JPH1137053A - インバータ駆動多段圧縮機の制御方法 - Google Patents

インバータ駆動多段圧縮機の制御方法

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JPH1137053A
JPH1137053A JP19691197A JP19691197A JPH1137053A JP H1137053 A JPH1137053 A JP H1137053A JP 19691197 A JP19691197 A JP 19691197A JP 19691197 A JP19691197 A JP 19691197A JP H1137053 A JPH1137053 A JP H1137053A
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JP
Japan
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stage
pressure
frequency
low
inverter
Prior art date
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Pending
Application number
JP19691197A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahito Murai
雅人 村井
Masabumi Hara
正文 原
Yuichi Iguchi
雄一 井口
Yuji Kamata
裕二 鎌田
Hiroshi Sato
洋 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多段圧縮機を最適の運転条件で運転が可能な
インバータ駆動多段圧縮機の制御方法を提供する。 【解決手段】 スクリュー圧縮部10,11を直列に多
段に連結すると共にその各スクリュー圧縮部10,11
の吐出側にクーラ15,17を接続し、各段のスクリュ
ー圧縮部10,11に、それぞれモータ20,21を連
結すると共にその各段のモータ20,21を、それぞれ
インバータ22,23で可変速駆動するインバータ駆動
多段圧縮機の制御方法において、吐出圧力を計測し、他
方低圧段の周波数毎の各段の最適回転数比を求めてお
き、吐出圧力が設定値になるよう低圧段の周波数を設定
すると共に高圧段の周波数を最適に制御するようにした
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スクリュー圧縮部
を多段に直列に連結した多段圧縮機の制御方法に係り、
特に、その各段の圧縮部を駆動するモータをインバータ
で可変速駆動するにおいて、流量,圧力が広範囲でかつ
高効率な運転が可能なインバータ駆動多段圧縮機の制御
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ターボ圧縮機と共に、スクリュー
圧縮機が使用されてきている。
【0003】このスクリュー圧縮機は、雌雄のスクリュ
ーロータを噛み合わせてケーシング内に収容し、そのス
クリューロータ間に導入した空気を連続的に圧縮するも
ので、ターボ圧縮機のようにサージングの問題がなく、
流量,圧力を広範囲に設定して運転できる。
【0004】最近、このスクリュー圧縮機を多段に直列
に連結したスクリュー圧縮機が採用されつつあり、各段
のスクリュー圧縮部をプーリー等の伝導装置で連結し、
一台のモータとインバータで可変速駆動することが提案
されている。
【0005】この多段スクリュー圧縮機の駆動は、運転
中、圧気の消費量に応じてインバータの設定出力周波数
を増減することで、圧力を設定値に保つために流量を制
御するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この場
合、各段の回転数比が固定されているため、設定圧力を
変えて使用する場合には、インバータの出力周波数を変
えて単純にモータを可変速駆動しても各段の流量の最適
マッチングがとれない問題がある。
【0007】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、多段圧縮機を最適の運転条件で運転が可能なインバ
ータ駆動多段圧縮機の制御方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、スクリュー圧縮部を直列に多段
に連結すると共にその各スクリュー圧縮部の吐出側にク
ーラを接続し、各段のスクリュー圧縮部に、それぞれモ
ータを連結すると共にその各段のモータを、それぞれイ
ンバータで可変速駆動するインバータ駆動多段圧縮機の
制御方法において、吐出圧力、吐出流量、供給電力を事
前に計測して、周波数毎の各段の最適回転数比を求めて
おき、吐出圧力が設定値になるよう低圧段の周波数を設
定すると共に高圧段の周波数を最適に制御するインバー
タ駆動多段圧縮機の制御方法である。
【0009】上記構成によれば、各段のスクリュー圧縮
機を駆動するモータを、インバータで、それぞれ独立し
て可変速駆動できるため、最適点で運転することが可能
となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
【0011】図1は、本発明の多段圧縮機の基本構成を
示し、図示の例では、2段スクリュー圧縮機の例を示し
ている。
【0012】図において、10は、低圧段スクリュー圧
縮部、11は高圧段スクリュー圧縮部で、詳細は図示し
ていないが雌雄のスクリューロータが噛み合わされてケ
ーシング内に収容される。この低圧段と高圧段の容積
(ロータ径と長さ)は、本実施の形態では、説明の便宜
上同じとして説明するが、容積比を変えてもよい。
【0013】この低圧段スクリュー圧縮部10の吸込側
12にはフィルタ13が接続され、吐出側は、接続配管
14とクーラ15を介して高圧段スクリュー圧縮部11
の吸込側に接続される。
【0014】高圧段スクリュー圧縮部11の吐出側に
は、出口配管16及びクーラ17が接続される。各クー
ラ15,17内の圧縮空気は、それぞれ低圧段スクリュ
ー圧縮部10と高圧段スクリュー圧縮部11に直結した
ファン15a,17aにより空冷されるようになってい
る。
【0015】この出口配管16には、吐出圧力センサ1
8が接続され、その出口配管16より適宜圧気消費系に
供給されるようになっている。
【0016】低圧段スクリュー圧縮部10と高圧段スク
リュー圧縮部11には、それぞれモータ20,21が接
続され、その各モータ20,21が、それぞれ出力周波
数可変のインバータ22,23で駆動されるようになっ
ている。
【0017】インバータ22,23は、商用電源24か
らの交流を一旦直流に変換し、これを出力周波数可変の
単相或いは3相交流に変換するもので、制御装置25に
て、指令周波数値に応じた周波数で、それぞれモータ2
0,21を回転するようになっている。
【0018】この制御装置25には、吐出圧力センサ1
8の検出値が入力される。
【0019】制御装置25は、設定圧力が入力される
と、その設定圧力となるようにインバータ22,23に
指令周波数を出力する。この場合、制御装置25には、
低圧段の周波数毎に消費電力が最小となる低圧段と高圧
段の回転数比が、予めデータとして入力されており、こ
れに基づいて、低圧段と高圧段の最適回転数比を求め、
その回転比に基づいて各インバータ22,23の出力周
波数制御を行うようになっている。
【0020】図2は、回転数比(高圧段/低圧段)と原
単位(Nm3 /kwh)の関係を実験で求めたもので、
aは、低圧段を、インバータ22の出力周波数50Hz
で、bは、40Hzで、cは、30Hzで、それぞれ駆
動し、その時の運転周波数が、設定吐出圧となるように
制御されたときの回転数比(高圧段/低圧段)をパラメ
ータに、流量と消費電力とを原単位(Nm3 /kwh)
として求めたデータを示したものである。
【0021】この図2において、aに示すように、低圧
段の周波数(50Hz)のとき、回転数比が、約1.1
5で、原単位のピークがあり、この回転数比(=1.1
5)が最適運転点となる。またbに示すように周波数
(40Hz)のときには、回転数比が約1.2で最適運
転点となり、cに示すように周波数(30Hz)のとき
には、回転数比が、約1.3で最適運転点となる。
【0022】逆にいえば、設定圧力に対して、低圧段と
高圧段の回転数を設定し、その回転数比で、全設定圧力
となるように、低圧段と高圧段の回転数を制御しても最
適運転とはならず、周波数毎に最適な回転数比が変化
し、50〜30Hzでは、低圧段の周波数が低くなれ
ば、最適運転点は、回転数比が、高い方にシフトする傾
向にある。
【0023】そこで、事前に低圧段、高圧段の特性を把
握しておき、各々の運転条件に対して最適運転点を見い
だしておき、低圧段の周波数毎に、原単位が最大となる
回転比、すなわち周波数毎の最適回転数比を、制御装置
25に予め記憶させておくことで、吐出圧力の全域にお
いて最適運転点で運転するデータを記憶できる。
【0024】以上において、フィルタ13,吸込配管1
2より低圧段スクリュー圧縮部10に導入された空気
(大気圧)は、低圧段のスクリュー圧縮部10で、所定
の圧力比で圧縮され、接続配管14を通り、クーラ15
で冷却されて高圧段のスクリュー圧縮部11に導入さ
れ、そこで所定の圧力比で圧縮され、クーラ17で冷却
されて出口配管16より圧気消費系に供給される。
【0025】制御装置25は、設定吐出圧が入力される
と、それに応じて、先ず低圧段のスクリュー圧縮部10
の回転数を設定し、次に高圧段のスクリュー圧縮部11
の回転数を設定し、その各段の回転数が得られるように
インバータ22,23の出力周波数を設定する。
【0026】この場合、制御装置25は、先ず、図2に
示したように、低圧段の周波数に対して、原単位が最も
高い回転数比を求め、その回転数比となるように高圧段
の周波数を設定して最適運転を行う。
【0027】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、各段のス
クリュー圧縮機を駆動するモータを、インバータで、そ
れぞれ独立して可変速駆動できるため、最適点で運転す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図2】本発明において、低圧段と高圧段の回転数比と
原単位の関係を示す図である。
【符号の説明】
10 低圧段スクリュー圧縮部 11 高圧段スクリュー圧縮部 15,17 クーラ 20,21 モータ 22,23 インバータ 25 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井口 雄一 東京都江東区豊洲三丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内 (72)発明者 鎌田 裕二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 佐藤 洋 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スクリュー圧縮部を直列に多段に連結す
    ると共にその各スクリュー圧縮部の吐出側にクーラを接
    続し、各段のスクリュー圧縮部に、それぞれモータを連
    結すると共にその各段のモータを、それぞれインバータ
    で可変速駆動するインバータ駆動多段圧縮機の制御方法
    において、吐出圧力、吐出流量、供給電力を事前に計測
    して、周波数毎の各段の最適回転数比を求めておき、吐
    出圧力が設定値になるよう低圧段の周波数を設定すると
    共に高圧段の周波数を最適に制御することを特徴とする
    インバータ駆動多段圧縮機の制御方法。
JP19691197A 1997-07-23 1997-07-23 インバータ駆動多段圧縮機の制御方法 Pending JPH1137053A (ja)

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