压缩机的起动装置和起动方法 |
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| 申请号 | CN201410543815.4 | 申请日 | 2014-10-15 | 公开(公告)号 | CN104579023A | 公开(公告)日 | 2015-04-29 |
| 申请人 | 株式会社神户制钢所; | 发明人 | 山口元就; 黑田健志; 奥藤卓也; | ||||
| 摘要 | 本 发明 通过使得利用星形接线向 电动机 供给 电流 的时间为对于每个 温度 适当的时间，从而对电动机的起动时间进行优化。本发明是 压缩机 的起动装置，包括：具有吸入口和排出口的压缩机主体；将压缩气体所包含的油分离并积存的油回收器；将油回收器的油供给至压缩机主体的给油线；驱动压缩机主体的电动机，其还包括：能将电动机的一次线圈的各层的接线从星形接线切换为三 角 形接线的星三角 电路 ；测定对压缩机主体进行润滑的油的温度的温度测定单元；基于由温度测定单元测定的油的温度，导出利用星形接线向电动机供给电流的时间即星时间，在经过了星时间时，将星三角电路从星形接线切换为三角形接线的控制单元。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种压缩机的起动装置，包括： |
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| 说明书全文 | 压缩机的起动装置和起动方法技术领域背景技术[0002] 以往，在星三角方式的起动装置中，以星形接线流过电流的星时间与电流值收敛的时间相关。这是因为如图8所示，在切换至三角形接线的时刻会流过之前电流值的2-3倍的电流。即，若在电流值不收敛的状态下切换至三角形接线，则由于有大电流流过电动机，因此压缩机有可能因为过电流断路器而停止。另外，在最差的情况下，电动机的负载会增大，从而成为电动机故障的原因。 [0003] 作为给电流值收敛的时间带来影响的要素，例如认为有外部气体温度、润滑油的温度、输入至电动机的电压或者频率等。所以，在这些要素中，以电流值的收敛时间延长的低温、低电压时的电动机的起动时间为基准，将所有条件下的星时间设定为相同时间。 [0004] 但是，若以低温、低电压时的起动时间为基准将所有条件下的星时间设定为相同时间，则起动时间不会对于各种环境条件都适当，需要始终确定的起动时间。所以，电动机的转速稳定的时间(电流值收敛的时间)会根据温差而变动，例如即使在高温时那样转速的稳定变快的情况下，起动也耗费时间。 [0005] 另一方面，在意外低温的情况下不能起动，或者驾驶者不能得知是否能够完成电动机的起动(是否能够使电动机稳态运转)。 [0007] 但是，在专利文献1所记载的起动装置中，驾驶者不能利用各种温度(外部气温、油温等)得知实际上是否能够完成电动机的起动。另外，需要旋转编码器等马达转速检测装置、检测马达的电流值的电流检测单元，由于安装这些装置，因此制造成本增加。 [0008] 专利文献专利文献1：日本特开2008-144602号公报。 发明内容[0009] 本发明欲解决的问题本发明能够利用温度(外部气温、油温等)进行实际上是否能够完成起动的判断。在能起动的情况下，使星时间为对于每个温度适当的时间，从而对电动机的起动时间、排出空气供给时间进行优化。在进行优化的控制时需要对油回收器内温度等进行测定，但由于对于空气压缩机而言，在几乎所有的制品中作为一般控制都要测定油回收器内的温度，因此制造成本不会增大。 [0010] 用于解决问题的方案本发明的压缩机的起动装置包括：压缩机主体，具有吸入气体的吸入口、将从所述吸入口吸入并压缩的气体排出的排出口；油回收器，将由所述压缩机主体压缩的气体所包含的油分离并积存；给油线，将在所述油回收器积存的油供给至所述压缩机主体；电动机，驱动所述压缩机主体，所述压缩机的起动装置包括：星三角电路，能将所述电动机的一次线圈的各层的接线从星形接线切换为三角形接线，向所述电动机供给电流；温度测定单元，测定对所述压缩机主体进行润滑的油的温度；控制单元，在所述电动机起动时，基于由所述温度测定单元测定的油的温度，导出利用所述星形接线向所述电动机供给电流的时间即星时间，在经过所述星时间时，将所述星三角电路从所述星形接线切换为所述三角形接线。 [0011] 使利用星形接线向电动机供给电流的时间根据油的温度为适当的时间，从而能够对利用三角形接线的电动机的起动时间和排出空气供给时间进行优化。 [0013] 作为另一方案，例如也可以是：所述温度测定单元是测定所述油回收器内的油的温度的油回收器温度传感器。 [0014] 由于油回收器内的油的温度在几乎所有的压缩机中都作为一般控制来测定，因此不需要向压缩机追加部件，能够防止制造成本的增加。 [0015] 优选的是所述控制单元基于所述星时间，算出从向所述电动机供给电流开始、到从所述压缩机主体排出的气体的压力到达预定压力为止的时间即排出空气供给时间，包括显示所述排出空气供给时间的显示单元。 [0016] 优选的是还包括显示单元，在由所述温度测定单元测定的油的温度低于所述电动机的能运转温度时，使用户得知所述电动机不能起动。 [0017] 利用上述构成，用户能够得知压缩机的电动机不能起动的状况。 [0018] 优选的是所述压缩机包括加热所述油回收器的加热单元，所述控制单元：在由所述温度测定单元测定的油的温度低于所述电动机的能运转温度且所述电动机不能起动时，利用所述加热单元来加热所述油回收器，在所述油的温度成为所述电动机的能运转温度以上时，停止所述加热单元。 [0019] 利用上述构成，即使在低温，压缩机不能起动的寒冷地带等，也能够以与油的温度相应的时间将电动机起动并运转。 [0020] 优选的是所述压缩机具有测定供给至所述电动机的电流值的电流值测定单元，所述控制单元在由所述电流值测定单元测定的电流值到达预先确定的收敛时的电流值的时刻、以及经过所述星时间的时刻中较早的时刻，将所述星三角电路从所述星形接线切换为所述三角形接线。 [0021] 利用上述构成，由于不仅能够根据油的温度来预先确定星时间，而且能够在检测到电流值收敛的时刻切换为三角形接线，因此能够进一步对电动机的起动时间和排出空气供给时间进行优化。 [0022] 优选的是所述压缩机具有测定所述电动机的转速的转速测定单元，所述控制单元在由所述转速测定单元测定的转速到达预先确定的收敛时的转速的时刻、以及经过所述星时间的时刻中较早的时刻，将所述星三角电路从所述星形接线切换为所述三角形接线。 [0023] 利用上述构成，由于不仅能够根据油的温度来预先确定星时间，而且能够在检测到转速收敛的时刻切换为三角形接线，因此能够进一步对电动机的起动时间和排出空气供给时间进行优化。 [0024] 优选的是一种压缩机的起动方法，所述压缩机包括：压缩机主体，具有吸入气体的吸入口、将从所述吸入口吸入并压缩的气体排出的排出口；电动机，驱动所述压缩机主体；星三角电路，能将所述电动机的一次线圈的各层的接线从星形接线切换为三角形接线，向所述电动机供给电流，在所述压缩机的起动方法中，测定对所述压缩机主体进行润滑的油的温度，在所述电动机起动时，基于由所述温度测定单元测定的油的温度，导出利用所述星形接线向所述电动机供给电流的时间即星时间，在经过所述星时间时，将所述星三角电路从所述星形接线切换为所述三角形接线。 [0026] 图1是包括本发明的第1实施方式的起动装置的空气压缩机的概要图和框图。 [0027] 图2是用于起动图1的电动机的流程图。 [0028] 图3是包括本发明的第2实施方式的起动装置的空气压缩机的概要图和框图。 [0029] 图4是用于起动图3的电动机的流程图。 [0030] 图5是用于起动本发明的实施方式的电动机的变型例的流程图。 [0031] 图6是用于起动本发明的实施方式的电动机的其他变型例的流程图。 [0032] 图7是示出直到电动机的转速收敛所需的时间的图表。 [0033] 图8是示出以星形接线流过的电流和以三角形接线流过的电流与时间的关系的图表。 具体实施方式[0034] 下面，根据附图说明本发明的实施方式。 [0035] 图1示出包括本发明的第1实施方式的起动装置48的空气压缩机1。本发明的压缩机是螺杆式的空气压缩机1，利用在内部流动的油来进行润滑、冷却。如图1所示，空气压缩机1包括压缩机主体10和油回收器28。 [0037] 在与吸入口13连接的吸入流路14设有调整通过吸入流路14的气体的流量的吸入调整阀15，调整吸入调整阀15的开度从而调整吸入的流量。在空气压缩机1的负载运转时，吸入调整阀15的开度为全开并吸入气体。与排出口17连接的排出流路18将压缩机主体10的排出口17与油回收器28连通。 [0038] 螺杆转子20由一对阴阳转子构成，一个转子与在转子外壳11上附加设置的电动机21的电动轴22连接。电动轴22被设在转子外壳11的吸入侧轴承25支撑。螺杆转子20的排出侧的旋转轴23被设在转子外壳11的排出侧轴承26支撑。 [0039] 用电动机21使螺杆转子20旋转，从而将从吸入流路14经由吸入口13供给的气体用螺杆转子20压缩，作为高压气体经由排出口17排出至排出流路18。此外，螺杆转子20在通常的运转时以一定转速运转。 [0040] 油回收器28包括：从包含自排出流路18流入的油组分的压缩气体将油分离的油分离元件29；将被油分离元件29分离且由于自重而滴下的油积存的油积存部30。此外，分离出油的压缩气体从与油分离元件29连通的供给管31经由后冷却器32调整为期望的温度后，供给至未图示的气体供给目标。另外，在油积存部30回收的油经由将油积存部30与压缩机主体10连通的油流路33被引导至转子外壳11内。 [0041] 油流路33包括给油线34和油移动线40。给油线34的一端与油回收器28连通，另一端侧分岔为3条子给油线35、36、37。第1子给油线35的端部与容纳吸入侧轴承25的壳体连通。第2子给油线36的端部经由油流入端口38与转子室11a的内侧连通，油流入端口38与螺杆转子20的轴向近似中央部对应地设在转子室11a。第3子给油线37的端部与容纳排出侧轴承26的壳体连通。 [0042] 油移动线40的一端与容纳排出侧轴承26的壳体连通，另一端经由设在油流入端口38的附近的连通端口41与转子室11a的内侧连通。 [0043] 此外，在本发明的实施方式的给油线34设有油冷却器70，为了防止压缩机起动后的通常运转时的油的温度(给油温度)升高。另外，在给油线34连接有旁路线75，旁路线75将油冷却器70的上游侧的分岔点71与下游侧的合流点73连结。进一步，设有至少1个阀单元，用于变更流过分岔点71与合流点73之间的给油线34的油量、和流过旁路线75的油量。在本实施方式中，阀单元由配设在分岔点71的三通阀76构成。三通阀76在本发明的空气压缩机1的起动时，换言之电动机21启动(星启动)时，使油流过旁路线75(油量的旁路线侧比率实际上为100％)，避开给油线34(油量的给油线侧比率实际上为0％)地进行工作。但是，三通阀76在通常运转时，使油流过给油线34地进行工作。 [0044] 阀单元只要变更经由油冷却器70供给至转子室11a的油量、不经由油冷却器70供给的油量即可，对其构成、数量和设置地点没有特别限定。例如，三通阀也可以配设在合流点73而不配设在分岔点71。另外，阀单元也可以由三通阀、调整流过分岔点71与合流点73间的供给线34的油量的电磁阀(未图示)构成。另外，也可以代替这些三通阀，在分岔点71与合流点73间的给油线34和旁路线75设有各个电磁开关阀等开关阀。在使用开关阀的情况下，在本发明的空气压缩机1起动时，各开关阀使油流过旁路线75，避开给油线34地进行工作。即，在电动机21启动(星启动)中，旁路线75的开关阀为开状态，给油线34的开关阀为闭状态。 [0045] 在压缩机主体10连接有起动装置48、经由起动装置48的操作面板(显示单元)54。起动装置48包括电源49、星三角电路50、给油线温度传感器(温度测定单元)51、控制装置(控制单元)52。 [0046] 星三角电路50与电源49和控制装置52和电动机21连接。星三角电路50将来自电源49的电力供给至电动机21。另外，星三角电路50利用来自运转开关(未图示)的信号作为星形接线将电动机21启动(星启动)，基于来自控制装置52的信号将电动机21的各相的接线从星形接线(星启动的状态)切换为三角形接线(三角起动的状态)。 [0047] 给油线温度传感器51安装在第2子给油线36，测定第2子给油线36的温度。此外，在本实施方式中，给油线温度传感器51安装在第2子给油线36，但只要能测定给油线的温度就不限于此。给油线温度传感器51例如也可以安装在第1子给油线35或者第3子给油线37中。由于油在这些子给油线35、36、37的内部循环，因此利用给油线温度传感器51间接地测定油的温度。 [0048] 与给油线温度传感器51连接的控制装置52基于由给油线温度传感器51测定的第2子给油线36的温度，判断是否能够起动(三角起动)电动机21，在不能起动的情况下，将这一事实的信号发送至操作面板54。另外，控制装置52基于由给油线温度传感器51测定的第2子给油线36的温度，向星三角电路50发送从星形接线切换为三角形接线这一事实的信号。控制装置52进一步算出排出空气供给时间，将算出的值发送至操作面板54。排出空气供给时间是指基于后述星时间算出的，从向电动机21供给电流开始起、到从压缩机主体10排出的气体的压力到达预定压力的时间。 [0049] 操作面板54是具有配设在中央的节段显示方式的液晶面板的已知的面板。操作面板54与控制装置52连接，基于来自控制装置52的信号显示电动机21不能起动这一错误，并且显示排出空气供给时间。 [0050] 下面，说明对压缩机主体10的内部润滑的油的润滑路径。 [0051] 从压缩气体分离并积存在油积存部30的油经由给油线34供给至压缩机主体10。从给油线34向第1子给油线35引导的油供给至吸入侧轴承25。从给油线34向第2子给油线36引导的油经由油流入端口38供给至转子室11a。从给油线34向第3子给油线37引导的油供给至排出侧轴承26。 [0052] 供给至排出侧轴承26、对排出侧轴承26润滑并冷却后的油被油移动线40引导，经由连通端口41供给至转子室11a。供给至转子室11a、对转子室11a润滑并冷却之后的油以及供给至吸入侧轴承25、对吸入侧轴承25润滑并冷却之后的油与压缩气体一起从排出口17经由排出流路18引导至油分离元件29。被油分离元件29收集的油滴下到下方，返回至油积存部30。 [0053] 接下来，说明电动机21的动作，但由于稳态动作是以往已知的，因此省略说明，仅说明起动动作。 [0054] 首先，将未图示的运转开关接通，如图2的流程图所示，利用星形接线来启动电动机21。在步骤S1中，利用给油线温度传感器51来测定第2子给油线36的温度。在步骤S2中，控制装置52判断测定的第2子给油线36的温度是否是电动机21能够起动并运转的温度(预先确定的能运转温度)以上。如果第2子给油线36的温度低于能运转温度，那么前进至步骤S3，利用来自控制装置52的信号在操作面板54上显示电动机21不能运转这一错误。由此，用户能够得知不能起动空气压缩机1的电动机21这样的状况。然后，电动机21停止。 [0055] 如果第2子给油线36的温度是电动机21的能运转温度以上，那么前进至步骤S4。在步骤S4中，控制装置52基于第2子给油线36的温度，导出并设定利用星形接线向电动机21供给电流的时间(星时间)，即从星形接线切换为三角形接线的时间。在第1实施方式中，星时间基于预先确定的向压缩机给油的油的温度与星时间的关系导出，若第2子给油线36的温度、即油的温度高，则设定得短；若第2子给油线36的温度低，则设定得长。 [0056] 然后，前进至步骤S5，控制装置52算出排出空气供给时间。在步骤S6中，利用来自控制装置52的信号，在操作面板54上显示利用星形接线继续电动机21的启动的时间和排出空气供给时间。在步骤S7中，控制装置52计测是否经过了星时间。如果没有经过则等待。如果经过了则前进至步骤S8，利用来自控制装置52的信号，星三角电路50从星形接线切换为三角形接线，电动机21起动并移至稳态运转。 [0057] 如上所述，使星时间根据油的温度而成为适当的时间，从而能够对利用三角形接线的电动机21的起动时间和排出空气供给时间进行优化。 [0058] 图3示出包括本发明的第2实施方式的起动装置61的空气压缩机1，但与图1的第1实施方式相同的要素标注相同的附图标记并省略说明。 [0059] 该起动装置61包括与控制装置52连接的油回收器温度传感器62。油回收器温度传感器62安装在油回收器28上，测定积存在油积存部30的油的温度。此外，由于油回收器28内的油的温度在几乎所有的压缩机中都作为一般控制来测定，因此不需要为了控制起动装置61而新追加油回收器温度传感器62，能够防止制造成本的增加。油积存部30具有回收器加热器(加热单元)63，油积存部30被该回收器加热器63加热。回收器加热器63与控制装置52连接。 [0060] 接下来，说明电动机21的起动动作。 [0061] 首先，将未图示的运转开关接通，如图4的流程图所示，利用星形接线来启动电动机21。在步骤S11中，利用油回收器温度传感器62来测定在油积存部30(油回收器28)的内部积存的油的温度。 [0062] 在步骤S12中，控制装置52判断测定的油的温度是否是电动机21能够起动并运转的温度以上。如果油的温度低于能运转温度，则前进至步骤S13，控制装置52检测是否连接了回收器加热器63，判断在油回收器28是否安装了回收器加热器63。此外，在第2实施方式中，说明了油回收器28具有回收器加热器63的构成，但假设在忘记回收器加热器63的安装情况时，作为未安装回收器加热器63，前进至步骤S14。在步骤S14中，在利用来自控制装置52的信号操作面板54上显示电动机21不能运转这一错误。然后，电动机21停止。 [0063] 在油回收器28安装有回收器加热器63的情况下，前进至步骤S15，控制装置52将回收器加热器63的电源接通。然后，在步骤S16中，再次利用油回收器温度传感器62测定在油积存部30的内部积存的油的温度，控制装置52判断测定的温度是否是电动机21能够运转的温度以上。如果测定的温度低于电动机21能够运转的温度，则等待。 [0064] 如果测定的温度是电动机21能够运转的温度以上，则前进至步骤S17，控制装置52将回收器加热器63的电源断开。接下来，在步骤S12中，控制装置52与判断为测定的油的温度是电动机21能够运转的温度以上的情况同样，前进至步骤S18。在步骤S18中，控制装置52基于油回收器28内的油的温度，导出并设定星时间，即从星形接线切换为三角形接线的时间。在第2实施方式中，星时间的导出和设定与第1实施方式同样。 [0065] 然后，前进至步骤S19。此外，由于从步骤S19到步骤S22的流程与图2所示的第1实施方式的从步骤S5到步骤S8的流程相同，因此省略说明。这样，在油回收器28安装回收器加热器63，从而即使在低温、空气压缩机1不能起动的寒冷地带等，也能够以与油的温度相应的时间将电动机21起动并使空气压缩机1运转。 [0066] 本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变型。 [0067] 在上述第1实施方式中，测定第2子给油线36的温度，基于该温度导出从星形接线切换为三角形接线的时间，但不限于此。 [0068] 例如，也可以在第1实施方式的起动装置48设有已知的电流测定单元(未图示)，来测定供给至电动机21的电流值。而且，如变型例的图5的流程图所示，将未图示的运转开关接通，利用星形接线来启动电动机21。在步骤S31中，由电流测定单元测定供给至电动机21的电流值。然后，前进至步骤S32，控制装置52判断测定的电流值是否是收敛时的电流值。如果电流值不是收敛时的电流值则等待，如果电流值是收敛时的电流值则前进至步骤S35。 [0069] 另一方面，在前进至步骤S31的同时，前进至步骤S33，利用给油线温度传感器51来测定第2子给油线36的温度，前进至步骤S34。在步骤S34中，控制装置52基于第2子给油线36的温度，导出并设定星时间。变型例的星时间及其导出和设定与第1实施方式同样。然后，在步骤S35中，控制装置52计测是否经过了星时间。如果没有经过则等待。如果经过了则前进至步骤S36。 [0070] 在步骤S36中，控制装置52检测步骤S32的电流值成为收敛时的电流值的时刻、以及步骤S35的星时间经过的时刻之中较早的时刻，前进至步骤S37。然后，在步骤S37中，利用来自控制装置52的信号，星三角电路50从星形接线切换为三角形接线，电动机21起动并移至稳态运转。此外，作为对直到电流值收敛所需的时间带来影响的要素，可以例举外部气体温度、油的温度等温度、输入至电动机21的电压、频率等。 [0071] 这样，由于不仅能够根据第2子给油线36的温度来预先确定星时间，而且能够在检测到电流值收敛的时刻切换为三角形接线，因此能够进一步对起动时间和排出空气供给时间进行优化。 [0072] 作为又一变型例，在第1实施方式的起动装置48也可以设有测定电动机21的转速的已知的转速测定单元(未图示)。而且，如另一变型例的图6的流程图所示，将未图示的运转开关接通，利用星形接线来启动电动机21。在步骤S41中，利用转速测定单元测定电动机21的转速。然后，前进至步骤S42，控制装置52判断测定的转速是否是收敛时的转速。如果转速不是收敛时的转速则等待，如果转速是收敛时的转速则前进至步骤S46。 [0073] 另一方面，在前进至步骤S41的同时，前进至步骤S43，利用给油线温度传感器51来测定第2子给油线36的温度，前进至步骤S44。在步骤S44中，控制装置52基于第2子给油线36的温度，导出并设定星时间。其他变型例的星时间及其导出和设定与第1实施方式同样。然后，在步骤S45中，控制装置52计测是否经过了星时间。如果没有经过则等待。如果经过了则前进至步骤S46。 [0074] 在步骤S46中，控制装置52检测步骤S42的转速收敛时的时刻、以及步骤S45的星时间经过的时刻中较早的时刻，前进至步骤S47。然后，在步骤S47中，利用来自控制装置52的信号，星三角电路50从星形接线切换为三角形接线，电动机21起动并移至稳态运转。 此外，直到转速收敛所需的时间(达到额定的时间)在经由第2子给油线36间接地测定的油的温度高的情况下短，在油的温度低的情况下长(参照图7)。 [0075] 这样，由于不仅能够根据第2子给油线36的温度来预先确定星时间，而且能够在检测到转速收敛的时刻切换为三角形接线，因此能够进一步对起动时间和排出空气供给时间进行优化。 [0076] 此外，本发明的星时间可以是上述实施方式和变型例这样的，预先确定向压缩机给油的油的温度与星时间的关系，导出与油的温度唯一对应的值(星时间)；也可以是将向压缩机给油的油的温度与星时间的关系数学式化，基于以油的温度为参数的数学式而导出(算出)唯一对应的值(星时间)。 |
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