JP4532327B2 - 圧縮機およびその運転制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機およびその運転制御方法の改善に関し、より詳しくは、負荷変動に適正に対応し得るようにした圧縮機およびその運転制御方法に関するものである。

圧縮機本体の吸込側に吸込調整弁を備え、吐出側に放気弁を備えた圧縮機では、従来から、吐出側の圧力が高くなると前記吸込調整弁を閉じ、前記放気弁を開き、逆に吐出側の圧力が低くなると前記吸込調整弁を開き、前記放気弁を閉じるロード・アンロード制御運転により吐出容量の調整が行われている。しかしながら、この運転方法は、せっかく製造した圧縮気体を、アンロード時には放気弁を介して大気放出してしまうため運転の効率が悪いという欠点を有していた。

そこで、上記欠点を解決するため提案されている従来の圧縮機の運転方法（特許文献１参照）につき、図３を用いて以下に説明する。このスクリュー圧縮機は、前記圧縮機本体２の吸込側に吸込調整弁１と、前記圧縮機本体２の吐出側に圧力検出可能に設けられた圧力センサー５の他に、ＰＩ制御装置６、圧力調整弁１１およびインバータ７を含む容量制御系を備えている。

そして、上記運転方法によれば、前記圧力センサー５により検出された圧力が高くなると、前記ＰＩ制御装置６、インバータ７を介してモータ８の回転数を下げ、前記圧力が低くなると、逆に前記モータ８の回転数を上げる回転数制御により前記圧力を一定に保つ容量制御が行われる。但し、前記モータ８の回転数を下げて行き、インバータ７が過負荷によりトリップする直前になると、このインバータ７、ＰＩ制御装置６を用いた前記回転数制御を止め、吸気調整により圧力を保つ容量制御に切り替えられる。即ち、前記圧力調整弁１１を開とし、前記圧力が高くなると吸込調整弁１の開度を小さくし、前記圧力が低くなると前記開度を大きくするのである。

しかしながら、上記従来例に係る圧縮機の運転方法によれば、吐出側の圧力が高くなると、前記インバータがトリップする直前までモータの回転数は下げられて行くようになっている。このため、この回転数が低下し過ぎることがあり、この場合、スクリュー圧縮機本体内で圧縮されるガスの吸込側への漏れ量が増大し、圧縮効率が低下するという問題が生じる。この漏れ量の増大は、スクリューロータ間、スクリューロータとロータ室壁部との間の隙間が油シールされる給油式スクリュー圧縮機に比して、油シールされない無給油式スクリュー圧縮機の場合は、特に顕著である。また、前記漏れ量の増大に伴って、吐出側で異常な温度上昇が生じるという問題もある。
特開平６−１０８７６号公報

従って、本発明の目的は、負荷変動に対し圧縮効率を低下させずに、吐出圧力を所望の圧力範囲に維持することが可能な圧縮機およびその運転制御方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る圧縮機が採用した手段は、吸込調整弁が設けられ、前記吸込調整弁の全閉時においても一定量以下の気体の通過を許容する吸込流路から吸込まれた気体を圧縮する圧縮機本体を備え、この圧縮機本体の吐出口に一端側が接続された吐出流路を備え、前記吐出流路から分岐し該吐出流路を通過する圧縮気体の一部を放出する放気流路に放気弁が設けられ、前記吐出流路の放気流路への分岐箇所より気体供給先側に、気体供給先に供給される気体の吐出圧力Ｐを検出する圧力検出手段が設けられ、前記吸込調整弁と前記放気弁とを開閉制御する制御器を備えて成る圧縮機において、前記制御器は、その内部に下限設定圧力Ｐ_Lと、前記下限設定圧力Ｐ_Lより大なる第１中間設定圧力Ｐsaと、前記下限設定圧力Ｐ_Lより大なる第２中間設定圧力Ｐsbと、前記第１中間設定圧力Ｐsa、第２中間設定圧力Ｐsbの何れよりも大なる上限設定圧力Ｐ_Hとが予め設定され、吐出圧力Ｐが低下して下限設定圧力Ｐ_Lに至ると、吸込調整弁を開弁しかつ放気弁を閉弁するロード運転とし、吐出圧力Ｐが上昇して第１中間設定圧力Ｐsaに至ると、吸込調整弁を閉弁しかつ放気弁を閉弁する中間ロード運転とするＡ運転制御を行う一方、吐出圧力Ｐが上昇して上限設定圧力Ｐ_Hに至ると、吸込調整弁を閉弁しかつ放気弁を開弁するアンロード運転とし、吐出圧力Ｐが下降して第２中間設定圧力Ｐsbに至ると、前記中間ロード運転とするＢ運転制御を行う機能を備えて成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る圧縮機が採用した手段は、請求項１項記載の圧縮機において、
前記制御器に、Ａ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第１中間設定圧力Ｐsaより高圧力になるとＢ運転制御に切換える一方、このＢ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第２中間設定圧力Ｐsbより低圧力になるとＡ運転制御に切換える機能を備えて成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る圧縮機が採用した手段は、請求項１項に記載の圧縮機において、前記制御器に、Ａ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第１中間設定圧力Ｐsaより所定圧力ΔＰsaだけ高い圧力値より高圧力になるとＢ運転制御に切換える一方、このＢ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第２中間設定圧力Ｐsbより所定圧力ΔＰsbだけ低い圧力値より低圧力になるとＡ運転制御に切換える機能を備えて成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る圧縮機が採用した手段は、請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の圧縮機において、前記制御器に、Ｂ運転制御におけるアンロード運転中の継続時間が、予め定めた一定時間を越えた時に、前記圧縮機本体の運転を停止させる機能を備えて成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係る圧縮機が採用した手段は、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の圧縮機において、前記制御器に、Ａ運転制御における中間ロード運転中の継続時間が、予め定めた一定時間を越えた時に、ロード運転に切換える機能を備えて成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項６に係る圧縮機が採用した手段は、請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の圧縮機において、前記第１中間設定圧力Ｐsaと前記第２中間設定圧力Ｐsbが同一の値であることを特徴とするものである。

本発明の請求項７に係る圧縮機の運転制御方法が採用した手段は、吸込調整弁が設けられ、該吸込調整弁の全閉時においても一定量以下の気体の通過を許容する吸込流路から吸込まれた気体を圧縮する圧縮機本体を備え、この圧縮機本体の吐出口に一端側が接続された吐出流路を備え、前記吐出流路から分岐し該吐出流路を通過する圧縮気体の一部を放出する放気流路に放気弁が設けられ、前記吐出流路の放気流路への分岐箇所より気体供給先側に、気体供給先に供給される気体の吐出圧力Ｐを検出する圧力検出手段が設けられて成る圧縮機の運転制御方法において、下限設定圧力Ｐ_Lと、前記下限設定圧力Ｐ_Lより大なる第１中間設定圧力Ｐsaと、前記下限設定圧力Ｐ_Lより大なる第２中間設定圧力Ｐsbと、前記第１中間設定圧力Ｐsa、第２中間設定圧力Ｐsbの何れよりも大なる上限設定圧力Ｐ_Hとが予め設定され、前記吐出圧力Ｐに応じて、下記の何れかの運転制御を行うことを特徴とするものである。
・吐出圧力Ｐが低下して下限設定圧力Ｐ_Lに至ると、吸込調整弁を開弁しかつ放気弁
を閉弁するロード運転とし、吐出圧力が上昇して第１中間設定圧力Ｐsaに至ると
、吸込調整弁を閉弁しかつ放気弁を閉弁する中間ロード運転とするＡ運転制御
・吐出圧力Ｐが上昇して上限設定圧力Ｐ_Hに至ると、吸込調整弁を閉弁しかつ放気弁
を開弁するアンロード運転とし、吐出圧力Ｐが下降して第２中間設定圧力Ｐsbに至
ると、前記中間ロード運転とするＢ運転制御

本発明の請求項８に係る圧縮機の運転制御方法が採用した手段は、請求項７項記載の圧縮機の運転制御方法において、前記Ａ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第１中間設定圧力Ｐsaより高圧力になるとＢ運転制御に切換える一方、このＢ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第２中間設定圧力Ｐsbより低圧力になるとＡ運転制御に切換えることを特徴とするものである。

本発明の請求項９に係る圧縮機の運転制御方法が採用した手段は、請求項７項記載の圧縮機の運転制御方法において、前記Ａ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第１中間設定圧力Ｐsaより所定圧力ΔＰsaだけ高い圧力値より高圧力になるとＢ運転制御に切換える一方、このＢ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第２中間設定圧力Ｐsbより所定圧力ΔＰsbだけ低い圧力値より低圧力になるとＡ運転制御に切換えることを特徴とするものである。

本発明の請求項１０に係る圧縮機の運転制御方法が採用した手段は、請求項７乃至９記載のうちの何れか一つの項に記載の圧縮機の運転制御方法において、前記Ｂ運転制御におけるアンロード運転中の継続時間が、予め定めた一定時間を越えた時に、前記圧縮機本体の運転を停止させることを特徴とするものである。

本発明の請求項１１に係る圧縮機の運転制御方法が採用した手段は、請求項７乃至１０記載のうちの何れか一つの項に記載の圧縮機の運転制御方法において、前記Ａ運転制御における中間ロード運転中の継続時間が、予め定めた一定時間を越えた時に、ロード運転に切換えることを特徴とするものである。

本発明の請求項１２に係る圧縮機の運転制御方法が採用した手段は、請求項７乃至１１記載のうちの何れか一つの項に記載の圧縮機の運転制御方法において、前記第１中間設定圧力Ｐsaと前記第２中間設定圧力Ｐsbが同一の値であることを特徴とするものである。

本発明の請求項１および７に係る圧縮機およびその運転制御方法によれば、負荷変動に拘わらず、吐出圧力を所望の圧力範囲（上限設定圧力Ｐ_Hと下限設定圧力Ｐ_Lとの間の範囲）に、圧縮効率を下げることなく、適切に維持することが可能である。また、前記Ｂ運転制御のアンロード運転時以外は放気弁が開放されることがなく、製造した圧縮気体を放気する量を最小限にすることができるから、運転の効率を向上できる。

また、本発明の請求項２，３，８および９に係る圧縮機およびその運転制御方法によれば、吐出圧力Ｐの更なる上昇を、アンロード運転による放気弁の開放が可能なＢ運転制御への切換えにより回避することができる。その一方で、吸込流路から許容された一定量以下の流量では吐出圧力Ｐの上昇を望めないため、ロード運転が可能なＡ運転制御への切換えにより、吸込調整弁を開弁して吐出圧力Ｐを昇圧することができる。これにより、負荷変動に拘わらず、圧縮効率を下げることなく、吐出圧力を所望の圧力範囲に適切に維持するという効果を、より一層確実なものとすることができる。

更に、本発明の請求項４および１０に係る圧縮機およびその運転制御方法によれば、従来は、圧縮気体の消費量が皆無か極小であるにも拘わらず圧縮機本体を運転していた駆動電力ロスを低減できる。

更に、本発明の請求項５および１１に係る圧縮機およびその運転制御方法によれば、効率の良いロード運転の割合を増すことができるため、全体として効率の良い運転を実現することができる。

更に、本発明の請求項６および１２に係る圧縮機およびその運転制御方法によれば、第１中間設定圧力Ｐsaと前記第２中間設定圧力Ｐsbを同一の値とすることで、各値の設定にかかる負荷を軽減することができる。

先ず、本発明の形態に係る圧縮機の構成を、添付図面の図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の形態に係る圧縮機の系統図、より詳しくは本発明を油冷式圧縮機に適用した場合の系統図である。この油冷式圧縮機（以下、圧縮機という）は、雌雄一対のスクリューロータ（図示せず）が噛み合って、ロータケーシング内部に回転可能に収容されてなる構造を有する圧縮機本体２０を備えている。

圧縮機本体２０の吸込口２０ａには、吸込流路２８が接続され、その吐出口２０ｂには吐出流路２９が接続されている。そして、圧縮機本体２０を構成する前記雌雄一対のスクリューロータのうちの一方（通常は雄ロータ）がモータ２２に接続されている。
このモータ２２によりスクリューロータを回転させることによって、吸込流路２８から供給される気体を、圧縮機本体２０にて圧縮し高圧流体として吐出流路２９に吐出する。

吸込流路２８には、その吸込流路２８を通過する気体の流量を調整する吸込調整弁２１が設けられている。また、吸込流路２８の吸込調整弁２１の上流側と下流側とを直結させたバイパス流路３６が設けられるとともに、圧縮機が運転している際に吸込調整弁２１が全閉となっても、圧縮機本体２０に一定量以下の吸気が継続され、低容量の圧縮気体を吐出することが可能な定量吸気手段であるオリフィス３７が、前記バイパス流路３６に介装されている。この定量吸気手段の他の代替手段としては、ノズル、ベンチュリ等の絞り機構を挙げることができる。また、前記オリフィス３７等の定量吸気手段による吸気流量は、生産される圧縮気体流量の５〜３０％とし、好ましくは１０〜２０％とするのが良い。

また、吐出流路２９には、圧縮気体中に混入している潤滑油を捕捉するための油分離器２４と、捕捉した潤滑油を回収して溜める油溜り３１からなる油回収器２３とが介装されている。油溜り３１中の潤滑油は、油流路３２を介して圧縮機本体２０内部の軸受や軸封部、ロータとロータケーシングが形成する圧縮空間等の潤滑油の供給を必要とする箇所に供給される。尚、油流路３２には、潤滑油を濾過して清浄化するオイルフィルター３３、油を冷却するオイルクーラ３４が設けられている。

更に、油分離器２４より下流の吐出流路２９には、逆止弁２６が設けられている。そして、油分離器２４と逆止弁２６の間の吐出流路２９から、大気に連通する放気流路３５が分岐しており、前記放気流路３５には放気弁２５が設けられている。即ち、この放気流路３５によって、吐出流路２９を通過する圧縮気体の一部を大気に放出することができる。

また、前記逆止弁２６より更に下流の吐出流路２９、換言すれば、前記放気流路３５へ分岐する箇所より気体供給先側の吐出流路２９には、その流路の圧縮気体の気体供給先の圧力を検出可能なように圧力検出手段２７が設けられている。前記圧力検出手段２７は、ダイヤフラム式やトランスデューサ式の周知の圧力センサーで、検出した圧縮気体の吐出圧力Ｐに相当する圧力信号を制御器３０に送信するものである。

そしてこの制御器３０は、前記吐出圧力Ｐが、その間に中間設定圧力Ｐsを有する上限設定圧力Ｐ_Hと下限設定圧力Ｐ_Lとの間の範囲になるように、後述の如く前記吸込調整弁２１と放気弁２５とを開閉制御する機能を有する。尚、前記中間設定圧力Ｐsとは、上限設定圧力Ｐ_Hと下限設定圧力Ｐ_L間に適宜設定される中間的な圧力を意味する。また、前記中間設定圧力Ｐs、上限設定圧力Ｐ_H、下限設定圧力Ｐ_Lは、予め制御器３０内の演算回路に、その数値が設定されてなるものである。

更に付言すれば、前記中間設定圧力Ｐsは、本発明の請求項に言う第１中間設定圧力Ｐsaであり、かつ第２中間設定圧力Ｐsbでもある。即ち、ここでは、第１中間設定圧力Ｐsaと第２中間設定圧力Ｐsbを同一の値としたものを実施例として示している。

前記圧力検出手段２７において検出された圧力信号が、前記制御器３０に送信されると、前記制御器３０は、吐出圧力Ｐに応じて、吸込調整弁２１を開弁しかつ放気弁２５を閉弁するロード運転と、吸込調整弁２１を閉弁しかつ放気弁２５を閉弁する中間ロード運転とを繰り返し、前記吐出圧力Ｐを下限設定圧力Ｐ_Lと中間設定圧力Ｐsとの間の圧力に維持しようとするＡ運転制御を行う機能を備えている。

即ち、前記制御器３０は、吐出圧力Ｐが低下して下限設定圧力Ｐ_Lに至ると、吸込調整弁２１を開弁しかつ放気弁２５を閉弁するロード運転とし、吐出圧力Ｐが上昇して中間設定圧力Ｐs（第１中間設定圧力Ｐsa）に至ると、吸込調整弁２１を閉弁しかつ放気弁２５を閉弁する中間ロード運転とするＡ運転制御を行うのである。

また同時に、前記制御器３０は、やはり吐出圧力Ｐに応じ、吸込調整弁２１を閉弁しかつ放気弁２５を開弁するアンロード運転と、吸込調整弁２１を閉弁しかつ放気弁２５を閉弁する中間ロード運転とを繰り返し、前記吐出圧力Ｐを中間設定圧力Ｐsと上限設定圧力Ｐ_Hとの間の圧力に維持しようとするＢ運転制御を行う機能を兼ね備えている。

即ち、前記制御器３０は、吐出圧力Ｐが上昇して上限設定圧力Ｐ_Hに至ると、吸込調整弁２１を閉弁しかつ放気弁２５を開弁するアンロード運転とし、吐出圧力Ｐが下降して中間設定圧力Ｐs（第２中間設定圧力Ｐsb）に至ると、吸込調整弁２１を閉弁しかつ放気弁２５を閉弁する中間ロード運転とするＢ運転制御を行うのである。

そして上記Ａ運転制御もしくはＢ運転制御の何れかの運転制御を選択的に行うことにより、圧縮機本体２０の吐出圧力Ｐを、所定の下限設定圧力Ｐ_Lと上限設定圧力Ｐ_Hとの間の範囲に維持するように構成している。

次に、添付図面の図２を用いて、本発明の形態に係る圧縮機の運転制御方法について詳しく説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る圧縮機の、吐出圧力Ｐと運転状態を示す関係図である。図２において、横軸は前記圧力検出手段２７により検出される吐出圧力Ｐを示し、縦軸は前記吸込調整弁２１と前記放気弁２５の開閉により制御された圧縮機本体２０の運転状態を示している。

今仮に、圧縮機が、吐出圧力Ｐが下限設定圧力Ｐ_L以上で中間設定圧力Ｐs未満のＡ運転制御状態にあり、かつ吸込調整弁２１と放気弁２５が全閉された中間ロード運転されているとする。また、この圧縮機の圧縮気体の生産量をＱｏ、負荷の圧縮気体消費量をＱｃとする。
Ｑｃ＞Ｑｏの負荷状態の場合は、吐出圧力Ｐは低下して行き、予め設定された下限設定圧力Ｐ_Lに至ると、吸込調整弁２１を全開し放気弁２５を全閉したロード運転に切換わり吐出圧力Ｐが上昇していく。

更に、吐出圧力Ｐが中間設定圧力Ｐsまで上昇すると、運転状態は、前記ロード運転から元の中間ロード運転の状態に戻るというように、前記ロード運転と中間ロード運転との状態が交互に繰り返されるため、吐出圧力Ｐは下限設定圧力Ｐ_Lと中間設定圧力Ｐsとの間に維持される。即ち、この場合は、放気弁２５は全閉したままで吸込調整弁２１の開閉のみで、吐出圧力Ｐが中間設定圧力Ｐs近傍に維持される。

尚、Ａ運転制御でロード運転されると、通常Ｑｃ＜Ｑｏの負荷状態となり吐出圧力Ｐは上昇して行く。次いで、中間設定圧力Ｐs以上となって、ロード運転から中間ロード運転に切換わっても、負荷の状態によってはＱｃ＜Ｑｏの負荷状態が維持され、放気弁２５が開放されないまま、増々吐出圧力Ｐは上昇する場合がある。そのため、この場合には、Ａ運転制御からＢ運転制御に切換える。これにより、吐出圧力Ｐが上限設定圧力Ｐ_Hに至りアンロード運転に移行させて、放気弁２５を開放することにより圧力上昇を回避させることができる。

上記のＡ運転制御からＢ運転制御への切換えの要否は、中間設定圧力Ｐsに吐出圧力Ｐが達した直後ではなく、ロード運転から中間ロード運転に切換えて所定時間経過した時点で、依然として吐出圧力Ｐが中間設定圧力Ｐs以上か否かで判断するのが望ましい。あるいは、ロード運転から中間ロード運転に切換えた以降に、中間設定圧力Ｐsより更に所定圧力ΔＰsaだけ高い圧力値以上となった場合に、Ａ運転制御からＢ運転制御に切換えるようにしても良い。尚、ここでいう「中間設定圧力Ｐsより更に所定圧力ΔＰsaだけ高い圧力値」とは、上限設定圧力Ｐ_Hより低い圧力値である。

一方、Ｂ運転制御における中間ロード運転され、Ｑｃ＜Ｑｏの負荷状態の場合は、吐出圧力Ｐは上昇していくが、上限設定圧力Ｐ_H以上となってアンロード運転に切換わって、放気弁２５が開放されるため吐出圧力Ｐは低下する。更に、吐出圧力が中間設定圧力Ｐsに至ると、元の中間ロード運転の状態に戻るというように、中間ロード運転とアンロード運転との状態が交互に繰り返されるため、吐出圧力Ｐは中間設定圧力Ｐsと上限設定圧力Ｐ_Hとの間の圧力に維持される。即ち、この場合は、吸込調整弁２１は全閉したままで放気弁２５の開閉のみで、吐出圧力Ｐが中間設定圧力Ｐs近傍に維持される。

また、Ｂ運転制御でアンロード運転されると、通常Ｑｃ＞Ｑｏの負荷状態となり、吐出圧力Ｐは低下して行く。次いで、予め設定された中間設定圧力Ｐsに至りアンロード運転から中間ロード運転に切換わっても、負荷の状況によってはＱｃ＞Ｑｏの負荷状態が維持され、増々吐出圧力は低下する場合がある。そのため、この場合には、Ｂ運転制御からＡ運転制御に切換える。これにより、吐出圧力Ｐが下限設定圧力Ｐ_Lに至り、吸込調整弁２１を開弁して吸気するロード運転に移行させることにより、圧力低下を回避させることができる。

尚、Ｂ運転制御からＡ運転制御への切換えの要否は、中間設定圧力Ｐsに吐出圧力Ｐが達した直後ではなく、アンロード運転から中間ロード運転に切換えて所定時間経過した時点で、依然として吐出圧力Ｐが中間設定圧力Ｐs以下か否かで判断するのが望ましい。あるいは、アンロード運転から中間ロード運転に切換えた以降に、中間設定圧力Ｐsより更に所定圧力ΔＰsbだけ低い圧力値以下となった場合に、Ｂ運転制御からＡ運転制御に切換えるようにしても良い。尚、ここでいう「中間設定圧力Ｐsより更に所定圧力ΔＰsbだけ低い圧力値」とは、下限設定圧力Ｐ_Lより高い圧力値である。

圧縮機本体に、吸込調整弁２１と放気弁２５とを開閉制御する制御器３０を備えて上記のように運転することにより、圧縮した気体を無駄に放気したり、あるいは不必要な圧縮気体を製造したりすることなく、吐出圧力Ｐを設定圧Ｐs前後の一定の圧力範囲Ｐ_L≦Ｐ≦Ｐ_Hに維持することができる。尚、吐出圧力Ｐを一定の圧力範囲に維持するに当たって、モータの回転数の変更を必須とするものではないので、モータの回転数の低下し過ぎによる圧縮効率の低下という問題を惹起することがない。

また、Ｂ運転制御におけるアンロード運転中、負荷の空気消費量Ｑｃが極少となった場合は、吐出圧力Ｐは上昇し上限設定圧力Ｐ_H以上となってアンロード運転に切換わって、吸込調整弁２１が閉弁し放気弁２５が開弁状態となっても吐出圧力Ｐは低下しなくなる。このアンロード運転中の継続時間をアカウントするとともに、前記アンロード運転継続時間が、予め設定された一定時間を越えた時に、圧縮機本体２０を停止させる機能を、前記制御器２２に付加する。上記の場合は、負荷の空気消費が皆無もしくは微量であると判断できるため、前記機能を制御器２２に付加することにより、モータの駆動電力ロスを低減することができる。

更にまた、Ａ運転制御において、中間ロード運転の継続時間が予め設定された一定時間を越えた場合には、強制的にアンロード運転に切換えるようにすることも好ましい。圧縮機の運転の効率から言えば、ロード運転が最も効率が良い。但し、ロード運転を選択するには、Ａ運転制御の状態であることが必要となる。Ａ運転制御にはロード運転と中間ロード運転の何れかが採択されるため、後者の割合が一定以上となると非効率となる。
従って、上記のように、Ａ運転制御において、中間ロード運転の継続時間が予め設定された一定時間を越えた場合に、強制的にアンロード運転に切換えることで、吐出圧力Ｐが低下し、何れロード運転に切換りロード運転の割合を増すことが期待される。これにより、全体として効率の良い運転が実現できる。

一方、この圧縮機を停止させる条件は、圧縮機の吐出圧力Ｐの単位時間当たりの変化率を圧力検出手段２７により検出し、制御手段３０中の演算回路が、予め設定した所定時間以上停止しても吐出圧力ＰがＰ_L以下にならないと判断した場合、圧縮機本体を駆動するモータに停止信号を出すようにするのが好ましい。前記した所定の時間は、３分程度を目安とするのが良い。

以上のように、本発明に係る圧縮機およびその運転制御方法によれば、吸込調整弁が設けられ、前記吸込調整弁の全閉時においても一定量以下の気体の通過を許容する吸込流路から吸込まれた気体を圧縮する圧縮機本体を備え、吸込調整弁と前記放気弁とを開閉制御する制御器を備えて成る圧縮機において、前記制御器は吐出圧力Ｐに応じて、放気弁と吸込調整弁の開弁制御により規定されるＡ運転制御とＢ運転制御とを行う機能を有する制御器を備えるとともに、前記運転制御を行うことにより、負荷変動に対し圧縮効率を低下させずに、吐出圧力Ｐを所望の圧力範囲に維持することができる。また、吐出圧力Ｐが上限設定圧力Ｐ_H以上となった時以外は放気弁を開放することがないので、放気量を最小限にすることができるから、運転の効率を向上できる。

本発明は上述したものに限らない。例えば、本発明は上述した通り、油冷式圧縮機に適用するのが好適であるが、それに限るものではなく、油冷式以外の圧縮機に適用しても良い。また、吸込流路２８やバイパス流路３６に、圧縮機本体２０へ向かう流れのみを許容する逆止弁が介装されていても良い。

また、第１中間設定圧力Ｐsaと第２中間設定圧力Ｐsbを同一の値とすることで、各値の設定にかかる負荷を軽減することができるため、両者を同一の中間設定圧力Ｐsとした例を上述した。しかしながら、本発明はそれに限るものではなく、第１中間設定圧力Ｐsaと第２中間設定圧力Ｐsbを異なる値としても良い。即ち、第１中間設定圧力Ｐsaが下限設定圧力Ｐ_Lより大であり、第２中間設定圧力Ｐsbもまた下限設定圧力Ｐ_Lより大であり、上限設定圧力Ｐ_Hは、第１中間設定圧力Ｐsa、第２中間設定圧力Ｐsbの何れよりも大であれば良い。

本発明の形態に係る圧縮機の系統図である。 本発明の形態に係る圧縮機の吐出圧力Ｐと運転状態の関係を示す図である。 従来の実施例を示す制御系統図である。

符号の説明

２０…圧縮機本体， ２０ａ…吸込口， ２０ｂ…吐出口，２１…吸込調整弁，
２２…モータ， ２３…油回収器， ２４…油分離器， ２５…放気弁，
２６…逆止弁， ２７…圧力検出手段， ２８…吸込流路， ２９…吐出流路，
３０…制御器， ３１…油溜り， ３２…油流路， ３３…オイルフィルター
３４…オイルクーラ， ３５…放気流路， ３６…バイパス流路， ３７…オリフィス

Claims (12)

1. 吸込調整弁が設けられ、前記吸込調整弁の全閉時においても一定量以下の気体の通過を許容する吸込流路から吸込まれた気体を圧縮する圧縮機本体を備え、この圧縮機本体の吐出口に一端側が接続された吐出流路を備え、前記吐出流路から分岐し該吐出流路を通過する圧縮気体の一部を放出する放気流路に放気弁が設けられ、前記吐出流路の放気流路への分岐箇所より気体供給先側に、気体供給先に供給される気体の吐出圧力Ｐを検出する圧力検出手段が設けられ、前記吸込調整弁と前記放気弁とを開閉制御する制御器を備えて成る圧縮機において、前記制御器は、その内部に下限設定圧力Ｐ_Lと、前記下限設定圧力Ｐ_Lより大なる第１中間設定圧力Ｐsaと、前記下限設定圧力Ｐ_Lより大なる第２中間設定圧力Ｐsbと、前記第１中間設定圧力Ｐsa、第２中間設定圧力Ｐsbの何れよりも大なる上限設定圧力Ｐ_Hとが予め設定され、吐出圧力Ｐが低下して下限設定圧力Ｐ_Lに至ると、吸込調整弁を開弁しかつ放気弁を閉弁するロード運転とし、吐出圧力Ｐが上昇して第１中間設定圧力Ｐsaに至ると、吸込調整弁を閉弁しかつ放気弁を閉弁する中間ロード運転とするＡ運転制御を行う一方、吐出圧力Ｐが上昇して上限設定圧力Ｐ_Hに至ると、吸込調整弁を閉弁しかつ放気弁を開弁するアンロード運転とし、吐出圧力Ｐが下降して第２中間設定圧力Ｐsbに至ると、前記中間ロード運転とするＢ運転制御を行う機能を備えて成ることを特徴とする圧縮機。
2. 前記制御器に、Ａ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第１中間設定圧力Ｐsaより高圧力になるとＢ運転制御に切換える一方、このＢ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第２中間設定圧力Ｐsbより低圧力になるとＡ運転制御に切換える機能を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記制御器に、Ａ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第１中間設定圧力Ｐsaより所定圧力ΔＰsaだけ高い圧力値より高圧力になるとＢ運転制御に切換える一方、このＢ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第２中間設定圧力Ｐsbより所定圧力ΔＰsbだけ低い圧力値より低圧力になるとＡ運転制御に切換える機能を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
4. 前記制御器に、Ｂ運転制御におけるアンロード運転中の継続時間が、予め定めた一定時間を越えた時に、前記圧縮機本体の運転を停止させる機能を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の圧縮機。
5. 前記制御器に、Ａ運転制御における中間ロード運転中の継続時間が、予め定めた一定時間を越えた時に、ロード運転に切換える機能を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の圧縮機。
6. 前記第１中間設定圧力Ｐsaと前記第２中間設定圧力Ｐsbが同一の値であることを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の圧縮機。
7. 吸込調整弁が設けられ、該吸込調整弁の全閉時においても一定量以下の気体の通過を許容する吸込流路から吸込まれた気体を圧縮する圧縮機本体を備え、この圧縮機本体の吐出口に一端側が接続された吐出流路を備え、前記吐出流路から分岐し該吐出流路を通過する圧縮気体の一部を放出する放気流路に放気弁が設けられ、前記吐出流路の放気流路への分岐箇所より気体供給先側に、気体供給先に供給される気体の吐出圧力Ｐを検出する圧力検出手段が設けられて成る圧縮機の運転制御方法において、下限設定圧力Ｐ_Lと、前記下限設定圧力Ｐ_Lより大なる第１中間設定圧力Ｐsaと、前記下限設定圧力Ｐ_Lより大なる第２中間設定圧力Ｐsbと、前記第１中間設定圧力Ｐsa、第２中間設定圧力Ｐsbの何れよりも大なる上限設定圧力Ｐ_Hとが予め設定され、前記吐出圧力Ｐに応じて、下記の何れかの運転制御を行うことを特徴とする圧縮機の運転制御方法。
   ・吐出圧力Ｐが低下して下限設定圧力Ｐ_Lに至ると、吸込調整弁を開弁しかつ放気弁
   を閉弁するロード運転とし、吐出圧力が上昇して第１中間設定圧力Ｐsaに至ると
   、吸込調整弁を閉弁しかつ放気弁を閉弁する中間ロード運転とするＡ運転制御
   ・吐出圧力Ｐが上昇して上限設定圧力Ｐ_Hに至ると、吸込調整弁を閉弁しかつ放気弁
   を開弁するアンロード運転とし、吐出圧力Ｐが下降して第２中間設定圧力Ｐsbに至 ると、前記中間ロード運転とするＢ運転制御
8. 前記Ａ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第１中間設定圧力Ｐsaより高圧力になるとＢ運転制御に切換える一方、このＢ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第２中間設定圧力Ｐsbより低圧力になるとＡ運転制御に切換えることを特徴とする請求項７に記載の圧縮機の運転制御方法。
9. 前記Ａ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第１中間設定圧力Ｐsaより所定圧力ΔＰsaだけ高い圧力値より高圧力になるとＢ運転制御に切換える一方、このＢ運転制御における中間ロード運転中に、前記吐出圧力Ｐが第２中間設定圧力Ｐsbより所定圧力ΔＰsbだけ低い圧力値より低圧力になるとＡ運転制御に切換えることを特徴とする請求項７に記載の圧縮機の運転制御方法。
10. 前記Ｂ運転制御におけるアンロード運転中の継続時間が、予め定めた一定時間を越えた時に、前記圧縮機本体の運転を停止させることを特徴とする請求項７乃至９のうちの何れか一つの項に記載の圧縮機の運転制御方法。
11. 前記Ａ運転制御における中間ロード運転中の継続時間が、予め定めた一定時間を越えた時に、ロード運転に切換えることを特徴とする請求項７乃至１０のうちの何れか一つの項に記載の圧縮機の運転制御方法。
12. 前記第１中間設定圧力Ｐsaと前記第２中間設定圧力Ｐsbが同一の値であることを特徴とする請求項７乃至１１のうちの何れか一つの項に記載の圧縮機の運転制御方法。
    
    
    
    
    
    
    

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