JP4425768B2

JP4425768B2 - スクリュー圧縮機

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Publication number: JP4425768B2
Application number: JP2004345611A
Authority: JP
Inventors: 征和長谷; 洋幸松田
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: JP2006152946A

Description

本発明は、圧縮機本体の吐出側圧力に応じて全負荷運転又は無負荷運転に切り換えるスクリュー圧縮機に関する。

スクリュー圧縮機においては、圧縮機本体の吐出側圧力を圧力検出手段で検出し、その検出結果に応じて全負荷運転又は無負荷運転に切り換えるものがある。このとき、圧縮機本体の吐出空気量及び圧縮機本体に接続された吐出配管系統を介し使用される圧縮空気の使用空気量の変化に応じて、吐出配管系統の圧力損失が変化する。そのため、吐出配管系統の末端部での圧力（末端圧力）が所望の圧力値以上となるように、吐出配管系統の最大圧力損失を見込んで、圧縮機本体の吐出側圧力の上限値及び下限値を設定することがしばしある。

このようなスクリュー圧縮機では、吐出配管系統の末端部で所望の圧縮空気を得ることができるものの、使用空気量が少ない場合、吐出配管系統の圧力損失が小さくなるにも拘わらず、圧縮機本体の吐出側圧力の上限値及び下限値が高く設定されたままのため、必要以上に吐出側圧力を上昇させて圧縮機本体を駆動し、余分な電力を消費していた。

そこでこれに対応するため、従来例えば、圧縮機本体の全負荷運転の時間割合及び圧縮機本体の最大吐出空気量（風量）から使用空気量（消費流量）を算出し、算出した使用空気量から吐出配管系統の圧力損失及び末端圧力を算出し、その末端圧力が一定となるように吐出側圧力の上限設定値及び下限設定値を自動調整する制御方法が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、圧縮機本体が使用空気量に応じた吐出圧力で運転されるため、省エネ効果を得るようになっている。

特開平１１−３２４９６３号公報

しかしながら、上記従来技術には以下のような改善の余地があった。
すなわち、上記従来技術では、圧縮機本体の全負荷運転及び無負荷運転の１サイクルにおける全負荷運転の時間割合から使用空気量を算出するので、１サイクル終了後に、そのサイクル時（言い換えれば、前回のサイクル時）の使用空気量を算出するようになっている。そのため、例えば最初のサイクル時と次のサイクル時とで使用空気量が大きく変動する場合、若しくはサイクル途中で使用空気量が大きく変動する場合は、算出した使用空気量と現在の使用空気量とに大きな差が生じ、吐出配管系統の末端圧力の算出にも誤差が生じてしまうため、対応することができなかった。

本発明の目的は、省エネ効果を得つつ、使用空気量の変動に対応することができ用途の拡大が図れるスクリュー圧縮機を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、空気を圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体で生成した圧縮空気を使用先に供給する吐出配管系統と、前記圧縮機本体の吐出側圧力を検出する圧力センサと、前記吐出配管系統における前記圧力センサの検出部より下流側に設けられた空気槽と、前記圧力センサで検出した吐出側圧力が上限設定値まで達した場合に前記圧縮機本体を全負荷運転から無負荷運転に切り換え、その後、前記圧力センサで検出した吐出側圧力が下限設定値まで達した場合に前記圧縮機本体を無負荷運転から全負荷運転に切り換える運転制御手段とを備えたスクリュー圧縮機において、前記圧縮機本体の全負荷運転から無負荷運転への切換時に前記圧力センサで検出した吐出側圧力の差圧を、前記吐出配管系統における前記圧力センサの検出部から前記空気槽までの第１圧力損失として求める第１圧力損失演算手段と、前記吐出配管系統の容量及び第１演算係数を記憶する第１記憶手段と、前記圧縮機本体の無負荷運転時における所定の時間間隔毎に、前記圧力センサで検出した吐出側圧力の変化率を連続的に演算し、この吐出側圧力の変化率に前記第１記憶手段で記憶した前記吐出配管系統の容量及び第１演算係数を乗算して使用空気量を連続的に演算する第１の使用空気量演算手段と、任意の使用空気量に対する前記吐出配管系統の圧力損失を予め記憶する第２記憶手段と、この第２記憶手段で記憶した任意の使用空気量に対する前記吐出配管系統の圧力損失から前記第１圧力損失演算手段で算出した第１圧力損失を減算して、任意の使用空気量に対する前記吐出配管系統における前記空気槽から末端までの第２圧力損失を演算し、この第２圧力損失に対し前記任意の使用空気量を２乗したものを除算して第２演算係数を演算する係数演算手段と、前記第１の使用空気量演算手段で算出した使用空気量を２乗し、さらに前記係数演算手段で算出した第２演算係数を乗算して、前記第１の使用空気量演算手段で算出した使用空気量に対する前記吐出配管系統の第２圧力損失を演算する第２圧力損失演算手段とを備え、前記運転制御手段は、前記吐出配管系統の末端圧力が予め設定記憶した所定の設定値以上となるように、この所定の設定値に前記第２圧力損失演算手段で算出した第２圧力損失を加算した合計値を前記の下限設定値として設定変更するとともに、この設定変更した下限設定値に所定の圧力制御幅を加算した値を前記の上限設定値として設定変更する。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記圧縮機本体の最大吐出空気量を予め記憶する第３記憶手段と、前記第１の使用空気量演算手段で使用空気量が演算される前記圧縮機本体の無負荷運転時より前段階の全負荷運転及び無負荷運転における全負荷運転の時間割合を演算し、この全負荷運転の時間割合に前記第３記憶手段で記憶した前記圧縮機本体の最大吐出空気量を乗算して使用空気量を演算する第２の使用空気量演算手段と、この第２の使用空気量算出手段で算出した使用空気量を前記前段階の無負荷運転時における吐出側圧力の変化率及び前記の第１演算係数で除算して前記吐出配管系統の容量を演算する配管容量演算手段とを備え、前記第１記憶手段は、前記配管容量演算手段で算出した前記吐出配管系統の容量を記憶する。

本発明によれば、省エネ効果を得つつ、使用空気量の変動に対応することができ用途の拡大が図れる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明のスクリュー圧縮機の一実施形態の全体構成を表す概略図である。なお、この図１において、実線の矢印は空気の流れを表し、点線の矢印は電気信号の流れを表している。

図１において、吸込みフィルタ１を介し吸い込んだ空気（大気）を圧縮するスクリュー圧縮機本体２と、この圧縮機本体２の吸込側に設けた吸込み絞り弁３と、圧縮機本体２で生成した圧縮空気を使用先に供給する吐出配管系統４と、制御装置５とが備えられている。吐出配管系統４には、逆止弁６と、この逆止弁６の上流側から分岐して前記吸込み絞り弁３に連通するバイパス配管７と、このバイパス配管７に設けられ連通・遮断状態に切り換え可能な制御弁８と、逆止弁６の下流側に設けられ圧縮機本体２の吐出側圧力を検出する圧力センサ９と、十分な容量を有する空気槽１０とが設けられている。なお、吸込みフィルタ１、圧縮機本体２、吸込み絞り弁３、制御装置５、逆止弁６、バイパス配管７、制御弁８、圧力センサ９等は筐体（図示せず）内に収納され、圧縮機ユニット１１として構成されている。

制御装置５は、まず第１の機能（運転制御手段）として、圧力センサ９から入力された検出信号に対し所定の演算処理を行い、吐出側圧力が上限設定値Ｐ_Ｕ（詳細は後述）に達すると、生成した制御信号（電気信号）を出力して制御弁８を連通状態とし、吸込み絞り弁３に圧縮空気を供給して吸込みフィルタ１から圧縮機本体２への空気吸込みを遮断する。これにより、圧縮機本体２を無負荷運転に切り換えるようになっている。また制御装置５は、吐出側圧力が下限設定値Ｐ_Ｄ（詳細は後述）に達すると、生成した制御信号を出力して制御弁８を遮断状態とし、圧縮機本体２を全負荷運転に切り換えるようになっている。

ここで本実施形態の大きな特徴として、制御装置５は、第２の機能（使用空気量演算手段及び末端圧力演算手段）として、例えば圧縮機本体２の無負荷運転時に圧力センサ９で検出した吐出側圧力の変化率から使用空気量Ｑ_ｓを算出し、この算出した使用空気量Ｑ_ｓに基づいて吐出配管系統４の圧力損失ΔＰを算出し、吐出配管系統４の末端部４ａでの圧力（以降、末端圧力と称す）を算出するようになっている。

吐出配管系統４の圧力損失ΔＰ（詳細には、吐出配管系統４における圧力センサ９の検出部４ｂから末端部４ａまでの圧力損失）は、圧力センサ９の検出部４ｂから空気槽１０までの第１圧力損失ΔＰ_１と、空気槽１０から末端部４ａまでの第２圧力損失ΔＰ_２の合計となる。圧縮機本体２の無負荷運転時には圧力センサ９の検出する吐出側圧力が空気槽１０内の圧力とほぼ同じになるため、圧縮機本体２の全負荷運転から無負荷運転への切換時（又は無負荷運転から全負荷運転への切換時）に圧力センサ９で検出した吐出側圧力の差圧が上記第１圧力損失ΔＰ_１として求められる。次に、上記第２圧力損失ΔＰ_２の演算方法の詳細について順を追って説明する。

図２は、上記制御装置５における使用空気量Ｑ_ｓの演算方法を説明するための図であり、圧縮機本体２の全負荷運転及び無負荷運転の１サイクルにおける吐出側圧力の経時変化の一例を表している。

この図２において、圧縮機本体２の全負荷運転時は、吐出側圧力が単調増加し、無負荷運転に切り換えられると、吐出側圧力が単調減少するようになっている。そして制御装置５は、例えば圧縮機本体２の無負荷運転時に、圧力センサ９からの検出信号により所定の時間間隔（ｔ_２−ｔ_１）（＝例えば１秒間隔）における吐出側圧力の変化率｜Ｐ_ｆ−Ｐ_ｉ｜／（ｔ_２−ｔ_１）を連続的に算出する。そして、下記の式（１）を用いて使用空気量Ｑ_ｓを算出するようになっている。
Ｑ_ｓ＝Ａ_１×Ｃ×｜Ｐ_ｆ−Ｐ_ｉ｜／（ｔ_２−ｔ_１）・・・（１）
Ａ_１：係数、Ｃ：吐出配管系統４の容量
なお、この式（１）は、空気槽の容量計算式である下記の式（２）を変形したものである。
Ｃ＝Ｑ_ｓ×（ｔ_２−ｔ_１）／｛（Ｔ_Ｓ／Ｐ_Ｓ）×｜Ｐ_ｆ／Ｔ_ｆ−Ｐ_ｉ／Ｔ_ｉ｜｝
＝Ｑ_ｓ×（ｔ_２−ｔ_１）／｛Ａ_１×｜Ｐ_ｆ−Ｐ_ｉ｜｝・・・（２）
Ｔ_Ｓ：吸気の絶対温度、Ｐ_Ｓ：吸気の絶対圧力
Ｔ_ｉ，Ｔ_ｆ：任意の時間ｔ_１，ｔ_２における空気槽内の絶対温度
Ｐ_ｉ，Ｐ_ｆ：任意の時間ｔ_１，ｔ_２における空気槽内の絶対圧力
但し、Ｐ_Ｓ＝０．１０１３ＭＰａ（大気圧）、Ｔ_Ｓ＝２９３Ｋ、Ｔ_ｆ＝Ｔ_ｉ＝３０３Ｋと仮定し、Ａ_１＝９．５４５８７である。

また、上記の式（１）における吐出配管系統４の容量Ｃは、操作者が設定入力してもよいし、例えば圧縮機本体２の無負荷運転時、任意の使用空気量Ｑ_ｓにおける吐出側圧力の変化率がわかれば、式（２）より求めることができる。本実施形態による制御装置５は、第３の機能（第２の使用空気量演算手段及び配管容量演算手段）として、吐出配管系統４の容量Ｃを算出することができる。すなわち、例えば圧縮機本体２の全負荷運転及び無負荷運転の１サイクル終了後に、その１サイクルにおける全負荷運転の時間割合を算出し、その全負荷運転の時間割合に圧縮機本体２の最大吐出空気量Ｑ_{ｄ＿ｍａｘ}を乗じることで、使用空気量Ｑ_ｓが求められる。また、圧縮機本体２の無負荷運転時における吐出側圧力の変化率は、例えば（Ｐ_Ｕ−Ｐ_Ｄ）／（圧縮機本体２の無負荷運転時間）で求められ（前述の図２参照）、これらを式（２）に入力して吐出配管系統４の容量Ｃを算出することができる。

そして制御装置５は、圧縮機本体２の無負荷運転時に上記の式（１）を用いて算出した使用空気量Ｑ_ｓを、下記の式（３）に入力して吐出配管系統４の例えば第２圧力損失ΔＰ_２を算出するようになっている。
ΔＰ_２＝ΔＰ_２ｉ×Ｑ_ｓ ^２／Ｑ_ｓｉ ^２・・・（３）
Ｑ_ｓｉ：任意の使用空気流量
ΔＰ_２ｉ：任意の使用空気量における吐出配管系統４の第２圧力損失
なお、この式（３）は、配管の圧力損失計算式である下記の式（４）より導き出されたものである。
ΔＰ_２＝０．３９×１０^−４×μ・（Ｌ／ｄ）・｛γ×ｖ^２／（２×ｇ）｝
＝Ａ_２・ｖ^２
＝Ａ_３・Ｑ_ｓ ^２・・・（４）
μ：配管の摩擦係数、Ｌ：配管の長さ、ｄ：配管の内径
γ：空気（流体）の密度、ｖ：空気の平均速度、ｇ：重力加速度
Ａ_２，Ａ_３：係数
式（４）に任意の使用空気量Ｑ_ｓｉにおける吐出配管系統４の第２圧力損失ΔＰ_２ｉを入力することで、Ａ_３＝ΔＰ_２ｉ／Ｑ_ｓｉ ^２が求められ、上記の式（３）が導き出される。すなわち、例えば最大使用空気流量Ｑ_{ｓ＿ｍａｘ}における吐出配管系統４の第２圧力損失の最大値ΔＰ_{２＿ｍａｘ}さえわかれば、配管の摩擦係数μ、配管の長さＬ、配管の内径ｄ、空気（流体）の密度γ、及び空気の平均速度ｖ等を設定入力する必要は生じない。なお、実際には、空気密度γは圧力によって変動するため、圧力センサ９で検出する吐出側圧力から空気槽１０内の圧力を換算し、その圧力補正係数をかけてもよい。

以上のようにして制御装置５は、圧縮機本体の無負荷運転時に圧力センサ９からの検出信号により吐出側圧力の変化率｜Ｐ_ｆ−Ｐ_ｉ｜／（ｔ_２−ｔ_１）を連続的に算出し、式（１）を用いて使用空気量Ｑ_ｓを連続的に算出し、式（３）を用いて吐出配管系統４の第２圧力損失ΔＰ_２を算出する。そして、上述したように圧縮機本体２の無負荷運転時は吐出側圧力が空気槽１０内の圧力と同じとなるため、吐出側圧力から第２圧力損失ΔＰ_２を差し引いた値が吐出配管系統４の末端圧力となる。そして、制御装置５は、吐出配管系統４の末端圧力が所定の設定値以上となるように、吐出側圧力の下限設定値Ｐ_Ｄを、末端圧力の所定の設定値に第２圧力損失ΔＰ_２を加算した値へと変更する。また例えば、吐出側圧力の上限設定値Ｐ_Ｕを、変更後の下限設定値Ｐ_Ｄに所定の圧力制御幅を加算した値へと変更するようになっている。

次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。図３は、本実施形態による圧縮機本体２の吐出側圧力及び対応する吐出配管系統４の末端圧力の経時変化を表すタイムチャートである。なお、この図３において、圧縮機本体２の吐出側圧力は実線で表し、吐出配管系統４の末端圧力は二点鎖線で表している。

図３において、圧縮機本体２の最大吐出空気量Ｑ_{ｄ＿ｍａｘ}＝６．４ｍ^３／ｍｉｎに設定し、使用空気量Ｑ_ｓ（後述するが、Ｑ_ｓ＝３．２ｍ^３／ｍｉｎ）が変動しない場合を例にとって表している。この圧縮機本体２の最大吐出空気量Ｑ_{ｄ＿ｍａｘ}＝６．４ｍ^３／ｍｉｎ、吐出側圧力の初期の上限設定値Ｐ_Ｕ０＝０．６９ＭＰａ、初期の下限設定値Ｐ_Ｄ０＝０．５９ＭＰａ（すなわち、上限設定値と下限設定値の幅である圧力制御幅０．１ＭＰａ）が、制御装置５に予め設定記憶されている。なお、最大使用空気量Ｑ_{ｓ＿ｍａｘ}＝６．４ｍ^３／ｍｉｎとした場合の吐出配管系統４の最大圧力損失ΔＰ_ｍａｘ＝０．１５ＭＰａであり、すなわち吐出配管系統４の末端圧力は０．４４ＭＰａ以上とされている。これらの数値も制御装置５に予め設定記憶されている。

まずスクリュー圧縮機を運転開始すると、圧縮機本体２の全負荷運転により吐出側圧力が上昇する（ブロックＡ）。圧力センサ９で検出した吐出側圧力が初期の上限設定値Ｐ_Ｕ０＝０．６９ＭＰａに達すると、制御装置５からの制御信号に応じて制御弁８が連通状態となり、圧縮機本体２を無負荷運転に切り換える。その結果、圧縮機本体２の吐出側圧力が吐出配管系統４の第１圧力損失ΔＰ_１のぶんだけ急激に下降し、その後、徐々に下降する（ブロックＢ）。

圧力センサ９で検出した吐出側圧力が初期の下限設定値Ｐ_Ｄ０＝０．５９ＭＰａに達すると、制御装置５からの制御信号に応じて制御弁８が遮断状態となり、圧縮機本体２を全負荷運転に切り換える。その結果、圧縮機本体２の吐出側圧力が吐出配管系統４の第１圧力損失ΔＰ_１のぶんだけ急激に上昇し、その後、徐々に上昇する（ブロックＣ）。

制御装置５は、圧縮機本体２の全負荷運転から無負荷運転への切換時（ブロックＡ→Ｂ）又は無負荷運転から全負荷運転への切換時（ブロックＢ→Ｃ）に、圧力センサ９で検出した吐出側圧力の差圧（０．０５ＭＰａ）を吐出配管系統４の第１圧力損失ΔＰ_１として記憶する。これにより、例えば吐出配管系統４における空気槽１０の配置が変わるような場合でも、空気槽１０までの第１圧力損失ΔＰ_１を求めることができる。なお、最大使用空気量Ｑ_{ｓ＿ｍａｘ}＝６．４ｍ^３／ｍｉｎとした場合の吐出配管系統４の第２圧力損失の最大値ΔＰ_{２＿ｍａｘ}＝０．１５−０．０５＝０．１ＭＰａとなる。

また制御装置５は、無負荷運転時間（０．５ｍｉｎ）及び全負荷運転時間（０．５ｍｉｎ）を記憶するとともに、１サイクル終了後（ブロックＢ，Ｃの終了後）、その１サイクル運転時間における無負荷運転時間の割合（＝０．５ｍｉｎ／１ｍｉｎ＝０．５）に圧縮機本体２の最大吐出空気量Ｑ_{ｄ＿ｍａｘ}＝６．４ｍ^３／ｍｉｎを乗じて使用空気量Ｑ_ｓ（＝０．５×６．４ｍ^３／ｍｉｎ＝３．２ｍ^３／ｍｉｎ）を算出し、この算出した使用空気量Ｑ_ｓから上記式（２）を用いて吐出配管系統４の容量Ｃ（＝約３．３５ｍ^３）を算出し記憶する。

その後、圧力センサ９で検出した吐出圧力が初期の上限設定値Ｐ_Ｄ０＝０．６９ＭＰａまで達すると、上記同様に圧縮機本体２が無負荷運転に切り換えられて、吐出側圧力が第１圧力損失ΔＰ_１のぶんだけ急激に下降し、その後、徐々に下降する（ブロックＤ）。このとき、制御装置５は、圧力センサ９で検出した吐出側圧力の変化率及び上記記憶した吐出配管系統４の容量Ｃ（＝約３．３５ｍ^３）から上記式（１）を用いて使用空気量Ｑ_ｓ（＝３．２ｍ^３／ｍｉｎ）を連続的に算出する。これにより、詳細は図示しないが、使用空気量Ｑ_ｓが大きく変動する場合にも対応して使用空気量Ｑ_ｓを算出することができる。

制御装置５は、算出した使用空気量Ｑ_ｓ＝３．２ｍ^３／ｍｉｎ等（及び最大使用空気量Ｑ_{ｓ＿ｍａｘ}＝６．４ｍ^３／ｍｉｎとした場合の吐出配管系統４の第２圧力損失の最大値ΔＰ_{２＿ｍａｘ}＝０．１ＭＰａ）から、上記式（３）を用いて吐出配管系統４の第２圧力損失ΔＰ_２（＝０．０２５ＭＰａ）を算出する。そして、制御装置５は、吐出配管系統４の末端圧力が０．４４ＭＰａ以上となるように、吐出側圧力の下限設定値Ｐ_Ｄを、０．４４ＭＰａに第２圧力損失ΔＰ_２＝０．０２５を加算した値（０．４６５ＭＰａ）に変更し、吐出側圧力の上限設定値Ｐ_Ｕを、変更した下限設定値Ｐ_Ｄ＝０．４６５ＭＰａに圧力制御幅０．１ＭＰａを加算した値（０．５６５ＭＰａ）に変更する。

その結果、吐出側圧力が下限設定値Ｐ_Ｄ＝０．４６５ＭＰａに下降するまで（言い換えれば、吐出配管系統４の末端圧力が０．４４ＭＰａに下降するまで）、圧縮機本体２の無負荷運転が継続される。そして、使用空気量Ｑ_ｓ＝３．２ｍ^３／ｍｉｎで安定する場合、制御装置５が吐出側圧力の上限設定値Ｐ_Ｕ＝０．５６５ＭＰａ及び下限設定値Ｐ_Ｄ＝０．４６５ＭＰａに基づいて、圧縮機本体２を全負荷運転又は無負荷運転に切り換える（ブロックＥ）。

このように本実施形態においては、吐出配管系統４の末端圧力が所定の設定範囲（０．４４〜０．５４ＭＰａ）となるように、圧縮機本体２の全負荷運転又は無負荷運転を切り換えるので、余分な電力を消費せず、省エネ効果を得ることができる。また、吐出配管系統４の末端圧力（及び圧力損失ΔＰ）の演算基礎となる使用空気量Ｑ_ｓを、例えば圧縮機本体２の無負荷運転時における吐出側圧力の変化率から連続的に演算するので、使用空気量Ｑ_ｓが大きく変動する場合にも対応することができ、例えばエアスプレイ等の用途に用いることができる。したがって、省エネ効果を得つつ、使用空気量の変動に対応することができ用途の拡大が図れる。

また、本実施形態においては、吐出側圧力の上限設定値Ｐ_Ｕ及び下限設定値Ｐ_Ｄを圧力制御幅（０．１ＭＰａ）が変わらないように変更するので、圧縮機本体２の１サイクル運転時間（１ｍｉｎ）も維持される。これにより、サイクル頻度が増大することなく、圧縮機本体２の部品消耗を抑えることができる。

また、例えば吐出配管系統４の末端部４ａに圧力センサを設け、この圧力センサで検出した末端圧力を検出信号として制御装置５に出力するような場合に比べ、部品点数を削減してコスト低減を図ることができる。また、既設のスクリュー圧縮機にも容易に適用することができる。

また、本実施形態においては、吐出配管系統４に空気槽１０を設けた構成を例にとって説明したが、これに限られず、例えばクーラ、ドライヤ、フィルタ等を設けてもよいことは言うまでもない。

本発明のスクリュー圧縮機の一実施形態の全体構成を表す概略図である。本発明のスクリュー圧縮機の一実施形態を構成する制御装置における使用空気量の演算方法を説明するための図であり、１サイクルにおける圧縮機本体の吐出側圧力の経時変化の一例を表す。本発明のスクリュー圧縮機の一実施形態の動作内容を説明するための図であり、複数サイクルにおけるスクリュー圧縮機の吐出側圧力の経時変化の一例を表す。

符号の説明

２圧縮機本体
４吐出配管系統
５制御装置（第１の使用空気量演算手段、末端圧力演算手段、運転制御手段、第２の使用空気量演算手段、配管容量演算手段）
９圧力センサ（圧力検出手段）
１０空気槽
Ｃ吐出配管系統の容量
Ｑ_ｓ使用空気量
ΔＰ吐出配管系統の圧力損失

Claims

空気を圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体で生成した圧縮空気を使用先に供給する吐出配管系統と、前記圧縮機本体の吐出側圧力を検出する圧力センサと、前記吐出配管系統における前記圧力センサの検出部より下流側に設けられた空気槽と、前記圧力センサで検出した吐出側圧力が上限設定値まで達した場合に前記圧縮機本体を全負荷運転から無負荷運転に切り換え、その後、前記圧力センサで検出した吐出側圧力が下限設定値まで達した場合に前記圧縮機本体を無負荷運転から全負荷運転に切り換える運転制御手段とを備えたスクリュー圧縮機において、
前記圧縮機本体の全負荷運転から無負荷運転への切換時に前記圧力センサで検出した吐出側圧力の差圧を、前記吐出配管系統における前記圧力センサの検出部から前記空気槽までの第１圧力損失として求める第１圧力損失演算手段と、
前記吐出配管系統の容量及び第１演算係数を記憶する第１記憶手段と、
前記圧縮機本体の無負荷運転時における所定の時間間隔毎に、前記圧力センサで検出した吐出側圧力の変化率を連続的に演算し、この吐出側圧力の変化率に前記第１記憶手段で記憶した前記吐出配管系統の容量及び第１演算係数を乗算して使用空気量を連続的に演算する第１の使用空気量演算手段と、
任意の使用空気量に対する前記吐出配管系統の圧力損失を予め記憶する第２記憶手段と、
この第２記憶手段で記憶した任意の使用空気量に対する前記吐出配管系統の圧力損失から前記第１圧力損失演算手段で算出した第１圧力損失を減算して、任意の使用空気量に対する前記吐出配管系統における前記空気槽から末端までの第２圧力損失を演算し、この第２圧力損失に対し前記任意の使用空気量を２乗したものを除算して第２演算係数を演算する係数演算手段と、
前記第１の使用空気量演算手段で算出した使用空気量を２乗し、さらに前記係数演算手段で算出した第２演算係数を乗算して、前記第１の使用空気量演算手段で算出した使用空気量に対する前記吐出配管系統の第２圧力損失を演算する第２圧力損失演算手段とを備え、
前記運転制御手段は、前記吐出配管系統の末端圧力が予め設定記憶した所定の設定値以上となるように、この所定の設定値に前記第２圧力損失演算手段で算出した第２圧力損失を加算した合計値を前記の下限設定値として設定変更するとともに、この設定変更した下限設定値に所定の圧力制御幅を加算した値を前記の上限設定値として設定変更することを特徴とするスクリュー圧縮機。
請求項１記載のスクリュー圧縮機において、
前記圧縮機本体の最大吐出空気量を予め記憶する第３記憶手段と、
前記第１の使用空気量演算手段で使用空気量が演算される前記圧縮機本体の無負荷運転時より前段階の全負荷運転及び無負荷運転における全負荷運転の時間割合を演算し、この全負荷運転の時間割合に前記第３記憶手段で記憶した前記圧縮機本体の最大吐出空気量を乗算して使用空気量を演算する第２の使用空気量演算手段と、
この第２の使用空気量算出手段で算出した使用空気量を前記前段階の無負荷運転時における吐出側圧力の変化率及び前記の第１演算係数で除算して前記吐出配管系統の容量を演算する配管容量演算手段とを備え、
前記第１記憶手段は、前記配管容量演算手段で算出した前記吐出配管系統の容量を記憶することを特徴とするスクリュー圧縮機。