JP2675730B2 - 可変容量圧縮機 - Google Patents
可変容量圧縮機Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧縮機に係わり、特に、
被圧縮気体の消費量が増減しても吐出圧力を一定に制御
する機能を有する可変容量形圧縮機において、特定の回
転速度による共振を回避して振動や騒音の発生を少なく
し、被圧縮気体の消費量が少量であっても対応可能なよ
うにした圧縮機に関するものである。
被圧縮気体の消費量が増減しても吐出圧力を一定に制御
する機能を有する可変容量形圧縮機において、特定の回
転速度による共振を回避して振動や騒音の発生を少なく
し、被圧縮気体の消費量が少量であっても対応可能なよ
うにした圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧縮機の基本的な機能は気体を吸入して
圧縮し、吐出することである。圧縮した気体（以下、被
圧縮気体と称する。空気である場合が多いが、化学プラ
ント用などで他の気体を圧縮することもある。）の吐出
圧力は一定であることが望ましく、圧縮機やその後段に
設けられるレギュレ−タなどで調節される。圧縮機を一
定回転速度で運転した時に、被圧縮気体の消費量が吐出
量を上回ると吐出圧力が低下してしまい、逆に消費量が
吐出量より少ないと吐出圧が過大となる。そこで、被圧
縮気体の消費量が変化しても吐出圧を一定にするため
に、いくつかの手法がある。その中で、経済性や使い易
さの観点から、回転型容積式圧縮機に適する手法とし
て、吐出圧力をフィ−ドバックしロ−タの回転速度を増
減して吐出流量を制御する方法が特開昭５５−１６４７
９２号公報に示されている。
圧縮し、吐出することである。圧縮した気体（以下、被
圧縮気体と称する。空気である場合が多いが、化学プラ
ント用などで他の気体を圧縮することもある。）の吐出
圧力は一定であることが望ましく、圧縮機やその後段に
設けられるレギュレ−タなどで調節される。圧縮機を一
定回転速度で運転した時に、被圧縮気体の消費量が吐出
量を上回ると吐出圧力が低下してしまい、逆に消費量が
吐出量より少ないと吐出圧が過大となる。そこで、被圧
縮気体の消費量が変化しても吐出圧を一定にするため
に、いくつかの手法がある。その中で、経済性や使い易
さの観点から、回転型容積式圧縮機に適する手法とし
て、吐出圧力をフィ−ドバックしロ−タの回転速度を増
減して吐出流量を制御する方法が特開昭５５−１６４７
９２号公報に示されている。
【０００３】本公知例では消費量が増加すると吐出圧が
低下するなどの現象が現われるので、それを検知してロ
−タ回転を加速し、吐出量を増して吐出圧を一定に保
つ。そのためロ−タの回転をインバ−タにより連続的に
変えられることが述べられている。しかし、特定の回転
速度で発生する可能性がある構造体の共振を回避する方
法について言及されていない。また、駆動周波数の非常
に遅い（通常約５Ｈｚ以下の）回転速度を実現すること
は現状のインバ−タと電動機にとって困難である。本公
知例はそのような回転数が必要となるような要求吐出量
が少ない場合の駆動方法についても言及されていない。
低下するなどの現象が現われるので、それを検知してロ
−タ回転を加速し、吐出量を増して吐出圧を一定に保
つ。そのためロ−タの回転をインバ−タにより連続的に
変えられることが述べられている。しかし、特定の回転
速度で発生する可能性がある構造体の共振を回避する方
法について言及されていない。また、駆動周波数の非常
に遅い（通常約５Ｈｚ以下の）回転速度を実現すること
は現状のインバ−タと電動機にとって困難である。本公
知例はそのような回転数が必要となるような要求吐出量
が少ない場合の駆動方法についても言及されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】圧縮機は、圧縮機本体
以外にも電動機や熱交換器など多数の部材より構成され
るので、振動の観点から多数の振動モ−ドとそれに対応
した固有振動数を持つ。旧来の回転速度一定の圧縮機に
おいてはそれらの固有振動数が定格回転数やその倍数と
一致せぬように設計すればよく、共振の回避は容易であ
った。
以外にも電動機や熱交換器など多数の部材より構成され
るので、振動の観点から多数の振動モ−ドとそれに対応
した固有振動数を持つ。旧来の回転速度一定の圧縮機に
おいてはそれらの固有振動数が定格回転数やその倍数と
一致せぬように設計すればよく、共振の回避は容易であ
った。
【０００５】しかし、回転速度を連続的に変えることの
できる可変容量圧縮機においては、回転速度が変化する
ので、ロ−タの回転周波数あるいはその倍数が無数の値
をとりえる。したがって、いずれかの回転速度で構造か
ら決まる固有振動数と共振してしまう可能性が高い。構
造体の剛性を変えたり、部材の質量を変えるなどの変更
で固有振動数を動かしたとしても、共振する周波数が変
わるだけで、回避したことにはならない。なお、共振は
振動や騒音が激しくなるほか、共振している部材に無理
な力が加わるために疲労が促進されるなど避けなければ
ならない現象である。
できる可変容量圧縮機においては、回転速度が変化する
ので、ロ−タの回転周波数あるいはその倍数が無数の値
をとりえる。したがって、いずれかの回転速度で構造か
ら決まる固有振動数と共振してしまう可能性が高い。構
造体の剛性を変えたり、部材の質量を変えるなどの変更
で固有振動数を動かしたとしても、共振する周波数が変
わるだけで、回避したことにはならない。なお、共振は
振動や騒音が激しくなるほか、共振している部材に無理
な力が加わるために疲労が促進されるなど避けなければ
ならない現象である。
【０００６】また、可変速をインバ−タにより実現する
場合には、被圧縮気体の消費量が少なくて、適正回転速
度が非常に遅く駆動が困難であるという問題がある。こ
れは周波数が低いと電動機に電流が流れすぎるなどの問
題が生ずるので、それを防止する機能がインバ−タに備
えられており、低い周波数は出力しないようになってい
ることによる。電動機を駆動する周波数は停止かある値
（通常５Ｈｚ程度）以上に限られ、その間は出力できな
い。
場合には、被圧縮気体の消費量が少なくて、適正回転速
度が非常に遅く駆動が困難であるという問題がある。こ
れは周波数が低いと電動機に電流が流れすぎるなどの問
題が生ずるので、それを防止する機能がインバ−タに備
えられており、低い周波数は出力しないようになってい
ることによる。電動機を駆動する周波数は停止かある値
（通常５Ｈｚ程度）以上に限られ、その間は出力できな
い。
【０００７】上記問題点に鑑み、本発明は、負荷に応じ
てロ−タ回転速度が変化する圧縮機において、吐出圧力
を一定値に維持しながら共振の発生を回避し、なおか
つ、被圧縮気体の消費量が少なくても対応可能な可変容
量形圧縮機を実現することを目的とする。
てロ−タ回転速度が変化する圧縮機において、吐出圧力
を一定値に維持しながら共振の発生を回避し、なおか
つ、被圧縮気体の消費量が少なくても対応可能な可変容
量形圧縮機を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１の手段は圧縮機本体の吸入口より上流側に絞り手
段を設け、次の機能を持たせる。この絞り手段は通常は
全開状態であるが、制御装置からの指令に応じて、空気
圧もしくは電磁力などにより流路を絞る機能を持つ。制
御装置は各種センサの情報を基に判断し、圧縮機本体の
ロ−タ回転速度と絞り手段の開度を制御する機能を有す
る。
の第１の手段は圧縮機本体の吸入口より上流側に絞り手
段を設け、次の機能を持たせる。この絞り手段は通常は
全開状態であるが、制御装置からの指令に応じて、空気
圧もしくは電磁力などにより流路を絞る機能を持つ。制
御装置は各種センサの情報を基に判断し、圧縮機本体の
ロ−タ回転速度と絞り手段の開度を制御する機能を有す
る。
【０００９】上記目的を達成するための第２の手段は、
圧縮機本体の吐出口下流に放気手段を設け、次の機能を
持たせる。この放気手段は制御装置からの指令に応じ、
圧縮された被圧縮気体を吐出経路から放出する機能を持
つ。制御装置は各種センサの情報を基に判断し、圧縮機
本体のロ−タ回転速度と絞り手段の開度を制御する機能
を有する。
圧縮機本体の吐出口下流に放気手段を設け、次の機能を
持たせる。この放気手段は制御装置からの指令に応じ、
圧縮された被圧縮気体を吐出経路から放出する機能を持
つ。制御装置は各種センサの情報を基に判断し、圧縮機
本体のロ−タ回転速度と絞り手段の開度を制御する機能
を有する。
【００１０】上記目的を達成するための第３の手段は、
制御装置に次項「作用」で説明する動作を行うソフトウ
ェアを組み込む。
制御装置に次項「作用」で説明する動作を行うソフトウ
ェアを組み込む。
【００１１】
【作用】上記第１の手段は以下のように作用する。絞り
手段は通常は全開状態で、ロ−タは吐出量にみあった回
転速度で回転する。しかし、共振する回転速度での運転
を避けるために、共振回転速度に相当する吐出量が要求
されている時には、次の動作が実行される。制御装置は
ロ−タを共振回転速度より高い回転速度で回転させる。
そのままでは被圧縮気体の吐出量が要求値よりも多いの
で、絞り手段で吸入路を絞ることによって吸入量を制限
し、吐出量を抑えて目的とする値にする。
手段は通常は全開状態で、ロ−タは吐出量にみあった回
転速度で回転する。しかし、共振する回転速度での運転
を避けるために、共振回転速度に相当する吐出量が要求
されている時には、次の動作が実行される。制御装置は
ロ−タを共振回転速度より高い回転速度で回転させる。
そのままでは被圧縮気体の吐出量が要求値よりも多いの
で、絞り手段で吸入路を絞ることによって吸入量を制限
し、吐出量を抑えて目的とする値にする。
【００１２】上記第２の手段は以下のように作用する。
放気手段は通常は全閉状態で、ロ−タは吐出量にみあっ
た回転速度で回転させる。しかし、共振する回転速度で
の運転を避けるために、共振回転速度に相当する吐出量
が要求されている時には、次の動作が実行される。制御
装置はロ−タを共振回転速度より高い回転速度で回転さ
せる。そのままでは被圧縮気体の吐出量が要求値よりも
多いので、放気手段で余分な圧縮気体を放出し、吐出量
を目的とする値にする。
放気手段は通常は全閉状態で、ロ−タは吐出量にみあっ
た回転速度で回転させる。しかし、共振する回転速度で
の運転を避けるために、共振回転速度に相当する吐出量
が要求されている時には、次の動作が実行される。制御
装置はロ−タを共振回転速度より高い回転速度で回転さ
せる。そのままでは被圧縮気体の吐出量が要求値よりも
多いので、放気手段で余分な圧縮気体を放出し、吐出量
を目的とする値にする。
【００１３】上記第３の手段は以下のように作用する。
共振回転速度に相当する吐出量が要求されている時に
は、制御装置は共振回転速度よりも速い回転速度と遅い
回転速度を交互に選択し、時分割でロ−タを回転させ
る。すると時間平均をとると吐出量は目的とする値とな
る。速い回転数と遅い回転数の継続時間の比によって平
均吐出量を変えることができる。
共振回転速度に相当する吐出量が要求されている時に
は、制御装置は共振回転速度よりも速い回転速度と遅い
回転速度を交互に選択し、時分割でロ−タを回転させ
る。すると時間平均をとると吐出量は目的とする値とな
る。速い回転数と遅い回転数の継続時間の比によって平
均吐出量を変えることができる。
【００１４】
【実施例】以下、図１と図２を用いて、請求項１に基づ
く本発明の第１の実施例を説明する。
く本発明の第１の実施例を説明する。
【００１５】図１は本実施例の可変容量空気圧縮機の系
統図である。圧縮機１は圧縮機本体２といくつかの補機
から構成される。圧縮機本体２はスクリュ−式もしくは
スクロ−ル式などの容積形回転式圧縮機で、回転速度に
比例して吐出量を増減できる。圧縮機本体２は回転動力
を誘導電動機３によって供給されて動作し、空気を吸入
口８から吸いこみ、圧縮した後に吐出口９から吐き出
す。電動機３はインバ−タ４から三相交流を供給されて
回転する。インバ−タ４は圧縮機１内部の制御装置５か
ら速度指令値を受けて、外部から供給される商用交流電
力６を指令された周波数と電圧に変換して出力する能力
を有する。
統図である。圧縮機１は圧縮機本体２といくつかの補機
から構成される。圧縮機本体２はスクリュ−式もしくは
スクロ−ル式などの容積形回転式圧縮機で、回転速度に
比例して吐出量を増減できる。圧縮機本体２は回転動力
を誘導電動機３によって供給されて動作し、空気を吸入
口８から吸いこみ、圧縮した後に吐出口９から吐き出
す。電動機３はインバ−タ４から三相交流を供給されて
回転する。インバ−タ４は圧縮機１内部の制御装置５か
ら速度指令値を受けて、外部から供給される商用交流電
力６を指令された周波数と電圧に変換して出力する能力
を有する。
【００１６】圧縮機本体２の吸入口８は絞り弁１２を経
てエアクリ−ナ７から大気を吸い込む。絞り弁１２は制
御装置５の指令で電動で開閉する電磁弁である。吐出口
９からは外部まで吐出配管１０が接続され、その途中に
圧力センサ１１が設けられる。圧力センサ１１の出力情
報は電気信号として制御装置５に送られるよう配線す
る。また、同配線は制御装置５から圧力センサ１１に電
力を供給するのにも用いられる。
てエアクリ−ナ７から大気を吸い込む。絞り弁１２は制
御装置５の指令で電動で開閉する電磁弁である。吐出口
９からは外部まで吐出配管１０が接続され、その途中に
圧力センサ１１が設けられる。圧力センサ１１の出力情
報は電気信号として制御装置５に送られるよう配線す
る。また、同配線は制御装置５から圧力センサ１１に電
力を供給するのにも用いられる。
【００１７】本実施例の空気圧縮機は以下のように動作
する。図２は本実施例の可変容量式空気圧縮機の動作を
説明する、要求吐出量に対するロ−タ回転速度と絞り弁
開度を示すグラフである。
する。図２は本実施例の可変容量式空気圧縮機の動作を
説明する、要求吐出量に対するロ−タ回転速度と絞り弁
開度を示すグラフである。
【００１８】本圧縮機は基本的に次のような動作を行
う。商用交流電力６はインバ−タ４で電圧並びに周波数
変換され、電動機３を駆動する。電動機３によって動力
を入力され回転する圧縮機本体２は空気を吸入口８から
吸込み、圧縮して吐出口９から吐き出す。空気はエアク
リ−ナ７を通りぬけて粉塵を除去し吸入絞り弁１２を経
て、吸入口８に吸い込まれる。一方、吐出口９から出た
圧縮空気は吐出管１０から外部へ出される。その時の吐
出圧力は圧力センサ１１によって常に監視され、得られ
た吐出圧デ−タは制御装置５へ送られる。
う。商用交流電力６はインバ−タ４で電圧並びに周波数
変換され、電動機３を駆動する。電動機３によって動力
を入力され回転する圧縮機本体２は空気を吸入口８から
吸込み、圧縮して吐出口９から吐き出す。空気はエアク
リ−ナ７を通りぬけて粉塵を除去し吸入絞り弁１２を経
て、吸入口８に吸い込まれる。一方、吐出口９から出た
圧縮空気は吐出管１０から外部へ出される。その時の吐
出圧力は圧力センサ１１によって常に監視され、得られ
た吐出圧デ−タは制御装置５へ送られる。
【００１９】吐出圧力を一定に保つための制御系は以下
のように作用する。圧縮空気の消費量が増加して、吐出
管１０内部の圧力が低下すると、圧力センサ１１が感知
し、制御装置５はロ−タ回転速度の加速を指令する。そ
れを受けてインバ−タ４は出力周波数を上昇させて電動
機３を加速し、圧縮機本体２のロ−タが加速される。容
積型圧縮機なので回転速度を増した分だけ吐出量が増加
し、吐出圧力は規定の値に回復する。圧縮空気の使用量
が減少した時には、逆に働き、ロ−タ回転速度を減速し
て対応するので、一旦、上昇した吐出圧力が低下し設定
値に近づく。このように吐出圧力は圧縮空気の消費量に
よらず一定となる。
のように作用する。圧縮空気の消費量が増加して、吐出
管１０内部の圧力が低下すると、圧力センサ１１が感知
し、制御装置５はロ−タ回転速度の加速を指令する。そ
れを受けてインバ−タ４は出力周波数を上昇させて電動
機３を加速し、圧縮機本体２のロ−タが加速される。容
積型圧縮機なので回転速度を増した分だけ吐出量が増加
し、吐出圧力は規定の値に回復する。圧縮空気の使用量
が減少した時には、逆に働き、ロ−タ回転速度を減速し
て対応するので、一旦、上昇した吐出圧力が低下し設定
値に近づく。このように吐出圧力は圧縮空気の消費量に
よらず一定となる。
【００２０】ロ−タ回転速度は圧縮機の原理からは停止
から電動機出力などで規定される最高回転速度まで連続
的に任意の値を選択することができる。しかし、現実に
は圧縮機の構造から生ずる共振を避けねばならず、選択
できない回転速度がありえる。
から電動機出力などで規定される最高回転速度まで連続
的に任意の値を選択することができる。しかし、現実に
は圧縮機の構造から生ずる共振を避けねばならず、選択
できない回転速度がありえる。
【００２１】図２において共振する回転速度をＦｃで示
した。回転速度が厳密にＦｃでなくても近い値であれば
振動騒音は激しいので、Ｆｃの前後に幅をもって、Ｆ１
からＦ２まで選択できない回転禁止速度とする。また、
インバ−タ４と電動機３の性質から、前記「課題」で述
べた理由によりＦ０より低い速度でも回転できない。
した。回転速度が厳密にＦｃでなくても近い値であれば
振動騒音は激しいので、Ｆｃの前後に幅をもって、Ｆ１
からＦ２まで選択できない回転禁止速度とする。また、
インバ−タ４と電動機３の性質から、前記「課題」で述
べた理由によりＦ０より低い速度でも回転できない。
【００２２】回転禁止速度に相当する吐出量であるＱ１
からＱ２の範囲の吐出量を要求された時には、図２に示
すようにロ−タの回転速度は回転禁止速度の上限Ｆ２を
選択する。その時、吸入絞り弁１２は制御装置５の指令
を受けて吸入路を絞る。要求吐出量が少なくＱ１に近い
時ほど絞り弁１２を絞って流れる量を制限し、要求吐出
量が多いＱ２に近い時ほど絞り弁１２を開放して、吐出
量を制御する。
からＱ２の範囲の吐出量を要求された時には、図２に示
すようにロ−タの回転速度は回転禁止速度の上限Ｆ２を
選択する。その時、吸入絞り弁１２は制御装置５の指令
を受けて吸入路を絞る。要求吐出量が少なくＱ１に近い
時ほど絞り弁１２を絞って流れる量を制限し、要求吐出
量が多いＱ２に近い時ほど絞り弁１２を開放して、吐出
量を制御する。
【００２３】圧縮空気消費量が最低回転速度Ｆ０による
吐出量Ｑ０よりも少ない時にも、回転速度はＦ０で一定
とする。そして要求吐出量に応じて吸入絞り弁１２を開
閉して吐出量を制御する。
吐出量Ｑ０よりも少ない時にも、回転速度はＦ０で一定
とする。そして要求吐出量に応じて吸入絞り弁１２を開
閉して吐出量を制御する。
【００２４】上記以外の要求吐出量では吸入絞り弁１２
は常に開放しておくので、障害にならない。また、吸入
絞り弁１２の故障時にも圧縮機１の運転が確保されるよ
うに、開放側を基本位置とするフェ−ルセ−フ機能を持
たせる。
は常に開放しておくので、障害にならない。また、吸入
絞り弁１２の故障時にも圧縮機１の運転が確保されるよ
うに、開放側を基本位置とするフェ−ルセ−フ機能を持
たせる。
【００２５】本実施例によれば、無駄な圧縮が少なく、
エネルギ効率の良い可変容量圧縮機を実現できる。ま
た、吸入絞り弁は従来の回転速度固定型圧縮機に長く使
われてきた技術なので、信頼性が高い。また、吐出圧力
の精度と安定度も高い。
エネルギ効率の良い可変容量圧縮機を実現できる。ま
た、吸入絞り弁は従来の回転速度固定型圧縮機に長く使
われてきた技術なので、信頼性が高い。また、吐出圧力
の精度と安定度も高い。
【００２６】なお、本実施例において、本論に直接関係
しない圧縮空気に噴射混入した潤滑油の分離装置や圧縮
により温度上昇した空気を冷す熱交換器などの補機類は
省略して説明した。
しない圧縮空気に噴射混入した潤滑油の分離装置や圧縮
により温度上昇した空気を冷す熱交換器などの補機類は
省略して説明した。
【００２７】本実施例では共振するロ−タ回転速度Ｆｃ
を固定して説明したが、個体差や使用条件により若干の
変位はありえる。その場合には、完成時に個々の製品の
固有振動数を測定し、制御装置内部の記憶手段に記憶し
ておく方法がある。また、振動センサを圧縮機内部に設
け、振動をモニタすることにより共振する回転速度を探
索する機能を圧縮機自身に持たせれば、経年変化や温度
などの条件変化で固有振動数が動いたとしても、影響無
く共振を避けた運転が可能である。
を固定して説明したが、個体差や使用条件により若干の
変位はありえる。その場合には、完成時に個々の製品の
固有振動数を測定し、制御装置内部の記憶手段に記憶し
ておく方法がある。また、振動センサを圧縮機内部に設
け、振動をモニタすることにより共振する回転速度を探
索する機能を圧縮機自身に持たせれば、経年変化や温度
などの条件変化で固有振動数が動いたとしても、影響無
く共振を避けた運転が可能である。
【００２８】本実施例において、絞り弁１２は電磁弁を
採用し、任意の開度を選択できる構造としたが、空気圧
や油圧で動くものであってもよい。また、開閉いずれか
の状態しか選択できない構造の弁は構造が簡単なので丈
夫で価格も安い。中間の開度を要求される時には時分割
で開閉を繰り返せばよい。
採用し、任意の開度を選択できる構造としたが、空気圧
や油圧で動くものであってもよい。また、開閉いずれか
の状態しか選択できない構造の弁は構造が簡単なので丈
夫で価格も安い。中間の開度を要求される時には時分割
で開閉を繰り返せばよい。
【００２９】次に、図３と図４を用いて、請求項２に基
づく本発明の第２の実施例を説明する。なお、第１の実
施例と共通する部分については説明を省略する。
づく本発明の第２の実施例を説明する。なお、第１の実
施例と共通する部分については説明を省略する。
【００３０】図３は本実施例の可変容量空気圧縮機の系
統図である。吐出口９の下流に吐出管１０から分岐して
放気弁２１を設ける。放気弁２１の出口は放気管２２を
経て吸入管２３の途中に接続される。
統図である。吐出口９の下流に吐出管１０から分岐して
放気弁２１を設ける。放気弁２１の出口は放気管２２を
経て吸入管２３の途中に接続される。
【００３１】本実施例の空気圧縮機は以下のように動作
する。図４は本実施例の可変容量式空気圧縮機の動作を
説明する吐出量に対するロ−タ回転速度と放気弁２１で
の放気率（圧縮機本体１の吐出量に対する放気弁２１か
ら放気される流量の割合）開度を示すグラフである。
する。図４は本実施例の可変容量式空気圧縮機の動作を
説明する吐出量に対するロ−タ回転速度と放気弁２１で
の放気率（圧縮機本体１の吐出量に対する放気弁２１か
ら放気される流量の割合）開度を示すグラフである。
【００３２】回転禁止速度Ｆ１からＦ２に相当する吐出
量であるＱ１からＱ２の範囲の吐出量を要求された時に
は、図４に示すようにロ−タの回転速度は回転禁止速度
の上限のＦ２を選択する。その時、放気弁２１は制御装
置５の指令を受けて圧縮空気の一部を放気する。要求吐
出量が少ないほど放気量を制限し、多いほど弁を開放し
て、吐出量を制御する。放気した空気は放気管２２を通
り吸入管２３に混入して再び圧縮機本他２に吸い込まれ
る。
量であるＱ１からＱ２の範囲の吐出量を要求された時に
は、図４に示すようにロ−タの回転速度は回転禁止速度
の上限のＦ２を選択する。その時、放気弁２１は制御装
置５の指令を受けて圧縮空気の一部を放気する。要求吐
出量が少ないほど放気量を制限し、多いほど弁を開放し
て、吐出量を制御する。放気した空気は放気管２２を通
り吸入管２３に混入して再び圧縮機本他２に吸い込まれ
る。
【００３３】要求吐出量が最低回転速度Ｆ０による吐出
量Ｑ０よりも少ない時にも、回転速度はＦ０で一定とす
る。そして要求吐出量に応じて放気弁２１を開閉して吐
出量を制御する。
量Ｑ０よりも少ない時にも、回転速度はＦ０で一定とす
る。そして要求吐出量に応じて放気弁２１を開閉して吐
出量を制御する。
【００３４】上記以外の要求吐出量では放気弁２１は常
に閉じておくので、圧縮空気が無駄にならない。
に閉じておくので、圧縮空気が無駄にならない。
【００３５】本実施例によれば、吐出側で流量を制御す
るので、圧縮空気の消費量の変化に対する追従性や圧力
精度がよい。また、放気を閉じた系で行うので放気音の
発生を防ぎ、油冷式圧縮機の場合には潤滑油の持ち去り
を防止できる。
るので、圧縮空気の消費量の変化に対する追従性や圧力
精度がよい。また、放気を閉じた系で行うので放気音の
発生を防ぎ、油冷式圧縮機の場合には潤滑油の持ち去り
を防止できる。
【００３６】本実施例においては、放気弁２１より放気
した空気を再び圧縮したが、場合によっては大気中に放
出してもかまわない。その場合、放出空気よりも温度の
低い大気を吸い込むことで圧縮機本体１の温度を低下で
きる。
した空気を再び圧縮したが、場合によっては大気中に放
出してもかまわない。その場合、放出空気よりも温度の
低い大気を吸い込むことで圧縮機本体１の温度を低下で
きる。
【００３７】次に、図５ならびに図６を用いて、本発明
の第３の実施例を説明する。なお、第１、２の実施例と
共通する部分については説明を省略する。
の第３の実施例を説明する。なお、第１、２の実施例と
共通する部分については説明を省略する。
【００３８】図５は本実施例の可変容量空気圧縮機の系
統図である。構成要素は前記第１ならびに第２の実施例
よりも少なく、共通する要素のみである。但し、制御装
置５には後述する動作を行うソフトウェアを組み込んで
おく。
統図である。構成要素は前記第１ならびに第２の実施例
よりも少なく、共通する要素のみである。但し、制御装
置５には後述する動作を行うソフトウェアを組み込んで
おく。
【００３９】本実施例の動作を図６を用いて説明する。
図６は本実施例における回転速度の時間的推移を示すグ
ラフである。説明が容易なように圧縮空気消費量が徐々
に増加する場合を想定する。共振する回転速度をＦｃ、
その前後の回転禁止速度をＦ１からＦ２までとする。
図６は本実施例における回転速度の時間的推移を示すグ
ラフである。説明が容易なように圧縮空気消費量が徐々
に増加する場合を想定する。共振する回転速度をＦｃ、
その前後の回転禁止速度をＦ１からＦ２までとする。
【００４０】要求吐出量が徐々に増加するとそれに伴っ
て回転速度も上昇して、時刻Ｔ１で回転禁止速度下限Ｆ
１に達する。少しの時間、回転速度はＦ１で推移する
が、吐出量が不足するので、回転速度は短時間だけ回転
禁止速度の上限Ｆ２に上昇し、その後再びＦ１に戻る。
引き続きある時間間隔で回転速度はＦ１とＦ２を繰り返
すが、要求される吐出量が増すにつれて、Ｆ１で回転す
る時間が短くなりＦ２で回転する時間が長くなる。時刻
Ｔ２になると要求吐出量に相当する回転速度はＦ２を上
まわるので、通常の回転速度制御に戻る。
て回転速度も上昇して、時刻Ｔ１で回転禁止速度下限Ｆ
１に達する。少しの時間、回転速度はＦ１で推移する
が、吐出量が不足するので、回転速度は短時間だけ回転
禁止速度の上限Ｆ２に上昇し、その後再びＦ１に戻る。
引き続きある時間間隔で回転速度はＦ１とＦ２を繰り返
すが、要求される吐出量が増すにつれて、Ｆ１で回転す
る時間が短くなりＦ２で回転する時間が長くなる。時刻
Ｔ２になると要求吐出量に相当する回転速度はＦ２を上
まわるので、通常の回転速度制御に戻る。
【００４１】回転速度がＦ１とＦ２の間で加速、減速す
る時に共振する回転速度Ｆｃを通過するが、短時間のう
ちに通過してしまうので、共振は発達せず大きな振動騒
音は発生しない。
る時に共振する回転速度Ｆｃを通過するが、短時間のう
ちに通過してしまうので、共振は発達せず大きな振動騒
音は発生しない。
【００４２】本実施例によれば、機械的な構造を増やす
必要が無く、製作費の低減が可能である。また、無駄な
圧縮が皆無なのでエネルギ効率が良い。
必要が無く、製作費の低減が可能である。また、無駄な
圧縮が皆無なのでエネルギ効率が良い。
【００４３】回転速度のスイッチングを行うために吐出
圧力に脈動が入るが、スイッチング時間を短くし、吐出
管路の中間にある程度の容積をもうければ、問題となる
大きさにはならない。
圧力に脈動が入るが、スイッチング時間を短くし、吐出
管路の中間にある程度の容積をもうければ、問題となる
大きさにはならない。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、負荷に応じてロ−タ回
転速度が変化する圧縮機において、吐出圧力を一定値に
維持しながら共振の発生を防止し、なおかつ、要求吐出
量が少なくても対応可能な可変容量形圧縮機を実現する
ことができる。
転速度が変化する圧縮機において、吐出圧力を一定値に
維持しながら共振の発生を防止し、なおかつ、要求吐出
量が少なくても対応可能な可変容量形圧縮機を実現する
ことができる。
【図１】本発明の第１の実施例の系統図である。
【図２】本発明の第１の実施例における要求吐出量に対
するロ−タ回転速度と絞り弁開度を示すグラフである。
するロ−タ回転速度と絞り弁開度を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施例の系統図である。
【図４】本発明の第２の実施例における要求吐出量に対
するロ−タ回転速度と放気弁開度を示すグラフである。
するロ−タ回転速度と放気弁開度を示すグラフである。
【図５】本発明の第３の実施例の系統図である。
【図６】本発明の第３の実施例における回転速度の時間
的推移を示すグラフである。
的推移を示すグラフである。
１…圧縮機、２…圧縮機本体、３…電動機、４…インバ
−タ、５…制御回路、６…商用交流電力、７…エアクリ
−ナ、８…吸入口、９…吐出口、１０…吐出管、１１…
圧力センサ、１２…吸入絞り弁、２１…放気弁、２２…
放気管。
−タ、５…制御回路、６…商用交流電力、７…エアクリ
−ナ、８…吸入口、９…吐出口、１０…吐出管、１１…
圧力センサ、１２…吸入絞り弁、２１…放気弁、２２…
放気管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−147176（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−224484（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−164792（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−165890（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−198962（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−111391（ＪＰ，Ｕ)
Claims (6)
- 【請求項１】 吐出圧力をほぼ一定に保ちながら、ロ−
タの回転速度を変えることにより単位時間当たりの被圧
縮気体の吐出量を可変する機能を有する容積形回転式圧
縮機において、 圧縮機本体吸入口よりも上流側に絞り手段を設け、特定
範囲の回転数による吐出量が要求される時には、絞り手
段を全開とした時の適正回転速度よりも高い回転速度で
ロ−タを回転させ、同時に絞り手段で吸入口を絞ること
により吐出量を制御することを特徴とする可変容量圧縮
機。 - 【請求項２】 吐出圧力をほぼ一定に保ちながら、ロ−
タの回転速度を変えることにより単位時間当たりの被圧
縮気体の吐出量を可変する機能を有する容積型回転式圧
縮機において、 圧縮機本体の吐出口よりも下流側に放気手段を設け、特
定範囲の回転数による吐出量が要求される時には、放気
しない時の適正回転速度よりも高い回転速度でロ−タを
回転させ、同時に放気手段で余分な被圧縮気体を排出す
ることを特徴とする可変容量圧縮機。 - 【請求項３】 請求項２において、放気手段で排出され
た余分な被圧縮気体を圧縮機の吸入側に戻すことを特徴
とする可変容量圧縮機。 - 【請求項４】 吐出圧力をほぼ一定に保ちながら、ロ−
タの回転速度を変えることにより単位時間当たりの被圧
縮気体の吐出量を可変する機能を有する容積形回転式圧
縮機において、 特定範囲の回転数による吐出量が要求される時には、そ
の適正回転速度よりも高い回転速度と低い回転速度の双
方で交互に時分割回転することを特徴とする可変容量圧
縮機。 - 【請求項５】 吐出圧力をほぼ一定に保ちながら、ロ−
タの回転速度を変えることにより単位時間当たりの被圧
縮気体の吐出量を可変する機能を有する容積型回転式圧
縮機において、 特定範囲の回転数による吐出量が要求される時には、請
求項１による運転と請求項２による運転と請求項４によ
る運転のうちの少なくとも２者が選択可能であることを
特徴とする可変容量圧縮機。 - 【請求項６】 請求項１〜５の何れかにおいて、圧縮機
はインバ−タにより可変周波数の電力供給を受ける誘導
電動機によって回転するスクリュ−ロ−タを有するスク
リュ−式の空気圧縮機であることを特徴とする可変容量
圧縮機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34677692A JP2675730B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 可変容量圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34677692A JP2675730B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 可変容量圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06193579A JPH06193579A (ja) | 1994-07-12 |
| JP2675730B2 true JP2675730B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=18385746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34677692A Expired - Lifetime JP2675730B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 可変容量圧縮機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2675730B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5222900B2 (ja) * | 1996-02-19 | 2013-06-26 | 株式会社日立産機システム | スクリュー圧縮機の運転方法 |
| JP4792383B2 (ja) * | 1996-02-19 | 2011-10-12 | 株式会社日立産機システム | スクリュー圧縮機の運転方法 |
| JP4415340B2 (ja) * | 2000-06-02 | 2010-02-17 | 株式会社日立産機システム | スクリュー圧縮装置とその運転制御方法 |
| JP2005351169A (ja) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Hitachi Industries Co Ltd | スクリュー圧縮機及びその運転制御方式 |
| JP4627492B2 (ja) | 2005-12-19 | 2011-02-09 | 株式会社日立産機システム | 油冷式スクリュー圧縮機 |
| JP4825573B2 (ja) * | 2006-04-26 | 2011-11-30 | 株式会社日立産機システム | 回転速度可変形オイルフリースクリュー圧縮機の運転制御方法 |
| JP4701200B2 (ja) * | 2007-03-26 | 2011-06-15 | 株式会社日立産機システム | 無給油式スクリュー圧縮機とその運転方法 |
| JP2008255889A (ja) * | 2007-04-05 | 2008-10-23 | Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd | コンプレッサの省エネ立上り円滑化装置 |
| JP4523981B2 (ja) | 2008-05-21 | 2010-08-11 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| CN102753828B (zh) * | 2010-02-26 | 2015-11-25 | 日立空调·家用电器株式会社 | 涡旋压缩机 |
| EP3376029B1 (en) * | 2015-11-13 | 2021-01-06 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Gas compressor |
| JP2023150364A (ja) * | 2022-03-31 | 2023-10-16 | Ｋｙｂ株式会社 | 電動ポンプシステム |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP34677692A patent/JP2675730B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06193579A (ja) | 1994-07-12 |
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