JP5195199B2 - ターボ圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、汎用ターボ圧縮機における電動機駆動オイルポンプの回転数制御に関する。

従来、汎用ターボ圧縮機においては、図３に示すように、主電動機１０１により増速歯車１０２が駆動され、この増速歯車１０２により、羽根車１０３が駆動されるようになっている。また、増速歯車１０２により、主オイルポンプ１０４が駆動される。主オイルポンプ１０４は、オイルタンク１０５よりオイル（潤滑油）を吸い上げ、オイルクーラ１０６及びオイルフィルタ１０７を経由させて、増速歯車１０２を収納したギヤボックス内に供給する。

主電動機１０１の駆動は、圧縮機制御盤１０８より発せられる主電動機運転／停止指令にしたがって制御される。

一方、圧縮機制御盤１０８からは、補助オイルポンプ運転／停止指令が発せられる。この補助オイルポンプ運転／停止指令は、補助オイルポンプ１０９に送られる。補助オイルポンプ１０９は、補助オイルポンプ運転／停止指令にしたがって制御されて駆動し、オイルタンク１０５よりオイルを吸い上げ、オイルクーラ１０６及びオイルフィルタ１０７を経由させて、増速歯車１０２を収納したギヤボックス内に供給する。

補助オイルポンプ１０９は、主電動機１０１が待機状態にあり、羽根車１０３及び主オイルポンプ１０４が停止している状態において、ギヤボックス内にオイルを供給するためのものである。すなわち、主電動機１０１が待機状態であるとき、主オイルポンプ１０４によってはオイルが供給されない。この状態において主電動機１０１が始動すると、ギヤボックス内のオイルが不足した状態となるので、補助オイルポンプ１０９により、予め、ギヤボックス内にオイルを供給しておくのである。

そして、補助オイルポンプ１０９は、主電動機１０１が始動し、主オイルポンプ１０４によるオイル供給が十分な状態になったときに、停止される。

この汎用ターボ圧縮機において、補助オイルポンプ１０９は、設置場所に応じた電源周波数（５０Ｈｚ、または、６０Ｈｚ）に応じた一定の回転数で駆動され、オンオフ制御される。つまり、回転数の制御はなされない。そして、補助オイルポンプ１０９によるオイルの流量は、圧力調整弁１１０による手動調整によって調整されている。

なお、特許文献１には、圧縮機の電動機をインバータによって制御する構成が記載されている。

特開昭６３−２１３４３６号公報

ところで、前述のような従来の汎用ターボ圧縮機においては、補助オイルポンプ１０９のモータは、設置場所の電源周波数（５０Ｈｚ、または、６０Ｈｚ）に応じて、異なるものを使用しなければならない。モータの回転数は、電源の周波数に応じてきまってしまうからである。

また、補助オイルポンプ１０９のモータは、一定回転数で駆動するため、供給されるオイル（潤滑油）の量は一定となり、オイルの供給量（圧力）の調整は、圧力調整弁１１０による手動調整によってしか行えない。圧力調整弁１１０によってオイルの圧力を下げた場合には、補助オイルポンプ１０９によって送られたオイルの一部がオイルタンク１０５に戻されるので、その分の補助オイルポンプ１０９の動力が無駄になる。

また、主電動機１０１が起動されるときには、十分な潤滑油圧力を保持されている必要があるため、複数台のターボ圧縮機を並列的に制御している場合には、主電動機１０１が待機中であるターボ圧縮機の補助オイルポンプ１０９は、常に運転された状態となり、その分の動力が常に無駄になる。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであり、設置場所の電源周波数に依らずに、補助オイルポンプに共通のモータを使用することができ、補助オイルポンプによるオイルの供給量の調整が、動力を無駄にすることなく行え、また、複数台のターボ圧縮機を並列的に制御している場合にも、補助オイルポンプの動力が無駄にならないターボ圧縮機を提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係るターボ圧縮機は、以下の構成のいずれか一を有するものである。

〔構成１〕
主電動機によって増速歯車を介して駆動される羽根車と、主電動機によって増速歯車を介して駆動され、増速歯車に潤滑油を供給する主オイルポンプと、増速歯車に潤滑油を供給する補助オイルポンプと、主オイルポンプ及び補助オイルポンプによって供給される潤滑油の流量を検知する給油流量センサと、給油流量センサにより検知される潤滑油の流量に基づいて、補助オイルポンプを駆動するモータの回転数を、インバータを介して制御する制御手段とを備え、制御手段は、主電動機が待機状態であるときには、補助オイルポンプを駆動するモータを定格回転数よりも低い回転数で駆動させて増速歯車に潤滑油を供給し、主電動機に運転指令が出されると、補助オイルポンプを駆動するモータの回転数を定格回転数まで増速させ、主電動機が起動されると、補助オイルポンプを駆動するモータを停止させることにより、増速歯車に供給される潤滑油の流量が所望の流量になるように、補助オイルポンプを制御することを特徴とするものである。

〔構成２〕
構成１を有するターボ圧縮機を複数台備え、各ターボ圧縮機のそれぞれの主電動機及び補助オイルポンプを上位の制御手段によって制御するようにしたターボ圧縮機であって、上位の制御手段は、各ターボ圧縮機の主電動機が待機状態であるときには、各ターボ圧縮機の補助オイルポンプを駆動するモータを定格回転数よりも低い回転数で駆動させて各ターボ圧縮機の増速歯車に潤滑油を供給し、主電動機に運転指令が出されると、補助オイルポンプを駆動するモータの回転数を定格回転数まで増速させ、主電動機が起動されると、補助オイルポンプを駆動するモータを停止させることにより、増速歯車に供給される潤滑油の流量が所望の流量になるように、各ターボ圧縮機の補助オイルポンプをインバータを介して制御することを特徴とするものである。

構成１を有する本発明に係るターボ圧縮機においては、補助オイルポンプを駆動するモータの回転数をインバータを介して制御する制御手段は、主電動機が待機状態であるときには、補助オイルポンプを駆動するモータを定格回転数よりも低い回転数で駆動させて増速歯車に潤滑油を供給し、主電動機に運転指令が出されると、補助オイルポンプを駆動するモータの回転数を定格回転数まで増速させ、主電動機が起動されると、補助オイルポンプを駆動するモータを停止させることにより、増速歯車に供給される潤滑油の流量が所望の流量になるように、補助オイルポンプを制御するので、補助オイルポンプのモータは、電源周波数に依らずに共通のものを使用することができ、また、補助オイルポンプによるオイルの供給量の調整を、動力を無駄にすることなく行うことができる。また、主電動機が待機中であるときにも、補助オイルポンプによるオイルの供給量の調整を、動力を無駄にすることなく行うことができる。

構成２を有する本発明に係るターボ圧縮機においては、上位の制御手段は、各ターボ圧縮機の主電動機が待機状態であるときには、各ターボ圧縮機の補助オイルポンプを駆動するモータを定格回転数よりも低い回転数で駆動させて各ターボ圧縮機の増速歯車に潤滑油を供給し、主電動機に運転指令が出されると、補助オイルポンプを駆動するモータの回転数を定格回転数まで増速させ、主電動機が起動されると、補助オイルポンプを駆動するモータを停止させることにより、増速歯車に供給される潤滑油の流量が所望の流量になるように、各ターボ圧縮機の補助オイルポンプをインバータを介して制御するので、複数台のターボ圧縮機を並列的に制御している場合にも、補助オイルポンプによるオイルの供給量の調整を、動力を無駄にすることなく行うことができる。

すなわち、本発明は、設置場所の電源周波数に依らずに、補助オイルポンプに共通のモータを使用することができ、補助オイルポンプによるオイルの供給量の調整が、動力を無駄にすることなく行え、また、複数台のターボ圧縮機を並列的に制御している場合にも、補助オイルポンプの動力が無駄にならないターボ圧縮機を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係るターボ圧縮機の構成を示すブロック図である。

本発明に係るターボ圧縮機は、図１に示すように、主電動機１により増速歯車２が駆動され、この増速歯車２により、羽根車３が駆動されるようになっている。また、増速歯車２により、主オイルポンプ４が駆動される。主オイルポンプ４は、オイルタンク５よりオイル（潤滑油）を吸い上げ、オイルクーラ６及びオイルフィルタ７を経由させて、増速歯車２を収納したギヤボックス内に供給する。

主電動機１の駆動は、制御手段となる圧縮機制御盤８より発せられる主電動機運転／停止指令にしたがって制御される。

一方、圧縮機制御盤８からは、補助オイルポンプ運転／停止指令が発せられる。この補助オイルポンプ運転／停止指令は、インバータ１１を介して、補助オイルポンプ９に送られる。補助オイルポンプ９は、補助オイルポンプ運転／停止指令にしたがって、インバータ１１を介して制御されて駆動し、オイルタンク５よりオイルを吸い上げ、オイルクーラ６及びオイルフィルタ７を経由させて、増速歯車２を収納したギヤボックス内に供給する。

補助オイルポンプ９は、主電動機１が待機状態にあり、羽根車３及び主オイルポンプ４が停止している状態において、ギヤボックス内にオイルを供給するためのものである。

図２は、本発明に係るターボ圧縮機における潤滑油の供給状態を示すグラフである。（ａ）は、ギヤボックスへの給油量（給油圧力）を示し、（ｂ）は、補助オイルポンプの回転数（入力信号）を示す。

すなわち、図２中の（ａ）に示すように、主電動機１に待機指令が出されており、主電動機１が待機状態であるとき、主オイルポンプ４によってはオイルが供給されない。この状態において主電動機１が始動すると、ギヤボックス内のオイルが不足した状態となるので、補助オイルポンプ９により、予め、ギヤボックス内にオイルを供給しておくのである。このとき、補助オイルポンプ９は、図２中の（ｂ）に示すように、定格回転数よりも低い回転数で駆動される。

そして、主電動機１に運転指令が出されると、圧縮機制御盤８は、図２中の（ｂ）に示すように、補助オイルポンプ９のモータの回転数を、定格回転数まで増速させる。このとき、図２中の（ａ）に示すように、ギヤボックスへの給油量（給油圧力）は、運転時に必要な給油量に達する。

運転指令が出された後、所定のタイムラグを経て主電動機１が起動されると、主オイルポンプ４が駆動され、ギヤボックスへの給油量（給油圧力）は、図２中の（ａ）に示すように、運転時に必要な給油量を上回る。このとき、圧縮機制御盤８は、図２中の（ｂ）に示すように、補助オイルポンプ９のモータを停止させる。すると、ギヤボックスへの給油量（給油圧力）は、図２中の（ａ）に示すように、運転時に必要な給油量を僅かに上回った状態に維持される。

このような、圧縮機制御盤８による補助オイルポンプ９のモータの回転数制御は、主オイルポンプ４及び補助オイルポンプ９によって供給されるオイルの流量を検知する給油流量センサによる検知結果に基づいて行われる。圧縮機制御盤８には、給油流量センサを構成する潤滑油の圧力センサ１２及び潤滑油の温度センサ１３が設けられている。

圧力センサ１２は、オイルタンク５からギヤボックスに至るオイル流路内の圧力を検出する。温度センサ１３は、オイルタンク５からギヤボックスに至るオイル流路内の温度を検出する。これら圧力センサ１２及び温度センサ１３により検出される圧力及び温度に基づいて、オイルの流量を算出することができる。

なお、給油流量センサとしては、オイルタンク５からギヤボックスに至るオイル流路内のオイルの流量を直接計測するセンサを用いてもよい。

この汎用ターボ圧縮機において、補助オイルポンプ９のモータは、設置場所によって異なる電源周波数（５０Ｈｚ、または、６０Ｈｚ）に依らず、インバータ１１によって回転数を制御されて駆動される。そして、補助オイルポンプ９によるオイルの流量は、モータの回転数に応じて調整される。したがって、このターボ圧縮機においては、補助オイルポンプ９のモータは、設置場所の電源周波数（５０Ｈｚ、または、６０Ｈｚ）に依らず、共通のものを使用することができる。

また、このターボ圧縮機においては、潤滑油の供給量に応じて消費電力が変化し、供給量が少ないときには、消費電力も少なくなる。

そして、本発明に係るターボ圧縮機は、前述したターボ圧縮機を複数台用いて、各ターボ圧縮機のそれぞれの主電動機１及び補助オイルポンプ９を、上位の制御手段によって制御するようにしてもよい。この場合には、上位の制御手段は、各ターボ圧縮機の主電動機１が待機中か否かを判別して、主オイルポンプ４及び補助オイルポンプ９によって供給される潤滑油の流量が所望の流量になるように、各ターボ圧縮機の補助オイルポンプ９をインバータ１１を介して制御する。すなわち、上位の制御手段は、主電動機１が待機中であるターボ圧縮機の補助オイルポンプ９のモータを、低速で駆動させ、主電動機１に運転指令を出したとき、補助オイルポンプ９のモータの回転数を、定格回転数まで増速させる。そして、上位の制御手段は、主電動機１が起動され、主オイルポンプ４が駆動されて、ギヤボックスへの給油量（給油圧力）が運転時に必要な給油量を上回ったときには、補助オイルポンプ９のモータを停止させる。上位の制御手段は、このような補助オイルポンプ９のモータの回転数の制御を、各ターボ圧縮機ごとの状態に合わせて、それぞれのターボ圧縮機について行う。

本発明に係るターボ圧縮機の構成を示すブロック図である。 本発明に係るターボ圧縮機における潤滑油の供給状態を示すグラフであり、（ａ）は、ギヤボックスへの給油量（給油圧力）を示し、（ｂ）は、補助オイルポンプの回転数（入力信号）を示す。 従来の汎用ターボ圧縮機の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 主電動機
２ 増速歯車
３ 羽根車
４ 主オイルポンプ
５ オイルタンク
８ 圧縮機制御盤
９ 補助オイルポンプ
１１ インバータ

Claims (2)

1. 主電動機によって増速歯車を介して駆動される羽根車と、
   前記主電動機によって前記増速歯車を介して駆動され、前記増速歯車に潤滑油を供給する主オイルポンプと、
   前記増速歯車に潤滑油を供給する補助オイルポンプと、
   前記主オイルポンプ及び補助オイルポンプによって供給される潤滑油の流量を検知する給油流量センサと、
   前記給油流量センサにより検知される潤滑油の流量に基づいて、前記補助オイルポンプを駆動するモータの回転数を、インバータを介して制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記主電動機が待機状態であるときには、前記補助オイルポンプを駆動するモータを定格回転数よりも低い回転数で駆動させて前記増速歯車に潤滑油を供給し、前記主電動機に運転指令が出されると、前記補助オイルポンプを駆動するモータの回転数を定格回転数まで増速させ、前記主電動機が起動されると、補助オイルポンプを駆動するモータを停止させることにより、前記増速歯車に供給される潤滑油の流量が所望の流量になるように、前記補助オイルポンプを制御する
   ことを特徴とするターボ圧縮機。
2. 請求項１記載のターボ圧縮機を複数台備え、
   前記各ターボ圧縮機のそれぞれの主電動機及び補助オイルポンプを上位の制御手段によって制御するようにしたターボ圧縮機であって、
   前記上位の制御手段は、各ターボ圧縮機の主電動機が待機状態であるときには、各ターボ圧縮機の補助オイルポンプを駆動するモータを定格回転数よりも低い回転数で駆動させて各ターボ圧縮機の増速歯車に潤滑油を供給し、前記主電動機に運転指令が出されると、前記補助オイルポンプを駆動するモータの回転数を定格回転数まで増速させ、前記主電動機が起動されると、補助オイルポンプを駆動するモータを停止させることにより、前記増速歯車に供給される潤滑油の流量が所望の流量になるように、各ターボ圧縮機の補助オイルポンプを前記インバータを介して制御する
   ことを特徴とするターボ圧縮機。

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