JP7161725B2 - ガス発生装置用圧縮機の運転制御方法及びガス発生装置用圧縮機,並びに前記圧縮機を備えたガス発生装置 - Google Patents
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Description
圧力スイング吸着式のガス発生機20に対する原料ガスの供給源として使用され,圧縮気体を生成する圧縮機本体11と,前記圧縮機本体11を駆動するモータ12と,前記モータ12に入力する交流電流の周波数を変化させるインバータ31を備えると共に,前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdの変化に応じて前記インバータ31が出力する交流電流の周波数を変化させて前記モータ12の回転速度を回転速度の制御域の上限である最高回転速度Nmaxと,下限であるアンロード回転速度Nmin間で変化させて,前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdを予め設定された目標圧力Ptに近付ける速度制御を行うガス発生装置用の圧縮機10において,
前記目標圧力Ptを,所定の低設定目標圧力Ptlと,前記低設定目標圧力Ptlよりも高い高設定目標圧力Pthに選択的に設定可能と成すと共に,
前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdの変化に対し,前記モータ12が定格出力を発生する回転速度である定格回転速度Nrの変化の対応関係と,
前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdの変化に対し,該吐出側圧力Pdを前記低設定目標圧力Ptlと一致させる回転速度である低設定目標回転速度Ntlの変化の対応関係と,
前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdの変化に対し,該吐出側圧力Pdを前記高設定目標圧力Pthと一致させる回転速度である高設定目標回転速度Nthの変化の対応関係,をそれぞれ求め,
前記低設定目標圧力Ptlの設定時であって,前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdが,前記低設定目標圧力Ptl未満である場合には前記最高回転速度Nmax,前記低設定目標圧力Ptl以上である場合には前記低設定目標回転速度Ntl,
前記高設定目標圧力Pthの設定時であって,前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdが,前記低設定目標圧力Ptl未満である場合には前記低設定目標圧力Ptlの設定時と共通の前記最高回転速度Nmax,前記低設定目標圧力Ptl以上で,かつ,前記高設定目標圧力Pth未満である場合には前記定格回転速度Nr,前記高設定目標圧力Pth以上である場合には前記高設定目標回転速度Nth,
で前記モータ12を駆動することを特徴とする(請求項1)。
前記低設定目標圧力Ptlに対し所定の高い圧力である低圧設定アンロード開始圧力Pulと,前記高設定目標圧力Pthに対し所定の高い圧力である高圧設定アンロード開始圧力Puhをそれぞれ設定し,
前記低設定目標圧力Ptlの設定時では前記低設定目標回転速度Ntlでの前記モータ12の駆動中に前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdが前記低圧設定アンロード開始圧力Pul以上となったとき,前記高設定目標圧力Pthの設定時では前記高設定目標回転速度Nthでの前記モータ12の駆動中に前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdが前記高圧設定アンロード開始圧力Puh以上となったときに,前記吸入弁18を閉じて前記圧縮機本体11の吸気を停止する(請求項2)。
圧力スイング吸着式のガス発生機20に対する原料ガスの供給源として使用され,圧縮気体を生成する圧縮機本体11と,前記圧縮機本体11を駆動するモータ12と,前記モータ12に入力する交流電流の周波数を変化させるインバータ31を備えると共に,圧力検出手段33が検出した前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdの変化に応じて前記インバータ31が出力する交流電流の周波数を変化させて前記モータ12の回転速度を回転速度の制御域の上限である最高回転速度Nmaxと,下限であるアンロード回転速度Nmin間で変化させて,前記圧縮機本体の吐出側圧力Pdを予め設定された目標圧力Ptに近付ける速度制御を行う制御装置50を備えたガス発生装置用の圧縮機10において,
前記制御装置50に,
前記目標圧力Ptとして,所定の低設定目標圧力Ptlと,前記低設定目標圧力Ptlよりも高い高設定目標圧力Pthを選択的に設定可能と成す目標圧力設定部51と,
前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdの変化に対し,前記モータ12が定格出力を発生する回転速度である定格回転速度Nrの変化の対応関係,
前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdの変化に対し,該吐出側圧力Pdを前記低設定目標圧力Ptlと一致させる回転速度である低設定目標回転速度Ntlの変化の対応関係,及び,
前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdの変化に対し,該吐出側圧力Pdを前記高設定目標圧力Pthと一致させる回転速度である高設定目標回転速度Nthの変化の対応関係,をそれぞれ記憶した記憶部55と,
前記低設定目標圧力Ptlの設定時であって,前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdが,前記低設定目標圧力Ptl未満である場合には前記最高回転速度Nmax,前記低設定目標圧力Ptl以上である場合には前記低設定目標回転速度Ntl,
前記高設定目標圧力Pthの設定時であって,前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdが,前記低設定目標圧力Ptl未満である場合には前記低設定目標圧力Ptlの設定時と共通の前記最高回転速度Nmax,前記低設定目標圧力Ptl以上で,かつ,前記高設定目標圧力Pth未満である場合には前記定格回転速度Nr,前記高設定目標圧力Pth以上である場合には前記高設定目標回転速度Nth,
に対応する周波数の交流電流を出力させる周波数制御信号を前記インバータ31に対し出力する周波数制御信号出力部53を設けたことを特徴とする(請求項5)。
前記制御装置50の前記記憶部55が,前記低設定目標圧力Ptlに対し所定の高い圧力である低圧設定アンロード開始圧力Pulと,前記高設定目標圧力Pthに対し所定の高い圧力である高圧設定アンロード開始圧力Puhをそれぞれ記憶しており,
前記低設定目標圧力Ptlの設定時では前記周波数制御信号出力部53が前記低設定目標回転速度Ntlでの前記モータ12の駆動中に前記圧力検出手段33が検出した前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdが前記低圧設定アンロード開始圧力Pul以上となったとき,前記高設定目標圧力Pthの設定時では前記周波数制御信号出力部53が前記高設定目標回転速度Nthでの前記モータ12の駆動中に前記圧力検出手段33が検出した前記圧縮機本体11の吐出側圧力Pdが前記高圧設定アンロード開始圧力Puh以上となったときに,前記電磁弁制御信号出力部54が,前記電磁弁34に対し前記吸入弁18を閉じるように動作させる制御信号を出力するよう構成することができる(請求項6)。
図1中の符号1は,本発明のガス発生装置であり,このガス発生装置1は,圧縮空気中に含まれる所定の成分を吸着剤による吸着によって分離して目的とする製品ガスを製造するガス発生機20と,このガス発生機20に製品ガスの原料となる圧縮空気を供給する圧縮機10によって構成されている。
本発明のガス発生装置1の主要構成機器の一方である前述のガス発生機20は,後述する圧縮機10より供給される圧縮空気を原料とし,この圧縮空気中の成分を分離して目的とする製品ガスを製造する。
前述したガス発生機20に対し圧縮空気を供給する圧縮機10は,図1に示すように圧縮機本体11と,この圧縮機本体11を駆動するモータ12を備えている。
インバータ31が出力する交流電流の周波数と,電磁弁34の開閉動作を制御する前述の制御装置50は,所定のプログラムを記憶した電子制御装置によって構成され,該電子制御装置の中央処理部(図示せず)が,予め記憶された前記プログラムを起動して該プログラムに従い各部を制御することで,以下に説明する目標圧力設定部51,PID演算処理部52,周波数制御信号出力部53,及び電磁弁制御信号出力部54の各手段が実現される。
目標圧力設定部51は,入力部を介して行われた選択に従い,高設定目標圧力Pth又は低設定目標圧力Ptlのいずれかを目標圧力Ptとして設定する。
PID演算処理部52は,圧力検出手段33が検出した圧縮機本体11の吐出側圧力Pdに基づき,圧縮機本体の吐出側圧力Pdを目標圧力設定部51で設定された目標圧力(低設定目標圧力Ptl又は高設定目標圧力Pth)と一致させる回転速度である目標回転速度(低設定目標回転速度Ntl又は高設定目標回転速度Nth)を演算,本実施形態ではPID(Proportional-Integral-Differential)演算により求める。
周波数制御信号出力部53は,目標圧力設定部51が設定した目標圧力(高設定目標圧力Pth又は低設定目標圧力Ptl)と,圧力検出手段33が検出した圧縮機本体11の吐出側圧力Pdに基づいて,インバータ31に対し,以下の表2に示す周波数の交流電流を出力させる制御信号を出力する。
電磁弁制御信号出力部54は,目標圧力設定部51が設定した目標圧力(低設定目標圧力Ptl又は高設定目標圧力Pth)に応じて,設定された目標圧力が低設定目標圧力Ptlである場合,圧縮機本体11の吐出側圧力Pdが低圧設定アンロード開始圧力Pulとなったことを圧力検出手段33が検出したときに電磁弁34を開く制御信号を出力し,設定された目標圧力が高設定目標圧力Pthである場合には,圧縮機本体11の吐出側圧力Pdが高圧設定アンロード開始圧力Puhとなっていることを圧力検出手段33が検出したときに電磁弁34を開く制御信号を出力する。
以上のように構成された本発明のガス発生装置1において,吸着塔T1,T2に収容する吸着剤を,窒素に対する吸着性を示すゼオライトとしてガス発生機20を酸素PSAとして構成した場合には,圧縮機10に設けた制御装置50の目標圧力設定部51に低設定目標圧力Ptlを目標圧力Ptとして設定させ,吸着塔T1,T2に収容する吸着剤を,酸素に対する吸着性を示すMSC(Molecular Sieving Carbon)としてガス発生機20を窒素PSAとして構成した場合には,目標圧力設定部51に,高設定目標圧力Pthを目標圧力Ptとして設定させる。
10 圧縮機(インバータ駆動圧縮機)
11 圧縮機本体
11a 吸入流路(圧縮機本体の)
12 モータ
13 レシーバタンク
13a オイルセパレータ
14 供給流路
15 オイルクーラ
16 給油流路
17 アフタクーラ
18 吸入弁
19 ドライヤ
20 ガス発生機
21 放気口
22 活性炭塔
23 バッファタンク
24 製品ガス取出口
31 インバータ
33 圧力検出手段(圧力センサ)
34 電磁弁
35 制御流路
50 制御装置
51 目標圧力設定部
52 PID演算処理部
53 周波数制御信号出力部
54 電磁弁制御信号出力部
55 記憶部
T1,T2 吸着塔
SV1~SV8 電磁弁
Nmax 最高回転速度
Nmin アンロード回転速度
fmax 最大周波数
fmin アンロード周波数
Pt 目標圧力
Ptl 低設定目標圧力
Pth 高設定目標圧力
Ntl 低設定目標回転速度
Nth 高設定目標回転速度
Nr 定格回転速度
fr 定格回転速度に対応する周波数
ftl 低設定目標回転速度に対応する周波数
fth 高設定目標回転速度に対応する周波数
Pu アンロード開始圧力
Pul 低圧設定アンロード開始圧力
Puh 高圧設定アンロード開始圧力
Pd 圧縮機本体の吐出側圧力
Claims (9)
- 圧力スイング吸着式のガス発生機に対する原料ガスの供給源として使用され,圧縮気体を生成する圧縮機本体と,前記圧縮機本体を駆動するモータと,前記モータに入力する交流電流の周波数を変化させるインバータを備えると共に,前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に応じて前記インバータが出力する交流電流の周波数を変化させて前記モータの回転速度を回転速度の制御域の上限である最高回転速度と,下限であるアンロード回転速度間で変化させて,前記圧縮機本体の吐出側圧力を予め設定された目標圧力に近付ける速度制御を行うガス発生装置用の圧縮機において,
前記目標圧力を,所定の低設定目標圧力と,前記低設定目標圧力よりも高い高設定目標圧力に選択的に設定可能と成すと共に,
前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に対し,前記モータが定格出力を発生する回転速度である定格回転速度の変化の対応関係と,
前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に対し,該吐出側圧力を前記低設定目標圧力と一致させる回転速度である低設定目標回転速度の変化の対応関係と,
前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に対し,該吐出側圧力を前記高設定目標圧力と一致させる回転速度である高設定目標回転速度の変化の対応関係,をそれぞれ求め,
前記低設定目標圧力の設定時であって,前記圧縮機本体の吐出側圧力が,前記低設定目標圧力未満である場合には前記最高回転速度,前記低設定目標圧力以上である場合には前記低設定目標回転速度,
前記高設定目標圧力の設定時であって,前記圧縮機本体の吐出側圧力が,前記低設定目標圧力未満である場合には前記低設定目標圧力の設定時と共通の前記最高回転速度,前記低設定目標圧力以上で,かつ,前記高設定目標圧力未満である場合には前記定格回転速度,前記高設定目標圧力以上である場合には前記高設定目標回転速度,
で前記モータを駆動することを特徴とするガス発生装置用圧縮機の運転制御方法。 - 前記圧縮機本体の吸入流路を開閉する吸入弁を設けると共に,
前記低設定目標圧力に対し所定の高い圧力である低圧設定アンロード開始圧力と,前記高設定目標圧力に対し所定の高い圧力である高圧設定アンロード開始圧力をそれぞれ設定し,
前記低設定目標圧力の設定時では前記低設定目標回転速度での前記モータの駆動中に前記圧縮機本体の吐出側圧力が前記低圧設定アンロード開始圧力以上となったとき,前記高設定目標圧力の設定時では前記高設定目標回転速度での前記モータの駆動中に前記圧縮機本体の吐出側圧力が前記高圧設定アンロード開始圧力以上となったときに,前記吸入弁を閉じて前記圧縮機本体の吸気を停止することを特徴とする請求項1記載のガス発生装置用圧縮機の運転制御方法。 - 前記圧縮機本体の吐出側に設けた前記圧縮機の構成機器が,前記最高回転速度において前記圧縮機本体が吐出する圧縮気体量に対応した処理能力を有することを特徴とする請求項1又は2記載のガス発生装置用圧縮機の運転制御方法。
- 前記構成機器が,圧縮機本体で発生した圧縮気体を除湿する除湿器であり,該除湿器の除湿能力を,前記最高回転速度において前記圧縮機本体が吐出する圧縮気体量に対応させたことを特徴とする請求項3記載のガス発生装置用圧縮機の運転制御方法。
- 圧力スイング吸着式のガス発生機に対する原料ガスの供給源として使用され,圧縮気体を生成する圧縮機本体と,前記圧縮機本体を駆動するモータと,前記モータに入力する交流電流の周波数を変化させるインバータを備えると共に,圧力検出手段が検出した前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に応じて前記インバータが出力する交流電流の周波数を変化させて前記モータの回転速度を回転速度の制御域の上限である最高回転速度と,下限であるアンロード回転速度間で変化させて,前記圧縮機本体の吐出側圧力を予め設定された目標圧力に近付ける速度制御を行う制御装置を備えたガス発生装置用の圧縮機において,
前記制御装置に,
前記目標圧力として,所定の低設定目標圧力と,前記低設定目標圧力よりも高い高設定目標圧力を選択的に設定可能と成す目標圧力設定部と,
前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に対し,前記モータが定格出力を発生する回転速度である定格回転速度の変化の対応関係,
前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に対し,該吐出側圧力を前記低設定目標圧力と一致させる回転速度である低設定目標回転速度の変化の対応関係,及び,
前記圧縮機本体の吐出側圧力の変化に対し,該吐出側圧力を前記高設定目標圧力と一致させる回転速度である高設定目標回転速度の変化の対応関係,をそれぞれ記憶した記憶部と,
前記低設定目標圧力の設定時であって,前記圧縮機本体の吐出側圧力が,前記低設定目標圧力未満である場合には前記最高回転速度,前記低設定目標圧力以上である場合には前記低設定目標回転速度,
前記高設定目標圧力の設定時であって,前記圧縮機本体の吐出側圧力が,前記低設定目標圧力未満である場合には前記低設定目標圧力の設定時と共通の前記最高回転速度,前記低設定目標圧力以上で,かつ,前記高設定目標圧力未満である場合には前記定格回転速度,前記高設定目標圧力以上である場合には前記高設定目標回転速度,
に対応する周波数の交流電流を出力させる周波数制御信号を前記インバータに対し出力する周波数制御信号出力部を設けたことを特徴とするガス発生装置用圧縮機。 - 前記圧縮機本体の吸入流路を開閉する吸入弁を設けると共に,該吸入弁の受圧室に対する作動圧力の導入及び排出を制御する電磁弁を設け,前記制御装置に更に前記電磁弁を開閉制御する制御信号を出力する電磁弁制御信号出力部を設け,
前記制御装置の前記記憶部が,前記低設定目標圧力に対し所定の高い圧力である低圧設定アンロード開始圧力と,前記高設定目標圧力に対し所定の高い圧力である高圧設定アンロード開始圧力をそれぞれ記憶しており,
前記低設定目標圧力の設定時では前記周波数制御信号出力部が前記低設定目標回転速度での前記モータの駆動中に前記圧力検出手段が検出した前記圧縮機本体の吐出側圧力が前記低圧設定アンロード開始圧力以上となったとき,前記高設定目標圧力の設定時では前記周波数制御信号出力部が前記高設定目標回転速度での前記モータの駆動中に前記圧力検出手段が検出した前記圧縮機本体の吐出側圧力が前記高圧設定アンロード開始圧力以上となったときに,前記電磁弁制御信号出力部が,前記電磁弁に対し前記吸入弁を閉じるように動作させる制御信号を出力するよう構成したことを特徴とする請求項5記載のガス発生装置用圧縮機。 - 前記圧縮機本体の吐出側に設けた前記圧縮機の構成機器が,前記最高回転速度において前記圧縮機本体が吐出する圧縮気体量に対応した処理能力を有することを特徴とする請求項5又は6記載のガス発生装置用圧縮機。
- 前記構成機器が,圧縮機本体で発生した圧縮気体を除湿する除湿器であり,該除湿器の除湿能力を,前記最高回転速度において前記圧縮機本体が吐出する圧縮気体量に対応させたことを特徴とする請求項7記載のガス発生装置用圧縮機。
- 請求項5~8いずれか1項記載のガス発生装置用圧縮機と,前記ガス発生装置用圧縮機より圧縮気体の供給を受けて製品ガスを製造する圧力スイング吸着式のガス発生機により構成されていることを特徴とするガス発生装置。
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