JP2774433B2

JP2774433B2 - 遠心圧縮機の容量制御装置

Info

Publication number: JP2774433B2
Application number: JP13744493A
Authority: JP
Inventors: 賢二友村; 征男澤田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JPH06346894A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばガスホルダへの
ガス圧送に適用される遠心圧縮機の容量制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図６に示すガス圧送装置が公知で
ある（関連発明：特公平１−２５９２０号公報）。この
装置は、遠心圧縮機１を用いたもので、遠心圧縮機１の
吸込流路２に、吸込絞り弁等の流量調節手段（以下、Ｐ
ＣＶという）３が設けてあり、吐出流路４に、逆止弁５
が設けてある。さらに、逆止弁５の入側の吐出流路４の
部分には、流量検出可能に流量検出スイッチ（以下、Ｆ
Ｓという）６が、出側の吐出流路４の部分、即ち吐出流
路４ａの部分には圧力検出可能に圧力調節計（以下、Ｐ
ＩＣという）７が設けてある。ちなみに、ＰＩＣ７にて
検出されるのはゲージ圧力である。ＦＳ６は、流量の下
限設定器を、ＰＩＣ７は、圧力の下限設定器を内蔵して
いる。図６において右側に延びる吐出流路４ａは、例え
ば図示しないガスホルダに至っている。また、遠心圧縮
機１と逆止弁５との間の吐出流路４の部分から、吐出流
路中のガスを大気に放出させるか、或は吸込流路２に連
通して、この吸込流路２に戻すための分岐流路８を設
け、この分岐流路８に吐出流路４内の圧力を調節する圧
力調節用開閉弁（以下、ＦＣＶという）９が設けてあ
る。

【０００３】ＰＩＣ７からは、ａ，ｂ，ｃポートを有す
る第１三方電磁弁１０を介してＰＣＶ３の駆動部に至る
第１計装空気流路１１が延びており、ＦＣＶ９の駆動部
にはｄ，ｅ，ｆポートを有する第２三方電磁弁１２を設
けた第２計装空気流路１３が接続してある。さらに、Ｆ
Ｓ６による検出流量、ＰＩＣ７による検出圧力を示す信
号を制御部１４に入力し、これらの信号に基づき、後述
するように、第１，第２三方電磁弁１０，１２の流路切
換制御を行うようになっている。

【０００４】次に、上述した装置によるガス圧送の際に
行われている容量制御について、図７を参照しつつ説明
する。図７は、各種の圧力−流量関係を同一面上に表わ
したもので、曲線IはＦＣＶ９の全開時におけるＦＣＶ
９の抵抗曲線を示し、下端がこの曲線I上にある曲線群I
IはＰＣＶ３の開度θをθ₁，…，θminと変化させた場
合の、各開度における遠心圧縮機１の吐出ガス圧力と吐
出ガス流量, 直線III（サージ線）はサージ圧と吐出ガ
ス流量との関係、直線IVは吐出ガス圧力ＰＳにおけるサ
ージ防止のための許容限である下限設定流量（ＦＳＬ）
を示している。また、縦軸上のＰＳは、ＰＩＣ７におけ
る定風圧制御の圧力設定値, ＰＳＬは吐出流路４ａでの
圧力下限設定値を示す。

【０００５】遠心圧縮機１の運転が開始されると、吐出
ガス流量が、検出圧力における下限設定値ＦＳＬに至る
以前には、ＦＳ６からの信号に基づき、制御部１４から
の負荷運転指令信号により、第１三方電磁弁１０のａ−
ｂポートは連通し、下記する定風圧制御が行われる一
方、第２三方電磁弁１２のｄ−ｅポートが連通し、第２
計装空気流路１３からの所定圧の計装空気により加圧さ
れてＦＣＶ９は閉じている。定風圧制御は、この設定圧
力ＰＳにある点Ａ, Ｂ間でＰＣＶ３の開度調節により行
われ、この点Ａ, Ｂで示される圧力は、この制御時の吐
出流路４ａでの圧力を示し、ＰＩＣ７における偏差(検
出圧力−設定値)が＋の場合にはＰＣＶ３の開度θを小
さくし、−の場合には開度θを大きくして吐出流路４ａ
での圧力が略一定に保たれる。偏差が−の状態で続くと
ＰＣＶ３の開度θは増大して行き、圧縮機最大能力であ
るＡ点に達する。

【０００６】これに対して、吐出流路４ａでの圧力が上
昇傾向にあって偏差が＋の状態が続くとＰＣＶ３の開度
θは小さくなって行き(θmin側に作動して行く。)、や
がて、吐出ガス流量はサージ防止用のＦＳ６の下限設定
流量(ＦＳＬ)を示す直線IVと交差する点Ｂの状態に達す
る。この結果、ＦＳ６が作動して、制御部１４より無負
荷運転指令信号を出し、第２三方電磁弁１２のｅ−ｆポ
ートが連通し、ＦＣＶ９の駆動部を加圧していた所定圧
の計装空気は大気に解放，放出され、ＦＣＶ９が全開す
る。同時に、第１三方電磁弁１０のａ−ｃポートを連通
させて、ＰＣＶ３の開度θを最小値θminの状態にする
（図７中のＢ点より、Ｄ点の状態へ移行させる）。

【０００７】そして、吐出ガス圧力，流量は、Ｄ点の状
態となり、この状態は遠心圧縮機１の最小負荷状態で、
消費動力は最小となる。また、この状態では吐出流路４
ａ側へのガス圧送はなく、かつ逆止弁３によりガスの逆
流は阻止されており、図７において逆止弁５の右方の吐
出流路４ａの部分の圧送ガスは蓄圧された状態にあり、
その消費とともに徐々に圧力降下が生じる。吐出流路４
ａの圧力が下限設定値ＰＳＬまで下がると、即ち、ＰＩ
Ｃ７によりＰＳＬの値に等しい圧力値が検出されると、
第１三方電磁弁１０のa−bポートを連通させて、ＰＩＣ
７による制御状態にする。即ち、ＰＣＶ３をＰＩＣ７と
接続し、ＰＣＶ３を全開にする。同時に、第２三方電磁
弁１２のｄ−ｅポートを連通させて、ＦＣＶ９を全閉に
する。この結果、吐出圧力，流量は、Ｄ点からＡ′点に
移行する。

【０００８】さらに、吐出圧力が上昇して点Ａ′を超え
ると、吐出ガスの吐出流路４ａへの圧送が始まり、吐出
流路４ａ内の圧力は徐々に上昇して点Ａの水準に達し、
これまでのＢ点からＤ点を経てＡ点に至る負荷，無負荷
制御から、上記Ａ−Ｂ線上の定風圧制御に移行し、以
後、上記同様な制御の繰り返しとなる。図７中、実線に
よる曲線Vが以上の制御による吐出ガスの状態変化を示
している。即ち、この公知技術は、ＦＳ６を設けること
により、遠心圧縮機１の吐出ガス流量がサージング領域
に近い所定の流量下限値以下に達すると、直ちに吸入弁
であるＰＣＶ３を遮断し、排気弁(放風弁)であるＦＣＶ
９を開放して無負荷運転することでサージングを防止す
ることを前提とした技術である。

【０００９】この他、上述したＦＳ６を設ける代わり
に、図８に示すように、遠心圧縮機１を駆動する電動機
２１の入力電流、または電力を検出し、調節器２２によ
りこの検出値と基準値とを比較し、検出値が基準値以下
になると、放風弁（サージング防止弁）２３を開いて、
放風運転するようにしたガス圧送装置が公知である（実
開昭６３−３１２９２号公報，関連発明：特開昭５２−
１７２０３号公報）。なお、図８において二点鎖線で示
された部分は公知技術である遠心圧縮機１の吸込絞り弁
２４による吐出圧力制御（定風圧制御）と、電動機２１
の過負荷防止用制御のためのループを示している。ま
た、図９は、遠心圧縮機１の吐出圧力と風量との関係、
並びに入力電力（または、電流）と風量との関係を示
し、Iはサージ線、IIは圧縮機の特性曲線、IIIは入力電
力（または、電流）の曲線、ＭＡＸ−Ｗは過負荷防止最
大電動機電力（または、電流）値、ＭＩＮ−Ｗはサージ
ング防止最小電動機電力（または、電流）値を示し、サ
ージング防止のための基準電力（または、電流）値をＡ
点に定めている。

【００１０】さらに、図１０に示すガス圧送装置が公知
である（特開平２−１２３２９９号公報）。この装置
は、上述したＦＳ６を設ける代わりに、遠心圧縮機１を
駆動する電動機３１の入力電流（ＡＭＰ）を電流変換器
３２により検知するとともに、遠心圧縮機１の吐出圧力
（逆止弁３３以降の圧力）を圧力変換器３４により検知
して、この二つの値の組合わせをコントローラ３５にて
認識し、図１１に示すマップの上で遠心圧縮機１がサー
ジ領域Iで運転されている場合は、遠心圧縮機１に無負
荷運転をさせる一方、非サージ領域IIで運転されている
場合は、遠心圧縮機１に圧力一定の定圧制御運転を行わ
せるようにしたものである。なお、図１１の縦軸のｆ₁
は固定常数を示している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した公知例の内、
図６に示すガス圧送装置の場合、流量を検出する手段で
あるＦＳ６はオリフィスと差圧伝送器と信号設定器とに
より構成されるのが一般的である。一方、最近のガス圧
送装置は、付属機器も含めてパッケージ化されることが
多く、流量検出のために必要なオリフィス前後の直管長
を確保することができず、正確な流量検出が困難な場合
が多く、かつ流量検出装置は一般的に高価であるという
問題がある。

【００１２】また、急激な負荷変動があった場合、ＰＩ
Ｃ７の応答遅れにより、ガスホルダー圧力が、ＰＩＣ７
の設定値（図７中のＡ−Ｂ線）より上昇するおそれがあ
る。この場合、設定値がＦＬＳの値に固定されたＦＳ６
では、サージングを防止することはできない。即ち、図
７中の一点鎖線VIの経路でサージング領域の状態に陥る
可能性がある。さらに、ＰＩＣ７の設定値を変えた場合
には、ＦＬＳの設定値も変える必要がある等の問題があ
る。

【００１３】図８に示すガス圧送装置の場合、遠心圧縮
機１の運転圧力（定風圧制御の調節器の設定値）を変化
させると、基準電力（または、電流）値も変える必要が
ある。また、これを自動的に行うようにしても、予め各
々の吐出圧力に対する基準電力（または、電流）値を求
めておく必要があるという問題がある。さらに、電力
（または、電流）が、基準電力（または、電流）値に近
付くと、無負荷運転をさせずに、放風運転を行わせるた
め、例えば工場空気源のように流量変化が大きい用途に
用いられる場合は、動力損失が大きいという問題があ
る。

【００１４】図１０に示すガス圧送装置の制御方式を採
用する場合、市販の工業用調節計では、機能，メモリ
ー，容量の面で無理があり、コンピュータを利用した専
用のコントローラか、または比較的高価な市販の小，中
規模のプロセスコンピュータが必要になるという問題が
ある。また、この制御方式では、遠心圧縮機１の放風運
転は行わないが、マップの境界条件として、吐出圧力Ｐ
が、設定圧力Ｐ_SET×ｆ₁以下か、Ｐ＜電流／ＭＩＮ・Ａ
ＭＰ＋ＰＭ（サージマージン）か、電動機電流ＡＭＰ＞
ＭＩＮ・ＡＭＰかの三つの条件で決められる。このた
め、遠心圧縮機１の運転設定圧力Ｐ_SETを変更すれば、
ＭＩＮ・ＡＭＰも変化するので、設定圧力Ｐ_SETを変え
ることのある用途に用いられる場合、予め各吐出圧力に
対するＭＩＮ・ＡＭＰ値を求めておき、マップを変更し
てゆく必要がある。

【００１５】また、電動機３１の電圧が変化する場合
は、電流値も変化し、制御が不安定になる等の問題があ
る。本発明は、斯る従来の問題点を課題としてなされた
もので、高価な流量検出手段を不要とし、遠心圧縮機回
りの配管がコンパクトで、遠心圧縮機のサージ防止パラ
メータを単純に決定でき、遠心圧縮機の運転圧力設定値
を変更してもサージ防止パラメータの変更の必要はな
く、市販の一般工業用調節計の使用で足りる遠心圧縮機
の容量制御装置を提供しようとするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、遠心圧縮機の吸込流路に設けた流量調節
手段と、吐出流路に設けた逆止弁の上流側にて、吐出流
路から分岐し、大気または吸込流路に通ずる開閉弁を備
えた分岐流路と、上記逆止弁の下流側に圧力検出可能に
設け、検出圧力信号を出力するとともに、検出圧力が、
設定圧力以下の場合には第１オン信号を、他の場合には
第１オフ信号を出力する圧力下限設定器を内蔵する他、
検出圧力が高い程、上記流量調節手段の開度を小とする
開度調節信号を出力する圧力調節計と、この圧力調節計
による検出圧力を絶対圧力に変換する変換手段と、上記
遠心圧縮機の駆動部に供給する電力を検出する電力検出
手段と、この電力検出手段による検出電力の値を上記変
換手段より得られる絶対圧力値で除する演算手段と、こ
の演算手段からの出力値が設定値以下の場合には第２オ
フ信号を、他の場合には第２オン信号を出力する電力下
限設定器と、遠心圧縮機の起動後、上記圧力下限設定器
からの第１オン信号により上記開閉弁を閉、上記流量調
節手段を開として負荷運転を行わせ、上記第１オン信
号，第２オン信号が出力されている間は上記圧力調節計
からの開度調節信号に基づく流量調節手段の開度調節に
よる定風圧制御を行わせるとともに、上記第１オフ信
号，第２オフ信号の出力により上記開閉弁を開、上記流
量調節手段を閉として無負荷運転を行わせる制御装置と
を備えた構成とした。

【００１７】

【作用】上記発明のように構成することにより、遠心圧
縮機の容量制御に流量検出手段を用いる必要が無くな
り、圧縮機の軸動力を吐出絶対圧力で除した値が、サー
ジ線上では、一定の値となることに着目し、この値が設
定値以下になれば無負荷運転を行うようにしているた
め、放風圧運転することなく容易に非サージ制御ができ
るようになり、圧縮機の定格圧力付近では、電力下限設
定線がサージ線にほぼ平行になるため、圧力調節計（Ｐ
ＩＣ）の応答遅れによって、設定圧力よりも実際の圧力
が上下してもサージ防止ができるようになる。

【００１８】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図面にしたがって
説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る遠心圧縮
機１の容量制御装置Ｉ₁を適用したガス圧送装置を示
し、図６に示すガス圧送装置と共通する部分について
は、互いに同一番号を付して説明を省略する。この装置
では、動力線４１から遠心圧縮機１を駆動する電動機４
２に供給される電力を、計器用変流器４３および計器用
変圧器４４を介して電力変換器４５により検出するよう
に形成してある。なお、計器用変流器４３，計器用変圧
器４４は、電動機４２の保護等のために本発明とは関係
なく、動力線４１に遮断器４６とともに設けられるのが
一般的である。

【００１９】一方、吐出流路４ａの圧力を検出するＰＩ
Ｃ７からの圧力信号を加算器４７に導き、ここで入力信
号に常数、即ち大気圧（注：絶対圧力＝大気圧＋ゲージ
圧力）を加算して、この信号から絶対圧力を算出し、絶
対圧力信号を除算器４８に入力するとともに、電力変換
器４５からの電力信号、即ち遠心圧縮機１の軸動力を示
す信号をこの除算器４８に入力している。そして、この
除算器４８にて電力信号を吐出流路４ａの絶対圧力信号
で除した値を示す信号を電力下限設定器４９に入力して
いる。電力下限設定器４９では、除算器４８からの上記
信号と、電力下限設定値（ＷＳＬ）とを比較し、この信
号が設定値以下であればオフの接点信号を設定値よりも
大きい場合はオンの接点信号を発生し、これを制御部１
４に入力するように形成してある。なお、本装置では、
ＰＩＣ７と第１三方電磁弁１０との間に電空変換器５０
を介在させてある。

【００２０】図２は、制御部１４内のシーケンス回路の
一部を示し、接点４６Ｘは、遮断器４６が投入され、電
動機４２、および遠心圧縮機１が起動状態、或は運転状
態になると閉路するものである。接点４６Ｘが閉路する
ことにより、タイマー４６ＸＴが作動を開始し、遠心圧
縮機１の起動時間経過後にタイムアップするように設定
されており、タイムアップすると接点４６ＸＴが閉路
し、第１，第２三方電磁弁１０，１２のコイルＳＶ１
０，ＳＶ１２に通電するようになっている。また、電力
下限設定器４９の出力接点ＷＳＬ、およびＰＩＣ７に内
蔵された圧力下限設定器の出力接点ＰＳＬを並列に接続
し、コイルＳＶ１０，ＳＶ１２に通電させるように形成
してある。

【００２１】次に、上記構成からなる装置における容量
制御について説明する。吐出流路４ａの圧力が０ｋｇｆ
／ｃｍ²Ｇにある状態で、遠心圧縮機１を起動すると、
吐出流路４ａの圧力は設定値ＰＳＬ以下であるから、出
力接点ＰＳＬはオンの状態であるため、即ち閉路してい
るため、起動時間経過後、タイマー接点４６ＸＴが閉路
して、第１，第２三方電磁弁１０，１２のコイルＳＶ１
０，ＳＶ１２に通電される。第２三方電磁弁１２に通電
されるとｄ−ｅポートが連通状態になる。そして、第２
計装空気流路１３からの所定圧の計装空気によりＦＣＶ
９は全閉状態となる。

【００２２】同時に、第１三方電磁弁１０に通電され、
ａ−ｂポートが連通状態になり、ＰＩＣ７からの圧力信
号が、電空変換器５０を介してＰＣＶ３の駆動部に送ら
れる。このとき、ＰＩＣ７の設定値よりも実際の検出圧
力が低いため、ＰＩＣ７からの信号はＰＣＶ３を全開さ
せる信号になっており、ＰＣＶ３は全開状態になる。し
たがって、遠心圧縮機１は、１００％以上の風量で、例
えば図示しないガスホルダーにガス圧送してゆくことに
なる。

【００２３】このガスホルダーの圧力が圧力下限設定器
の設定値ＰＳＬに達し、その出力接点ＰＳＬがオフの状
態、即ち開路するが、電力下限設定器４９の出力接点Ｗ
ＳＬはオンの状態、即ち閉路しており、第１，第２三方
電磁弁１０，１２への通電は続けられる。そして、圧送
ガスの消費量が少ないか、無い場合は、やがてＰＩＣ７
における設定値ＰＳまで吐出圧力が上昇し、ＰＩＣ７か
らの出力が低下し、ＰＣＶ３は閉側に作動し始めるが、
ガスホルダーへのガス圧送は続くため、吐出流路４ａの
圧力は上昇し続ける。この圧力の上昇とＰＣＶ３の閉じ
てゆく変化にしたがって、遠心圧縮機１からの吐出風
量，軸動力とも低下してゆく。そして、電動機４２への
入力電力を吐出流路４ａ圧力で除した値が、電力下限設
定器４９における設定値ＷＬＳ以下となり、電力下限設
定器４９の出力接点ＷＳＬがオフの状態、即ち開路す
る。

【００２４】既に、上記圧力下限設定器の出力接点ＰＳ
Ｌはオフの状態になっているので、出力接点ＷＳＬが開
路することにより、第１，第２三方電磁弁１０，１２の
コイルＳＶ１０，ＳＶ１２への通電が同時に断たれる。
この通電が断たれることにより、第２三方電磁弁１２の
ｅ−ｆポートが連通状態になり、ＦＣＶ９の駆動部に供
給されていた計装空気は大気に放出され、ＦＣＶ９は全
開状態になる。同時に、第１三方電磁弁１０への通電が
断たれることにより、ｂ−ｃポートが連通状態になり、
ＰＣＶ３の駆動部に供給されていたＰＩＣ７からの信号
圧力空気も大気に放出され、ＰＣＶ３の開度は最小値
（θｍｉｎ）の閉状態になる。

【００２５】この結果、逆止弁５の上流側の圧力、即ち
遠心圧縮機１の吐出圧力は、大気圧近くまで低下し、遠
心圧縮機１の消費動力が最小の無負荷運転状態に移行す
る。以上の遠心圧縮機１の容量制御における圧力、流量
状態の推移について図３を参照しつつ説明する。なお、
この図３は、図７に対応する図で、この図７と同様の表
し方をしたもので、図７と共通する事項については、同
一の表現を用いて説明は割愛する。図３における曲線IV
は、図７における直線IVに対応し、サージ防止のための
下限流量設定値を示し、電力下限設定器４９の設定線
で、遠心圧縮機１のサージ圧とガス流量との関係を示す
直線IIIと原点付近で交差する直線に近いものとなるの
で、遠心圧縮機１の定格圧力付近では、直線IIIとほぼ
平行になる。

【００２６】曲線I′は、ガスホルダにおける圧力をＤ
点から、ガス消費が無い状態で、ガス圧送する吐出流路
系の抵抗曲線を示している。一点鎖線による曲線VIは、
上述したガス消費が無いときのガスホルダ初期充圧時に
おける遠心圧縮機１からの吐出風量，吐出圧力の推移を
示している。即ち、遠心圧縮機１は、起動後、吐出圧力
はＤ点で運転されているが、タイマー４６ＸＴ（図２）
のタイムアップと同時に、ＰＣＶ３は全開、ＦＣＶ９は
全閉となり遠心圧縮機１の吐出圧力は、Ｄ点よりＡ″点
に移行し、定格風量，定格動力以上の運転でＡ′点，Ａ
点まで充圧する。ＰＩＣ７の設定値ＰＳであるＡ点まで
充圧するとＰＩＣ７は、ＰＣＶ３を閉じ始めるが、ガス
消費が無いため、吐出ガス流量，遠心圧縮機１の消費動
力は減少しつつも、吐出流路４ａの圧力はＣ点まで上昇
する。

【００２７】Ｃ点に至ると、電力下限設定器４９が動作
し、第１，第２三方電磁弁１０，１２が同時に非通電状
態となり、ＦＣＶ９は全開、ＰＣＶ３は閉状態になっ
て、遠心圧縮機１の吐出ガス流量，吐出ガス圧力は、一
点鎖線による曲線VIに沿って、Ｃ点からＤ点に移行し、
遠心圧縮機１は無負荷運転状態になるが、ガスホルダの
圧力はＣ点で示される充圧された状態を保つ。

【００２８】次に、ガスの消費が始まり、ガスホルダの
圧力がＰＩＣ７における圧力下限設定値ＰＳＬに達する
と第１，第２三方電磁弁１０，１２が同時に通電され
る。これにより、ＦＣＶ９が全閉，ＰＣＶ３が全開状態
になり、遠心圧縮機１は負荷運転状態になる。即ち、遠
心圧縮機１の吐出ガス流量，吐出ガス圧力は、図３にお
けるＤ点からＡ′点に移行する。また、ガス消費量が、
図３におけるＡ点からＢ点までの量である場合は、遠心
圧縮機１の吐出ガス圧力がＡ点まで昇圧された後、ＰＩ
Ｃ７による定風圧制御が働き、吐出流路４ａの圧力（≒
吐出ガス圧力）は、ＰＩＣ７の設定値ＰＳに保たれる。

【００２９】その後、ガス消費量が減少し、図３におけ
るＢ点の量以下になると、電力下限設定器４９が作動
し、第１，第２三方電磁弁１０，１２が同時に非通電状
態となる。これによって、ＦＣＶ９は全開，ＰＣＶ３は
閉状態になり、遠心圧縮機１は無負荷運転状態になる。
その後、ガス消費量に見合って、上述した制御が繰り返
される。以上のように、遠心圧縮機１を駆動する電動機
４２への入力電力を検出し、この検出値を吐出流路４ａ
の圧力で除した値が一定値以下になったときに遠心圧縮
機１を無負荷運転させ、吐出流路４ａの圧力が一定値以
下になれば負荷運転させることにより、遠心圧縮機１の
サージングを防止しつつ、定圧制御と負荷／無負荷運転
制御を行うことができるようになっている。

【００３０】したがって、上述した容量制御装置によれ
ば、流量検出装置が無くても、サージング防止が可能と
なり、遠心圧縮機回りの吐出配管、或は吸込配管に、流
量検出装置を設置する場合のような制約条件がなくな
り、圧縮機のパッケージ化が容易になっている。図１に
示す装置の枠Ｘ内の部分は、市販されているマイクロプ
ロセッサを使用したプログラム可能なシングルループコ
ントローラ１台で実現可能であり、この容量制御装置Ｉ
₁は、プログラムを構築するだけで実現でき、制御ハー
ドウエアの追加の必要がない。したがって、比較的高価
な流量検出装置が不要なだけ全体的にコストダウンする
ことができる。

【００３１】また、一般的に、電動機駆動の遠心圧縮機
では、電動機のオーバーロードを防止する制御が付加さ
れることが多く、図４に、斯る制御を付加した本発明の
第２実施例に係る容量制御装置Ｉ₂を適用したガス圧送
装置を示す。この図４に示す装置は、図１に示す装置と
は、一点鎖線で囲んだ枠Ｙ内の部分が異なるだけで、新
たに電力コントローラ６１，セレクタ６２が付加されて
いる点を除き、他は実質的に同一であり、互いに対応す
る部分には、同一番号を付して説明を省略する。本発明
に係る容量制御装置の場合、電力下限設定線が図３中の
直線III、即ち圧縮機のサージ線にほぼ平行になるた
め、ＰＩＣ７の設定値ＰＳを変更しても、電力下限設定
値を変更する必要がないというメリットがある。

【００３２】図５に示す枠Ｚ内の部分は、本発明の第３
実施例に係る容量制御装置の一部を示し、図４におい
て、ＰＣＶ３を容量調節用のガイドベーンとした場合、
枠Ｙに代えて、置換されるもので、新たに補正演算器７
１が付加されている。そして、セレクタ６２からのガイ
ドベーン角度を決める信号によって、遠心圧縮機軸動力
（ｋＷ）／遠心圧縮機の吐出絶対圧力（Ｐ_A）の値を補
正するようになっている。好ましくは、直接ガイドベー
ン角度を検出して、補正するようにするのがよい。その
理由は、ガイドベーン角度の変化によって、遠心圧縮機
１のサージ線が直線とならないからである。上記実施例
では、動力線４６から供給される電力を検出するように
したものを示したが、本発明は、これに限定するもので
なく、電源電圧に変動が無い場合は電力に代えて動力線
４６を流れる電流を検出するようにしたものであっても
よい。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、遠心圧縮機の吸込流路に設けた流量調節手段
と、吐出流路に設けた逆止弁の上流側にて、吐出流路か
ら分岐し、大気または吸込流路に通ずる開閉弁を備えた
分岐流路と、上記逆止弁の下流側に圧力検出可能に設
け、検出圧力信号を出力するとともに、検出圧力が、設
定圧力以下の場合には第１オン信号を、他の場合には第
１オフ信号を出力する圧力下限設定器を内蔵する他、検
出圧力が高い程、上記流量調節手段の開度を小とする開
度調節信号を出力する圧力調節計と、この圧力調節計に
よる検出圧力を絶対圧力に変換する変換手段と、上記遠
心圧縮機の駆動部に供給する電力を検出する電力検出手
段と、この電力検出手段による検出電力の値を上記変換
手段より得られる絶対圧力値で除する演算手段と、この
演算手段からの出力値が設定値以下の場合には第２オフ
信号を、他の場合には第２オン信号を出力する電力下限
設定器と、遠心圧縮機の起動後、上記圧力下限設定器か
らの第１オン信号により上記開閉弁を閉、上記流量調節
手段を開として負荷運転を行わせ、上記第１オン信号，
第２オン信号が出力されている間は上記圧力調節計から
の開度調節信号に基づく流量調節手段の開度調節による
定風圧制御を行わせるとともに、上記第１オフ信号，第
２オフ信号の出力により上記開閉弁を開、上記流量調節
手段を閉として無負荷運転を行わせる制御部とを備えた
構成としてある。

【００３４】このため、流量検出装置が無くても、サー
ジング防止が可能となり、遠心圧縮機回りの吐出配管、
或は吸込配管に、流量検出装置を設置する場合のような
制約条件がなくなり、圧縮機のパッケージ化が容易にな
っている。また、圧縮機の軸動力を吐出絶対圧力で除し
た値が、サージ線上では、一定の値となることに着目
し、この値が設定値以下になれば無負荷運転を行うよう
にしているため、放風運転することなく容易に非サージ
制御ができるようなり、動力の低減が可能になる。さら
に、サージ防止のための圧縮機の特性データは、圧縮機
の定格圧力付近のサージ点の一点だけを求めれば、サー
ジ防止パラメータが決定できるので、試運転の工程を大
幅に短縮できる。さらに、圧縮機の定格圧力付近では、
電力下限設定線がサージ線にほぼ平行になるため、圧縮
機の運転圧力設定値を変更してもサージ防止パラメータ
を変更する必要が無く、圧力調節計（ＰＩＣ）の応答遅
れによって、設定圧力よりも実際の圧力が上下してもサ
ージ防止ができるようになる。その他、プログラマブル
・シングルループコントローラと称される一般工業用調
節計で比較的安価に実現可能である等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る容量制御装置を適
用したガス圧送装置の全体構成図である。

【図２】図１に示す装置における制御部のシーケンス
回路の一部を示す図である。

【図３】図１に示す装置における遠心圧縮機の特性お
よび容量制御における吐出ガス流量と吐出ガス圧力との
関係を示す図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る容量制御装置を適
用したガス圧送装置の全体構成図である。

【図５】本発明の第３実施例に係る容量制御装置の制
御部の一部を示す図である。

【図６】従来の容量制御装置を適用したガス圧送装置
の全体構成図である。

【図７】図６に示す装置における遠心圧縮機の特性お
よび容量制御における吐出ガス流量と吐出ガス圧力との
関係を示す図である。

【図８】従来の別の容量制御装置を適用したガス圧送
装置の全体構成図である。

【図９】図８に示す遠心圧縮機の風量と吐出ガス圧力
および入力電力（電流）との関係を示す図である。

【図１０】従来の別の容量制御装置を適用したガス圧
送装置の全体構成図である。

【図１１】図１０に示す遠心圧縮機の吐出ガス流量と
吐出ガス圧力との関係を示すマップ図である。

【符号の説明】

Ｉ₁，Ｉ₂ 容量制御装置１遠心圧縮機３流量調節手段４，４ａ吐出
流路５逆止弁７圧力調節計８分岐流路９圧力調節用
開閉弁１０第１三方電磁弁１２第２三方
電磁弁１４制御部４１動力線４２電動機４３計器用変
流器４４計器用変圧器４５電力変換
器４７加算器４８除算器４９電力下限設定器５０電空変換
器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】遠心圧縮機の吸込流路に設けた流量調節
手段と、吐出流路に設けた逆止弁の上流側にて、吐出流
路から分岐し、大気または吸込流路に通ずる開閉弁を備
えた分岐流路と、上記逆止弁の下流側に圧力検出可能に
設け、検出圧力信号を出力するとともに、検出圧力が、
設定圧力以下の場合には第１オン信号を、他の場合には
第１オフ信号を出力する圧力下限設定器を内蔵する他、
検出圧力が高い程、上記流量調節手段の開度を小とする
開度調節信号を出力する圧力調節計と、この圧力調節計
による検出圧力を絶対圧力に変換する変換手段と、上記
遠心圧縮機の駆動部に供給する電力を検出する電力検出
手段と、この電力検出手段による検出電力の値を上記変
換手段より得られる絶対圧力値で除する演算手段と、こ
の演算手段からの出力値が設定値以下の場合には第２オ
フ信号を、他の場合には第２オン信号を出力する電力下
限設定器と、遠心圧縮機の起動後、上記圧力下限設定器
からの第１オン信号により上記開閉弁を閉、上記流量調
節手段を開として負荷運転を行わせ、上記第１オン信
号，第２オン信号が出力されている間は上記圧力調節計
からの開度調節信号に基づく流量調節手段の開度調節に
よる定風圧制御を行わせるとともに、上記第１オフ信
号，第２オフ信号の出力により上記開閉弁を開、上記流
量調節手段を閉として無負荷運転を行わせる制御部とを
備えたことを特徴とする遠心圧縮機の容量調節装置。