JP2684715B2 - コンプレッサの容量制御方法 - Google Patents

コンプレッサの容量制御方法

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JP2684715B2 JP63266745A JP26674588A JP2684715B2 JP 2684715 B2 JP2684715 B2 JP 2684715B2 JP 63266745 A JP63266745 A JP 63266745A JP 26674588 A JP26674588 A JP 26674588A JP 2684715 B2 JP2684715 B2 JP 2684715B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明はコンプレッサの容量制御方法に関する。
(従来の技術) 一般に、コンプレッサは消費側(負荷側)の消費空気
量に応じて容量制御装置を制御して消費側における空気
配管内圧力を適正に保つようにしている。そして、この
制御を行うには消費側の空気配管内圧力の変化を圧力ス
イッチによって検出してコンプレッサをアンロードもし
くはフルロードとすることにより消費側圧力を適正圧力
範囲に維持するようにしている。この場合、消費側圧力
を検出する圧力スイッチは比較的安価なメカニカルな機
構を有するものが用いられており、その開閉圧力範囲は
その動作特性上通常約1kgf/cm2前後が限度である。した
がって、コンプレッサの容量制御時は例えば圧力スイッ
チが6kgf/cm2でON動作してコンプレッサはアンロードか
らフルロードに切り換わり、その後7kgf/cm2を超えた時
点でOFF動作してアンロードに切り換わるように設定さ
れている。
(発明が解決しようとする課題) このように、従来の容量制御方法においては、消費側
圧力の変化をメカニカルな機構によりON−OFFする圧力
スイッチによって検出し、この圧力スイッチのON,OFF動
作によりコンプレッサをアンロードもしくはフルロード
に切り換えるようにしていても、使用機器においては前
述した制御圧力範囲でも特設の弊害を生じていない。こ
のことは裏を返せば消費者側からみればコンプレッサか
らの供給圧力は6kgf/cm2以上であればよいことになる。
にもかかわらずコンプレッサはアンロードとなるために
はその供給圧力を7kgf/cm2まで上昇させる必要があり、
その分余分な圧縮をしなければならない上、この繰り返
しによるエネルギーのロスが大きい。また、仮に圧力設
定ミス等によりフルロードの開始圧力を6kgf/cm2以上に
上げて設定した場合には、必然的にアンロードの開始圧
力は7kgf/cm2以上に上昇するためコンプレッサが過負荷
状態になるという問題がある。
そこで、本発明はアンロード開始圧力をフルロード開
始圧力に可及的に近づけることを可能にして無駄な動力
ロスをなくし、省エネを図ると共に消費側における圧力
変動幅を可及的に小さくすることのできるコンプレッサ
の容量制御方法を提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は消費側圧力の変化を圧力センサにより検出す
るとともにコンプレッサのアンロードとフルロードの繰
り返し時間を求め、この繰り返し時間が所定時間より長
いときにアンロード開始圧力を予め設定した許容可変範
囲で下降させるとともに、繰り返し時間が所定時間より
短いときに前記アンロード開始圧力を許容可変範囲で上
昇させるようにして容量制御を行うものである。
(実施例) 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。
第1図において、1はオイルフリー型のスクリュコン
プレッサであり、このコンプレッサ1の吸入口にはバタ
フライ式の吸込絞り弁2が配設され、この吸込絞り弁2
のバルブ3にはロッド4を介して油圧シリンダ5が連結
され、この油圧シリンダ5の動作によりバルブ3が開閉
するようになっている。前記油圧シリンダ5は後述する
制御回路からの信号によって切り換わる四方電磁弁6を
備えた駆動制御装置7により駆動され、この駆動制御装
置7は四方電磁弁6の他オイルクーラ8、オイルポンプ
9およびタンク10を有している。
コンプレッサ1の吐出側はプレクーラ11、逆止弁12お
よびアフタークーラ13を経由して消費側に導かれてい
る。また、プレクーラ11と逆止弁12を接続する管路14
と、アフタークーラ13から消費側に導かれる管路15との
間に放気弁16が接続され、放気弁16と前記管路15とを接
続する管路17の途中には三方電磁弁18が配設されてい
る。また、アフタークーラ13から消費側に導かれる管路
15には前記管路17の接続箇所より消費側に位置して圧力
センサ19が設けられている。
制御回路20はマイクロコンピュータから構成され、A/
D変換回路21、演算処理回路22、タイマ23、データ設定
回路24および電磁弁駆動回路25から構成されており、圧
力センサ19により電気的に検出された消費側の圧力はA/
D変換回路21によりデジタル信号変換され演算処理回路2
2へ送られ、また演算処理回路22にはタイマ23から計時
信号が、データ設定回路24から予めセットされたフルロ
ード開始圧力P1などの種々のデータが送られ、演算処理
回路22はこれらのデータに基づいてコンプレッサ1のア
ンロード及びフルロードの切り換えを行う為の制御信号
の出力を行う。
そして、いまコンプレッサ1がフルロード運転状態で
あるとすると、油圧シリンダ5により吸込絞り弁2のバ
ルブ3は開状態であり、これにより吸込空気はコンプレ
ッサ1で圧縮されてプレクーラ11、逆止弁、アフターク
ーラ13を経由して冷却された後消費側に供給される。こ
のとき、三方電磁弁18は開状態にあるので放気弁16は閉
となっている。使用する空気量が減少すると消費側の圧
力が上昇する。この圧力変化を圧力センサ19により検出
し該圧力がアンロード開始圧力P2(第3図参照)に達す
ると演算処理回路22から制御信号が出力され、電磁弁駆
動回路25を介して四方電磁弁6を切り換えて駆動制御装
置7が作動し、これにより油圧シリンダ5を駆動して吸
込絞り弁2のバルブ3を閉塞すると同時に三方電磁弁18
が閉となって放気弁16が開き、コンプレッサ1と逆止弁
12の間の吐出空気を大気に放出し吐出圧力を低下させる
と共にコンプレッサ1はアンロード運転に入る。次に、
圧力センサ19によって検出される消費側圧力がフルロー
ドへの移行開始圧力P1に達すると演算処理回路22からの
制御信号が切れ、電磁弁駆動回路25を介して四方電磁弁
6を切り換えて吸込絞り弁2を開くと同時に三方電磁弁
18を開いてコンプレッサ1はフルロード運転に入る。
尚、第1図において、実線の矢印はオイルの流れ、点
線の矢印はエアの流れを示す。
次に、制御回路20の動作について第2図のフローチャ
ートならびに第3図,第4図のグラフを参照して説明す
る。
先ず、スタートスイッチをONにする(ステップ1)。
すると、演算処理回路22はアンロード開始圧力P2を予め
設定されたアンロード開始圧力P2の許容可変範囲の上限
値K2に設定する。この値を例えば7.0kgf/cm2とする(ス
テップ2)。この上限値K2はコンプレッサ1の定格圧力
から決められる。そして、アンロード開始圧力P2=K2
予め設定されたフルロード開始圧力P1に基づいて圧力セ
ンサ19で検出される消費側圧力によりアンロードとフル
ロードを2回繰り返したかを判定し(ステップ3)(第
3図の太線で示したグラフ参照)、この2回の繰り返し
時間t2をタイマ23により求めるとともに1回の繰り返し
時間の平均値t1を演算により求める(ステップ4)。
次に、ステップ4により得られた繰り返し時間t1と予
め設定された所定時間Tとが次式を満足するか否を判定
する(ステップ5)。
t1≧T 前記の条件は頻繁にアンロードとフルロードを切り
換えることによって容量制御装置の寿命が短くなること
を防止するためのものであり、通常Tを10秒程度に設定
している。そして、の条件を満足しているときはアン
ロード開始圧力P2と、フルロード開始圧力P1に一定値K1
および圧力可変値ΔPとを加算した値とが次式を満足す
るか否かを判定する(ステップ6)。
P2≧P1+K1+ΔP の条件はアンロード開始圧力P2を圧力可変値ΔP分
下降させた場合下降したアンロード開始圧力P2は許容可
変範囲の下限値すなわちP1+K1より大きいか否かを判断
してアンロード開始圧力P2が許容可変範囲内にあるよう
にするためのものである(第3図参照)。ここで、一定
値K1は圧力センサ19の精度等を考慮して0.1kgf/cm2程度
に設定している。また、圧力可変値ΔPは小さい程精度
的に良いが装置の追従性を考慮して0.05〜0.1kgf/cm2
度に設定している。そして、の条件を満足していると
きはアンロード開始圧力P2から圧力可変値ΔPを減算し
てその後におけるアンロード開始圧力P2をP2−ΔPに下
降させる(ステップ7)。
その後、ステップ3に戻り、下降したアンロード開始
圧力P2と設定されたフルロード開始圧力P1とにより前述
同様アンロードとフルロードを2回繰り返したかを判定
し、その繰り返し時間の平均値を演算する。このように
して、ステップ3からステップ7を繰り返してアンロー
ド開始圧力P2を段階的に下降させる(第3図の細線で示
したグラフ参照)。また、ステップ6においての条件
を満足しない場合は、ステップ7におけるアンロード開
始圧力P2の下降を行うとアンロード開始圧力P2が許容可
変範囲を越えるためステップ7を行わず直接ステップ3
に戻る。
一方、ステップ5においての条件を満足しない場合
はアンロード開始圧力P2と、許容可変範囲の上限値K2
ら圧力可変値ΔPを減算した値とが次式を満足するか否
かを判定する(ステップ8)。
P2≧K2−ΔP の条件はアンロード開始圧力P2を圧力可変値ΔP分
上昇させた場合、上昇したアンロード開始圧力P2は許容
可変範囲の上限値K2より小さいか否かを判断してアンロ
ード開始圧力P2が許容可変範囲内にあるようにするため
のものである。そして、の条件を満足しているときは
アンロード開始圧力P2に圧力可変値ΔPを加算してアン
ロード開始圧力P2をP2+ΔPに上昇させる(ステップ
9)(第4図の太線で示したグラフ参照)。その後、ス
テップ3に戻り上昇したアンロード開始圧力P2と設定さ
れたフルロード開始圧力P1とによりアンロードとフルロ
ードを繰り返す。また、ステップ7においての条件を
満足しない場合はステップ8におけるアンロード開始圧
力P2の上昇を行うとアンロード開始圧力P2が許容可変範
囲を越えるためステップ9を行わず直接ステップ3に戻
る(第4図参照)。
このようにして、アンロードとフルロードの繰り返し
時間t1を求め、この時間t1が所定時間Tより長いときに
許容可変範囲の下限値すなわちP1+K1を越えないように
してアンロード開始圧力P2を圧力可変値ΔPづつ段階的
に下降させ、逆に短いときに許容可変範囲の上限値K2
越えないようにしてアンロード開始圧力P2を圧力可変値
ΔPづつ段階的に上昇させることにより、〜の条件
を全て満たした状態でアンロード開始圧力P2を上下しな
がら可及的にフルロード開始圧力P1に近づけるように制
御している。従って、従来フルロード圧力P1が6.0kgf/c
m2のときアンロード圧力P2は7.0kgf/cm2となるのに対
し、上記実施例ではフルロード開始圧力P16.0kgf/cm2
ときアンロード開始圧力P2を例えば6.1kgf/cm2にするこ
とが可能となり、このときの両者の平均値を比較すれば
従来が6.5kgf/cm2であるのに対し上記実施例では6.05kg
f/cm2となり約4%の圧縮動力の軽減を図ることができ
る。また、従来ではフルロード圧力P1を6.5kgf/cm2とし
たときアンロード圧力P2が7.5kgf/cm2となりコンプレッ
サ1の過負荷状態になってモータ等の加算を生じる危険
を有しているが、上記実施例ではフルロード開始圧力P1
を6.5kgf/cm2としたときアンロード開始圧力P2が6.6kgf
/cm2程度となりコンプレッサ1の過負荷を防止すること
ができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく
本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能で
ある。例えばオイルフリー型のコンプレッサについて説
明したが消費側の配管内圧力の変化に応じてコンプレッ
サをアンロード及びフルロードに切り換える方式の容量
制御装置を有する各種コンプレッサにすべて適用できる
ことは勿論である。また、アンロード,フルロード繰り
返し時間t1は本実施例では2回の繰り返し時間の平均値
を求めるようにしたが1回または3回以上としてもよ
く、この設定は消費者側における圧縮空気の消費状況に
応じて適宜選択すればよい。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、アンロード開始
圧力をフルロード開始圧力に可及的に近づけることによ
り無駄なコンプレッサの圧縮動力を減らし、消費電力の
節減を図ると共に、駆動原動機の過負荷による過熱を防
止して該原動機の長寿命化が図れる他、消費側の配管内
圧力の変動幅も可及的に小さくすることができるので、
使用機器の作動もより安定する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す概略説明図、第2図は
フローチャート、第3図及び第4図は本発明に基づいて
コンプレッサの容量制御を行ったときの圧力変化を示す
グラフである。 1……コンプレッサ 19……圧力センサ 20……制御回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】消費側圧力の変化を検出してコンプレッサ
    をアンロードとフルロードに切り換えて消費側圧力をア
    ンロード圧力とフルロード圧力との間に維持するように
    したコンプレッサの容量制御方法において、消費側圧力
    の変化を圧力センサにより検出するとともにその圧力セ
    ンサからの信号を入力する制御回路によってコンプレッ
    サのアンロードとフルロードの繰り返し時間を求め、こ
    の繰り返し時間が所定時間より長いときにアンロード開
    始圧力を予め設定された許容可変範囲で下降させるとと
    もに、繰り返し時間が所定時間より短いときにアンロー
    ド開始圧力を許容可変範囲で上昇させるようにしたこと
    を特徴とするコンプレッサの容量制御方法。
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