(shí)，無(wú)論在能效方面還 是制造成本方面都是較大的浪費(fèi)。因此，根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，不會(huì)增加 成本、不犧牲正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的能效，在低溫環(huán)境下也可以順暢地起動(dòng)油冷式 螺旋壓縮機(jī)。
此外，在周?chē)鷾囟确浅８叩那闆r下，可以通過(guò)如現(xiàn)有那樣加速迅速地 供給壓縮空氣。在停止期間中，由于工作室14內(nèi)貯存有油，因此，也期 待壓縮機(jī)內(nèi)部的防銹效果。此外，本實(shí)施例中，不需要對(duì)現(xiàn)有的空氣壓縮 機(jī)追加高額的部件，就可以進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。
本實(shí)施例的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，是以經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體的電流限制進(jìn)行必要性高 的變換器的可變速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)種為例，不過(guò)，不具有變換器的以恒定速度運(yùn)
轉(zhuǎn)的機(jī)種也有同樣的作用和效果。電動(dòng)機(jī)9的輸出軸和陽(yáng)旋轉(zhuǎn)體3的輸入
軸不直接連結(jié)，而在其間設(shè)置聯(lián)軸節(jié)或齒輪、皮帶等動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的機(jī)種 也有同樣的效果。但是，用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)由皮帶驅(qū)動(dòng)的方式，瞬間的起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩的峰值被柔軟的皮帶緩和，而且不經(jīng)由使用半導(dǎo)體的變換器等的感應(yīng) 電動(dòng)機(jī)如果是瞬間也能夠產(chǎn)生過(guò)大的轉(zhuǎn)矩，因此，不一定需要本實(shí)施例的 結(jié)構(gòu)。此外，本實(shí)施例是以空氣壓縮機(jī)為例，但對(duì)制冷劑或燃料氣體等其 它的氣體進(jìn)行壓縮為目的的油冷式螺旋壓縮機(jī)也具有同樣的效果。
在本實(shí)施例中，是使旋轉(zhuǎn)體以低速Ns旋轉(zhuǎn)一定期間，但低速Ns不一 定是恒定速度。例如，只要是相對(duì)通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速足夠低，即使緩慢加 速也可以得到同樣的效果。
使用圖3說(shuō)明本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖3是表示空氣用油冷式螺旋壓 縮機(jī)中在沒(méi)有停止動(dòng)作期間的旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速、排出側(cè)壓力、注入油量、貯 存在工作室內(nèi)部的油量的時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖。本實(shí)施例中，關(guān)于與第一實(shí) 施例共同的結(jié)構(gòu)、作用及效果以及可應(yīng)用的范圍，省略其說(shuō)明。本實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)與圖1所示的第一實(shí)施例是相同 的，但內(nèi)裝在控制裝置11中的軟件不同，停止動(dòng)作與現(xiàn)有技術(shù)相比為不 同的步驟。此外，不是一定需要溫度傳感器12。
本實(shí)施例在停止操作時(shí)具有特征，用圖3說(shuō)明其作用。
在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使用者進(jìn)行操作，將以轉(zhuǎn)速N、排出壓力Pd供給壓縮
空氣的螺旋壓縮機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)等，在時(shí)刻T5停止操作?？刂蒲b置 11立即向變換器10發(fā)出停止的指示，變換器10則將向電動(dòng)機(jī)9供給的電 力的頻率降低，在時(shí)刻T6 (作為具體例為2 5秒鐘后)停止電力供給。 與此相應(yīng)，電動(dòng)機(jī)9以及兩旋轉(zhuǎn)體3、 4的轉(zhuǎn)速也逐漸降低，大致在時(shí)刻 T6停止。
與從控制裝置11發(fā)出電動(dòng)機(jī)9的停止指示大約在同一時(shí)刻T5，向電 磁閥16發(fā)出打開(kāi)閥的指示。壓縮空氣從壓縮機(jī)主體2的排出口 7通過(guò)油 分離器8，然后再?gòu)呐c下游相連的高壓的管路內(nèi)通過(guò)電磁閥16向大氣中釋 放，管路內(nèi)的壓力從運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的排出壓Pd經(jīng)過(guò)10~30秒的時(shí)間逐漸降低， 在時(shí)刻T6大約變?yōu)榇髿鈮篜a。由于從時(shí)刻T6到T7具有時(shí)間差，因此， 旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)停止后短暫的期間內(nèi)，殘留有壓差，繼續(xù)向已停止的工作室 14內(nèi)注入油。如圖3所示，在運(yùn)轉(zhuǎn)中，利用旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)繼續(xù)排出的油， 從由于旋轉(zhuǎn)體停止而不排出的時(shí)刻T6開(kāi)始急劇地貯存在工作室14內(nèi)部， 并繼續(xù)增加直到時(shí)刻T7。
在現(xiàn)有的油冷式螺旋壓縮機(jī)中，在貯存該油的狀態(tài)下進(jìn)行下一次起 動(dòng)。本實(shí)施例中，此后的動(dòng)作具有特征。
在殘壓足夠低的T8時(shí)刻，控制裝置11指示以低速Ns短時(shí)間(T8 T9) 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，變換器10以低的頻率驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)9，兩旋轉(zhuǎn)體3、 4以每分鐘 100轉(zhuǎn)左右的低速Ns旋轉(zhuǎn)，將貯存在工作室14內(nèi)部的油從排出口 7排出。 這時(shí)，壓縮機(jī)主體2整體與運(yùn)轉(zhuǎn)中的溫度相比并沒(méi)有降低很多，油的粘度 也低，因此，排出需要的轉(zhuǎn)矩較小，旋轉(zhuǎn)體3、 4可容易地旋轉(zhuǎn)。此外， 由于是低速、短時(shí)間的旋轉(zhuǎn)，電磁閥16也是打開(kāi)的狀態(tài)，因此，排出側(cè) 的壓力不會(huì)上升，油不會(huì)被從油分離器8向工作室14輸送。
因此，通過(guò)該旋轉(zhuǎn)體3、 4的旋轉(zhuǎn)，貯存在壓縮機(jī)主體2內(nèi)部的油的 大部分在低速運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束的時(shí)刻T9被排出。在這種狀態(tài)下，停止動(dòng)作結(jié)束，待機(jī)直到下一次起動(dòng)。另外，開(kāi)始進(jìn)行低速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)刻T8及結(jié)束的時(shí)刻
T9是以按照內(nèi)裝在控制裝置11的定時(shí)器功能進(jìn)行停止操作的T5為基準(zhǔn) 來(lái)確定的。
完成以上的停止動(dòng)作后的下一次起動(dòng)，即使從低溫環(huán)境開(kāi)始，油的大 部分也不會(huì)貯存在旋轉(zhuǎn)體周?chē)?，排出油需要的轉(zhuǎn)矩不會(huì)達(dá)到成問(wèn)題的程 度。因此，不必把電動(dòng)機(jī)9及變換器10設(shè)計(jì)為大容量，也能夠順暢地進(jìn) 行可靠的起動(dòng)。
在停止動(dòng)作的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)體以短時(shí)間低速旋轉(zhuǎn)按照內(nèi)裝在控制裝置 11的軟件的設(shè)定來(lái)控制。其旋轉(zhuǎn)的量也可以按照例如2~3秒這樣的時(shí)間進(jìn) 行控制，也可以按照5 10轉(zhuǎn)這樣的旋轉(zhuǎn)總數(shù)來(lái)控制?？傊?，不需要檢測(cè) 油量或轉(zhuǎn)矩的傳感器，且對(duì)于現(xiàn)有機(jī)種來(lái)說(shuō)，除軟件的變更以外，不需要 大的設(shè)計(jì)變更。
根據(jù)本實(shí)施例，不必對(duì)現(xiàn)有的機(jī)種進(jìn)行大的設(shè)計(jì)變更，就可以達(dá)到本 發(fā)明的目的。此外，即使是低溫時(shí)，也可以從起動(dòng)直接開(kāi)始加速，因此， 接通開(kāi)關(guān)以后，在短時(shí)間內(nèi)就可以供給壓縮空氣。
使用圖3對(duì)本發(fā)明的下一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示在空氣用油 冷式螺旋壓縮機(jī)中沒(méi)有執(zhí)行停止動(dòng)作期間的旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速、排出側(cè)壓力、 注入油量、貯存在工作室內(nèi)部的油量的時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖。本實(shí)施例中， 對(duì)于與第一實(shí)施例共同的結(jié)構(gòu)、作用及效果以及可應(yīng)用的范圍省略其說(shuō)明。
本實(shí)施例的空氣壓縮機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)與圖1所示的第一實(shí)施例是相同 的，但不需要特別的控制裝置以及控制軟件。此外，不一定需要溫度傳感 器12。
其中，在收納有陰陽(yáng)旋轉(zhuǎn)體3、 4的殼體5內(nèi)部的空間中，在吸入側(cè) 設(shè)置有從最下部的吸入室下部25與油分離器上部空間26連通的連通路 21。在該連通路21的中途設(shè)有截面積大的閥室22，其中收納有自由活動(dòng) 的球形閥體23。在閥室的下方從閥室壁面朝向內(nèi)側(cè)設(shè)有多個(gè)突起24，形 成閥體23不能穿過(guò)的結(jié)構(gòu)，以防止閥體23落下。另一方面，在閥室22 上部與連通路21相連的部分為被閥體23堵塞的結(jié)構(gòu)。
在本壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，由于壓縮的作用，使得油分離器上部空間26內(nèi)的壓力變得比吸入室下部25內(nèi)的壓力高。因此，閥體23被推起直到 閥室22的上端，從而將連通路21堵塞。因此，壓縮結(jié)束后的高壓氣體不 會(huì)返回吸入室下部25。
在本壓縮機(jī)的停止?fàn)顟B(tài)下，內(nèi)部的壓力變得均勻，閥體23因重力而 落到下方被突起24架住。閥體23的外徑小于閥室22的內(nèi)徑，突起24的 周?chē)臻_(kāi)有間隙。因此，通過(guò)連通路21從吸入室下部25連通到油分離器 上部空間26，然后貯存在吸入室的油通過(guò)連通路21且依靠重力落到油分 離器8內(nèi)。因此，在下一次的再起動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)體3、 4周?chē)挠蛢H有很少， 不會(huì)成為起動(dòng)的障礙。
根據(jù)本實(shí)施例，不必附加特別的電或控制的功能，就可以達(dá)到目的。 因此，假想以恒定速度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于不具有變換器等的可變速功能的機(jī) 種也可以采用。
在本實(shí)施例中，作為止回閥設(shè)計(jì)為用球體堵塞圓形孔，采用打開(kāi)時(shí)利 用重力的方式。但只要具有相同的功能，當(dāng)然也可以是其它方式的止回閥， 也可以是用鉸鏈進(jìn)行開(kāi)閉的板狀的閥體、或利用彈簧的作用來(lái)打開(kāi)等方 式。
權(quán)利要求
1、一種油冷式螺旋壓縮機(jī)，具有殼體、安裝在殼體內(nèi)且具有螺紋牙狀的齒槽的一對(duì)旋轉(zhuǎn)體、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)這些旋轉(zhuǎn)體的電動(dòng)機(jī)、控制該電動(dòng)機(jī)的控制裝置、使所述一對(duì)旋轉(zhuǎn)體的齒槽相嚙合并向由所述旋轉(zhuǎn)體和所述殼體包圍形成的工作室內(nèi)供給油的油供給機(jī)構(gòu)、以及從由所述工作室排出的壓縮氣體中將油分離的油分離機(jī)構(gòu)，所述油冷式螺旋壓縮機(jī)的特征在于，在所述旋轉(zhuǎn)體從通常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變?yōu)樾D(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)、并從該旋轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)而所述旋轉(zhuǎn)體變?yōu)橥ǔ＿\(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)期間，所述控制裝置將被供給到收納所述一對(duì)旋轉(zhuǎn)體的殼體內(nèi)的空間的油的至少一部分排出到所述空間外。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油冷式螺旋壓縮機(jī)，其特征在于， 從所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始直到起動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)而使所述旋轉(zhuǎn)體達(dá)到通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速之前，在以相對(duì)于通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速慢的轉(zhuǎn)速 使所述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)后，將所述旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速加速到通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的油冷式螺旋壓縮機(jī)，其特征在于， 具有溫度檢測(cè)裝置，在確定的溫度以下進(jìn)行起動(dòng)時(shí)，在以相對(duì)于通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速慢的轉(zhuǎn)速使所述旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)后，將所述旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速加速到 通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油冷式螺旋壓縮機(jī)，其特征在于，在接收到停止指令時(shí)，將電動(dòng)機(jī)停止而使所述旋轉(zhuǎn)體處于旋轉(zhuǎn)停止?fàn)?態(tài)，將殘留在與所述殼體連接并與所述工作室的排出口連通的排出配管內(nèi) 部的高壓的壓縮空氣向大氣釋放，在使所述排出口內(nèi)的壓力降低到與所述 工作室連通的吸入口的壓力后，使所述旋轉(zhuǎn)體以低速進(jìn)行一定時(shí)間旋轉(zhuǎn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油冷式螺旋壓縮機(jī)，其特征在于，所述油供給機(jī)構(gòu)具有貯油器，其利用由所述油分離機(jī)構(gòu)將油分離后 的氣體的氣體壓力與所述工作室內(nèi)的排出前的氣體壓力的壓差將油供給 到所述工作室內(nèi)，并貯存由所述油分離機(jī)構(gòu)分離出的油；流路，其連接供 給了在所述油分離機(jī)構(gòu)分離油后的氣體的空間和處于排出前的壓力狀態(tài) 的所述工作室。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油冷式螺旋壓縮機(jī)，其特征在于， 所述電動(dòng)機(jī)由經(jīng)由所述控制裝置的電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述電動(dòng)機(jī)的輸出軸和所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸相連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油冷式螺旋壓縮機(jī)，其特征在于， 在收納所述旋轉(zhuǎn)體的空間的下方具有貯存由所述油分離機(jī)構(gòu)分離的油的貯油器、與該貯油器連通的流路、以及設(shè)置在該流路的中途的只允許 油從收納所述旋轉(zhuǎn)體的空間向所述貯油器方向流動(dòng)的止回閥。
8、 一種馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具備與驅(qū)動(dòng)對(duì)象物連接的電動(dòng)機(jī)；控制該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的變換器；以及控制裝置，所述控制裝置根據(jù)來(lái)自設(shè)定所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象物的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的設(shè)定裝置的設(shè)定信息及來(lái)自檢測(cè)所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象 物的輸出信息的檢測(cè)器的檢測(cè)信息，對(duì)所述變換器提供第一轉(zhuǎn)速指令，所 述控制裝置在所述電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象物的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩推定信 息對(duì)所述變換器提供成為比所述第一轉(zhuǎn)速指令低的轉(zhuǎn)速的第二轉(zhuǎn)速指令， 在所述電動(dòng)機(jī)根據(jù)所述第二轉(zhuǎn)速指令被驅(qū)動(dòng)后，對(duì)所述變換器提供所述第 一轉(zhuǎn)速指令。
9、 一種馬達(dá)控制裝置，其控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備與驅(qū)動(dòng)對(duì)象物連接的電動(dòng)機(jī)和控制該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的變換器，所述馬達(dá) 控制裝置的特征在于，在所述電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象物的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩推定信息，對(duì) 所述變換器提供起動(dòng)轉(zhuǎn)速指令，在所述電動(dòng)機(jī)根據(jù)所述起動(dòng)轉(zhuǎn)速指令被驅(qū) 動(dòng)后，根據(jù)來(lái)自設(shè)定所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象物的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的設(shè)定裝置的設(shè)定信息及 來(lái)自檢測(cè)所述驅(qū)動(dòng)對(duì)象物的輸出信息的檢測(cè)器的檢測(cè)信息，對(duì)所述變換器 提供成為比所述起動(dòng)轉(zhuǎn)速指令低的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速指令。
全文摘要
在寒冷環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間停止后起動(dòng)油冷式螺旋壓縮機(jī)時(shí)，因貯存在工作室內(nèi)的油的粘度上升，轉(zhuǎn)矩增大，需要比通常運(yùn)轉(zhuǎn)需要的容量更大容量的驅(qū)動(dòng)裝置。本發(fā)明提供一種油冷式螺旋壓縮機(jī)，具有殼體、安裝在殼體內(nèi)且具有螺紋牙狀的齒槽的一對(duì)旋轉(zhuǎn)體、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)這些旋轉(zhuǎn)體的電動(dòng)機(jī)、控制該電動(dòng)機(jī)的控制裝置、使一對(duì)旋轉(zhuǎn)體的齒槽相嚙合并向由旋轉(zhuǎn)體和殼體包圍形成的工作室內(nèi)供給油的油供給機(jī)構(gòu)、以及從由工作室排出的壓縮氣體中將油分離的油分離機(jī)構(gòu)，其中，在直接起動(dòng)的短時(shí)間內(nèi)不增大轉(zhuǎn)矩，以低速驅(qū)動(dòng)將油排出之后，加速到通常的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。或者，停止后在將殘壓釋放后，通過(guò)使旋轉(zhuǎn)體短時(shí)間旋轉(zhuǎn)，將貯存在工作室內(nèi)的油排出，減輕下一次的起動(dòng)的負(fù)擔(dān)。
文檔編號(hào)F04C18/16GK101639068SQ20091016508
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者妹尾正治, 安島俊幸, 山崎勝, 田中英晴, 鈴木宣長(zhǎng), 龜谷裕敬 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立產(chǎn)機(jī)系統(tǒng)