作为在螺杆式压缩装置中使用的压缩机主体，经由定时齿轮机构 使一对螺杆转子相互连接，并且，通过非接触方式而且在不须加油状 态使一对螺杆转子同步旋转的不加油式螺杆压缩机以及在给相互啮合 的一对螺杆转子供油的同时使其相互旋转的油冷式螺杆压缩机已众所 周知。
使用不须加油式的螺杆压缩机的例子已在特开平6-18584号公报 中被记载。该公报中记载的压缩机在压缩机的吸入空气通道中设置了 吸入节气阀，在从作为压缩机的排气通道的单向阀的上游一方的管道 途中配置了从单向阀的最初一方的空气配管打开压缩空气的放气阀。 并且，在全负荷运转时打开吸入节气阀，同时封锁放气阀。另外，随 着负荷一方的空气使用量的减少，排出压力上升，并且，当压力检测 器检测到上限压力时，封锁吸入节气阀，同时，打开放气阀。
另一方面，使用反向器驱动电动机运转油冷式螺杆压缩机的例子 在特开平9-287580号公报中被记载。在该公报中，对于作为定额输出 时的排气量的标准排气量，在使用空气量从30％到100％的压缩机的 运转范围使用反相器控制压缩机的旋转次数。而且，当使用空气量在 排出空气量的30％以下并且排出压力达到设定压力时，以旋转次数控 制时的设定下限旋转速度继续运转螺杆压缩机。与此同时，封锁吸入 节气阀并减小排出压力，切换成无负荷运转。
在上述以往的无供油式螺杆压缩机中，存在着在空气等工作气体 中没有混入油等的优点，但由于没有使用反相器，因此难以任意调整 压缩机的旋转速度。
另一方面，在上述以往的油冷式螺杆压缩机中，由于使用了反相 器，因而能调整压缩机的旋转速度，但由于在工作气体中混入润滑油 或冷却油，因此有必要在压缩后将混入的油进行分离。
因此，人们考虑到把在油冷式螺杆压缩机中使用的反相器应用于 无供油式压缩机，因而使工作气体的净化和压缩机的可变速运转的双 方成为可能。但是，为了将无供油式螺杆压缩机的排出压力保持在标 准压力，即使只采用反相器也有这样的危险，即在压缩机的低旋转速 度范围，内部空气泄漏量对排出空气量之比增大的结果，将使在上游一 方泄漏的空气在压缩机的压缩室内被再压缩。如果产生这样的现象， 那么压缩空气的温度会上升，并且，在低于某一旋转速度时，运转压 缩机将变得困难起来。
另外，在以标准压力运转的压缩机中，成为压缩机的耐用极限温 度的排出压力的上限值和标准压力的容裕度非常小，因此在控制旋转 速度时有超过上限压力的危险。

本发明的目的在于，在螺杆压缩装置中，减小在低负荷运转中切 换成无负荷运转时的动力消耗。
为达到上述目的，本发明的第1个特征是，在具备具有一对阴阳 转子的螺杆式压缩机，驱动该压缩机并用反相器控制的电动机，检测 从螺杆压缩机排出的工作气体的压力的压力检测设备，以及控制把用 压缩机压缩的工作气体放到大气中的放气阀的螺杆压缩装置中，设置 控制电动机和放气阀的控制设备，该控制设备在需要一方的消耗空气 量和压缩机的定额排出量之比大于预定的设定值的运转点通过反相器 控制电动机的旋转频率，如果在设定值以下就将电动机的旋转频率保 持在固定值，在压力检测设备检测的压力达到设定上限压力后控制放 气阀并将工作气体放到大气中，在工作气体的压力达到上限压力后， 再降低电动机的旋转频率。
并且，在该特征中，控制设备控制放气阀和电动机，以便若工作 气体的压力成为设定上限压力，就从放气阀将工作气体放到大气中， 同时，降低电动机的旋转频率；该特征设置了控制吸入到压缩机中的 工作气体量的吸入节气阀，并且如果消耗空气量在消耗空气量比的设 定值以下，该控制设备就控制电动机，以便关闭吸入节气阀，同时从 放气阀将工作气体放到大气中，之后，再降低电动机的旋转频率；也 可以设置与放气阀并列，工作压力比该放气阀低的其它放气阀。
为达到上述目的的本发明的第2个特征是，作为具备使用具有反 相器的电动机所驱动的螺杆压缩机和检测从该压缩机排出的工作气体 的压力的压力检测设备的螺杆压缩装置的运转方法，当需要一方的消 耗空气量比预定的设定值大时，就通过反相器控制电动机的旋转频率， 如果消耗空气量在该设定值以下时，就使电动机的旋转频率保持在固 定值，如果在该状态中，压力检测设备检测的压力达到设定上限压力， 那么就控制放气阀，将工作气体放到大气中，在放气的同时，再降低 电动机的旋转频率。
而且，在该特征中，如果工作气体的压力成了设定上限压力，就 从放气阀将工作气体放到大气中，同时，降低电动机的旋转频率；该 特征中设置了控制吸入压缩机的工作气体量的吸入节气阀，如果消耗 空气量在设定值以下，那么也可以关闭吸入节气阀，同时从放气阀将 工作气体放到大气中，之后，再降低电动机的旋转频率。
为达到上述目的的本发明的第3个特征是，作为具备使用具有反 相器的电动机驱动的螺杆压缩机和检测从该压缩机排出的工作气体的 压力的压力检测设备的螺杆压缩装置的运转控制方法，如果消耗空气 量成了低于预定的设定值，那么就将电动机的旋转频率保持在第1旋 转频率，并在该状态下，在压力检测设备检测的压力达到设定上限压 力之后，将电动机的旋转频率控制在比第1旋转频率更低的第2旋转 频率。
在该特征中，当电动机被保持在第1旋转频率时，如果压力检测 设备检测的压力达到设定上限压力，那么就将使用压缩机压缩的工作 气体放到大气中；当电动机使用第2旋转频率运转时，在消耗空气量 返回到设定值之前，使电动机以比第2旋转频率更高的频率运转；在 使电动机以第2旋转频率运转的同时，将工作气体放到大气中时，也 可以将电动机减速直到下限频率，并且，在消耗空气量直到成为设定 值之前保持该状态，以后如果返回到设定值，就将电动机加速直到第 1旋转频率后停止放气。
附图说明
图1是表示涉及本发明的螺杆压缩机的一个实施例的全部构成的 模式图；
图2是说明对排出空气量比的排出压力和电动机的旋转速度的关 系的(曲线)图；
图3是说明排出空气量比和消耗动力比的关系的(曲线)图；
图4和图5是表示涉及本发明的螺杆压缩装置的其它实施例的全 部构成的模式图；
图6是说明涉及本发明的反相器驱动型无供油式螺杆螺杆压缩机 的排出压力和电动机的旋转速度的变化的(曲线)图。

以下，根据图纸说明本发明的几个实施例。图1是涉及本发明的 螺杆压装置的一个实施例的图，是它的全部构成图。在图1中，螺杆 压缩机10具备用反相器驱动电动机48运转的无供油式的螺杆压缩机 12。压缩机机壳14被固定在齿轮箱16上。在机壳14内分为空气通道 18，压缩室20以及齿轮室22。空气通道18的端部连接着吸入过滤器 24。
在压缩机12的压缩室20内，作为工作气体的大气经由吸入过滤 器24和空气通道18被引入。在压缩室20内，装有以非接触状态自由 旋转的阴转子26和阳转子28的螺杆转子对。阴转子26经由旋转轴 30被连接到定时齿轮机构32。阳转子28经由旋转轴34被连接到定时 齿轮机构36。定时齿轮机构32和定时齿轮机构36相互啮合。
在与旋转轴34相反一方设置的阳转子28的旋转轴38的轴端上， 安装着小直径齿轮40。该齿轮40与大直径齿轮42啮合。齿轮42被 固定在旋转轴44的中心，在该旋转轴44的一端固定着安装传送带46 的皮带轮。传送带46用电动机48驱动。在与旋转轴44的传送带46 安装一方相反的一方安装着齿轮50。齿轮50和齿轮52啮合。在齿轮 52被安装的轴54的一端连接着油泵56。
电动机48是三相感应电动机，使用反相器88控制旋转速度。若 电动机48被旋转驱动，那么电动机48的旋转驱动力按照传送带46、 旋转轴44、齿轮42、44、旋转轴38的顺序被传送到转子28。若在阳 转子28端部设置的定时齿轮36与阳转子28一起旋转，由于在与该定 时齿轮36啮合的阴转子26中设置的定时齿轮32旋转，因此阴转子26 与阳转子28同步旋转。由于设置了定时齿轮32、36，因此阴转子26 和阳转子28有可能在无供油状态而且在非接触状态下旋转。
在阴转子26和阳转子28的各自外围一方形成沟槽，工作气体经 该沟槽流动。若阴转子26和阳转子28相互旋转，则由该沟槽形成的 工作气体通道内引入的空气被顺次压缩。被压缩的空气从排出口58被 排出。从排出口58排出的压缩空气的压力是0.69MPa，其温度为350℃ 左右。
再者，使用轴承60自由旋转地轴支承着各旋转轴30，34，38。 而且，在各旋转轴30，34，38的旋转中，设置着阻止油进入到压缩室 20内的封轴装置62。另外，在各齿轮32，36，40，42，50，52内， 齿轮箱16内的油经过油冷却器64和油过滤器66由油泵提供。
压缩机12的排出口58中，连接着排出空气配管68。排出空气配 管68的管道一端与负荷一方的未图示的空气箱连接。在排出空气配管 68的管道途中设置着一次冷却压缩空气的预冷却器70，以及将在预冷 却器70中被冷却的压缩空气再二次冷却的后冷却器72。在预冷却器70 和后冷却器72之间的管道中，设置着阻止空气返回的单向阀74。在 预冷却器70和单向阀74之间的排出空气配管68中形成分支部分，由 分支部分分支的分支配管76的管道一端设置着放气电磁阀78。在放 气电磁阀78中连接着放气消声器80。
在从后冷却器72的下游的排出空气配管68中，设置着检测排出 压力的压力传感器82和安全阀84。如果排出空气配管68内的压力变 成喷出压力，那么安全阀84就将排出空气配管68内的压缩空气释放 到大气中。压力传感器82的输出被输入到控制装置86。控制装置86 将压力传感器82检测的排出压力和设定压力或上限压力进行比较后将 响应比较结果的控制信号输出到反相器88。然后，如果压力传感器82 的检测压力达到上限压力，就输出打开放气电磁阀78的指令。
反相器88具备把从三相交流电源供给的三相交流变换成直流的转 换器部分和把转换器部分的输出再变换成三相交流的反相器部分。然 后，根据从控制装置86送来的控制信号，转换器部分和反相器部分的 各转换元件进行转换操作。按照各转换元件的转换定时，控制输出频 率和输出电压。若反相器88的输出频率发生变化，那么对应于输出频 率的电动机48的旋转速度也发生变化。因此，反相器88和控制装置 86一起根据压力传感器82的检测输出控制电动机48的旋转速度。
按照图2和图3说明涉及这样构成的本实施例的螺杆压缩机12的 运转控制方法。其概略情况是，从压缩机12排出的空气量将标准空气 量时的排出空气量作为100％的排出空气量，控制电动机48的旋转速 度，使压缩机12的排出空气量发生变化直到标准空气量的35％的排 出空气量。这时，将排出空气的压力设定为恒定。当把压缩机12的排 出空气量控制在标准空气量的35％以下时，将电动机48的旋转速度 设定为在标准空气量的35％的排出空气量时的旋转速度。然后打开放 气电磁阀。以下说明这种详细情况。
使用压力传感器82检测的输出监视螺杆压缩机12的负荷状态。 另外，在排出空气配管68的管道一端，连接着未图示的空气箱。当压 缩机排出从标准排出空气量(＝消耗空气量)的35％到100％范围的空 气量时，根据压力传感器82检测的压力，控制装置86和反相器88能 使电动机48的旋转速度从低速一方设定频率f1到最大频率fmax的范 围变化。由此在旋转次数上控制电动机以便使压缩机12的排出压力成 为设定压力P0，例如0.69MPa。由于在旋转次数上控制了电动机，因 此即使由负荷所消耗的空气量变小，也能防止通过以一定旋转速度使 电动机48运转而使压缩机12的排出压力变得比设定压力P0更高的不 合适情况。
当消耗空气量变为标准空气量的35％以下时，使电动机48的旋 转频率保持在固定压力控制的低速一方的设定频率f1。原因是，即使 消耗空气量在消耗空气量比(用使用排出空气量去除消耗空气量的值) 中变成了35％以下的低负荷范围，如果使压力变为原封不动那样地降 低旋转速度，那么内部空气泄漏量对在压缩机12内排出空气量之比增 大，被泄漏的空气在压缩室20内被再压缩，从而压缩机12内的温度 升高。
因此，在本实施例中，如图2所示，如果以低速一方设定频率f1 运转电动机，并且排出压力达到上限压力P1(0.71MPa)，那么将放气 电磁阀从闭阀状态变为开阀状态。如果放气电磁阀78打开，则由于排 出压力被减小，压缩室20内的温度就下降。将这一状态叫做无负荷运 转。当继续无负荷运转的结果使消耗空气量变为35％的消耗空气量比 时，就会使电动机48的旋转频率变更到比低速一方设定频率f1更高 的频率。
若依据本实施例，由于进行无负荷运转，所以，如在图3的特性 B中所示那样，能够减少消耗动力。此外，在图3的特性A中表示的 是不进行旋转次数控制的无供油式螺杆压缩机的消耗动力特性。如从 图3明确地所示那样，本实施例的方式与以往方式比较，能够使消耗 动力比降低15％以上。
当打开放气阀78从而转移到无负荷运转时，将电动机48的旋转 频率从低速一方的设定频率f1再下降直到下限频率f0。把它叫做2阶 段减速控制的无负荷运转。如果使用该2阶段减速控制，那么就能获 得在图3中特性C所示的特性，并且与特性B相比使无负荷运转时的 消费动力再降低。
若进行2阶段减速控制的无负荷运转，并且消耗空气量比为0％ 时，对于以特性A表示的以往方式将变为大约1/4的消耗动力，与借 助以特性B中所表示的1阶段减速控制的无负荷运转时相比变为大约 1/2的消耗动力。
这样，在本实施倒中，当以低速一方设定频率f1运转电动机48 时，如果排出压力超过上限压力P1。就打开放气电磁阀78而进行无 负荷运转，因此能抑制压缩室20内的温度变高。另外，能降低消耗动 力。通过将电动机48的旋转频率设定为从低速一方设定频率f1下降 到下限频率f0的2阶段减速控制，就能够再降低在无负荷运转时的消 耗动力。另外，在低负荷范围，若进行压缩机的减速运转，就能减少 吸入空气量，并且在螺杆压缩机12的入口一方不设置吸入节气阀，就 能进行2阶段减速控制。
图4中示出本发明的其它实施例。本实施例与图1中所示的实施 例相不同的是，设置了吸入节气阀，并在吸入节气阀一方设置了放气 阀。将和压缩机12的机壳14形成一体的机壳90连接到吸入过滤器24， 在机壳90内配置着吸入节气阀92和放气阀94。并且，吸入节气阀92 和放气阀94经由连接轴96相互连接。结果，使吸入节气阀92和放气 阀94相互联动并能开闭。另外，设置了三方电磁阀96，98，100，并 经由过滤器102从后冷却器72的下游一方的排出空气配管68取回压 缩空气。经由三方电磁阀96，98，100将该压缩空气供给机壳90内的 吸入节气阀92的下游一方、吸入节气阀92和放气阀94之间、以及放 气阀94的上游一方，并作为各阀92、94的驱动源被使用着。
再有，控制装置控制着三方电磁阀96、98、100的开闭。放气阀 94被连接到配管76。为了将经过放气阀94的压缩空气释放到大气中， 在机壳90中设置着放气消声器104。
在本实施例中，在消费空气量是从标准排出空气量的35％到100％ 的场合，打开吸入节气阀92，并通过放气阀94关闭配管76的管道一 端。再者，在图4中，表示关闭吸入节气阀92，打开了放气阀94的 状态。为了将排出压力维持在设定压力P0，在旋转次数上控制驱动压 缩机12的电动机。
当消耗空气量变为标准空气量的35％以下时，将电动机48的旋 转频率保持在低速一方设定频率f1。在该状态下，如果排出压力达到 了上限压力P1，那么就关闭吸入节气阀92。与此同时，打开放气阀94 后减小排出压力。其后，将电动机48的旋转频率下降到下限频率f0。 若依据本发明，在低负荷范围，转换到无负荷运转，因此能降低压缩 机20内的温度。另外，能够减少无负荷运转时的消耗动力。
其次，在图5中再示出本发明的其它实施例。与图1中表示的实 施例不同的是设置了与第1放气电磁阀78并列的第2放气电磁阀106。 此外，第2放气电磁阀106被设置在比配管78的管道直径更小的配管 108的管道途中。控制装置86控制第2放气电磁阀106的开闭动作。
第2放气电磁阀106与运转状态和电动机的旋转频率无关，它以 比安全阀84的喷出压力更低的压力放气。若将放气阀106的放气压力 定为P3，则该放气压力P3被设定等于图2中表示的上限压力P1或者 比上限压力P1更大，而比安全阀84的喷出压力P4更低。
第2放气阀106在排出空气配管86内的排出压力增高、安全阀84 工作之前，即以低于标准排出空气量放气。因此，启动时等排出一侧 的机器(负荷)的阀门在全关闭状态中，即使在发生了压力急剧上升 的场合，由于放气阀106被打开，因此从后冷却器72的下游一侧的排 出空气配管68内的排出压力不会超过压力P3。另外，能使压缩室20 内的温度变为临界点以下。并且能使排出压力更少变动。
即使在本实施例中，也与图1表示的实施例相同，在低负荷范围， 打开电磁阀78后切换到无负荷运转，因此，使压缩室20内的温度降 低。另外能减少无负荷时的消耗动力。
接下来，使用图6说明将电动机48的旋转频率变为低速一侧设定 频率f1以后的压缩机的控制方法。如果消耗空气量变成标准排出空气 量的35％，那么就将电动机48的运转频率降低到低速一方的设定频 率f1后，保持该运转频率。由于消耗空气在减少，因此，在压力传感 器部分检测的排出压力从设定压力P0上升。
如果排出压力从设定压力P0(例如0.69MPa)上升到上限压力P1 (例如0.71MPa)，那么就打开设置在压缩机主体和单向阀之间的放气 电磁阀78，并使排出压力只减压0.1MPa。与此同时，将旋转频率从 低速一方的设定频率f1(例如30Hz)下降到下限频率f0(例如20Hz) 后实行无负荷运转。在无负荷运转中，将电动机的运转频率保持在下 限频率f0。如果排出压力下降到设定压力P0，那么在无负荷运转照旧 的同时将旋转频率增加到低速一方的设定频率f1。
如果变成了低速一方的设定频率f1，那么就关闭空气电磁阀78， 将排出压力保持在设定压力P0。这时，旋转频率从下限频率f0增速 到低速一方的设定频率f1的时间ΔT作为延时而产生。其结果是，排 出压力变成上限压力P1和从设定压力P0仅下降很少量压力的压力 (P0-ΔP)之间的压力。还有，这时的电动机的特性用特性D(实线) 表示。另外，压缩机主体的排出压力用特性G(点划线)表示，在压 力传感器部分检测的压力用特性F(实线)表示。
为了减少起因于延时的压力变动-ΔP，如图6的特性E所示，可 以控制电动机的运转频率。如果排出压力达到了上限压力P1，那么就 将旋转频率从低速一方设定频率f1减速到设定最低频率f0。之后，与 排出压力从上限压力P1下降到设定压力P0相对应，在无负荷运转照 旧的同时，增大旋转频率。这时，如果排出压力达到了设定压力P0， 那么就进行旋转频率变为低速一方设定频率f1那样的控制。如果这样 控制电动机的旋转次数，那么就能够丢掉电动机的旋转频率从设定最 低频率f0增加到低速一方设定频率f1之间产生的延时ΔT。另外由于 没有下降压力ΔP，因此，即使从无负荷运转转移到旋转次数控制，也 能够很容易地将排出压力控制在设定压力P0。
下面，说明在无供油式螺杆压缩机12的低速旋转时的供油情况。 在无供油式螺杆压缩机12中，如图1所示，使用电动机48的动力使 油泵56工作。并且，从油泵56向定时齿轮32，36和轴承60等提供 润滑油。又设置了封轴装置62以便使给轴承60供油的润滑油不进入 压缩室20内。在该封轴装置62的内侧，做出螺丝形状的沟槽，如果 转子26，28旋转，那么在封轴装置62内就产生压力，将润滑油压回。 在这样构成的本实施例中，如果电动机48的旋转次数下降，那么压缩 机12的旋转次数也下降，并且在封轴装置62内产生的压力和将油压 回的力也下降。
然而，当电动机48正以低速旋转时，如果向轴承60等润滑油部 位提供与负荷运转时相同压力的润滑油，那么就有封轴装置62的润滑 油的回压力变小并且在压缩室20内进入润滑油的危险。但是，若依据 本实施例，由于油泵56与电动机48联动旋转，当电动机48以低速运 转时，油泵56也能够变成低速运转状态，并能减少向轴承60等的供 油压力和供油量。因此，在低速运转时能够防止油进入压缩室20内。
在以上各实施例中，将低速一方设定频率设定在消耗空气量比为 35％时的值，但该频率不限于此，也可以通过考虑下限频率来决定。 另外，将工作气体作为空气，但不言而喻，作为空气以外的气体也能 得到同样的效果。
如以上所说明的那样，若依据本发明，由于将电动机的旋转次数 控制到低速一方设定频率，并原封不动地用低于该频率的消耗空气量 比将旋转频率保持在低速一方设定频率后放气，之后，做到用下限频 率运转，因此能够减少无负荷运转时的消耗动力。