JPH03121291A - 回転圧縮機の容量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、消費側における配管内圧力を常時規定圧力以
上に保つと共に、軽負荷又は中負荷時における省電力効
果を向上させた回転圧縮機の容量制御方法に関する。

（従来の技術） 回転圧縮機の容量制御方法には、大別に３種類の方法が
多く用いられており、その一つは実開平１−７８２８４
号公報に示すようにレシーバタンク圧力が規定圧力を超
えたときに吸気閉塞型アンローダ装置によって吸気路を
閉じると共に、圧縮空気の消費によって前記圧力が規定
圧力を下廻ったときに、再度吸気路を開いて容量制御す
るものと、第２には実開昭４８−５７７０４号公報に示
すように、レシーバ内の圧力に応じて動作する圧力調整
弁からのパイロット圧力を受けて唆込ガスｉ１１節弁（
アンローダ装置）を閉じると同時に放出弁により油回収
器内の内圧を所定圧力まで放出し、吐出口に加わる背圧
を低減するものと、第３には特公昭５９−４４５１４号
公報に示すようにレシーバタンク圧力を圧力スイッチに
より検知し、この信号に基づきアンローダ装置用制御回
路中の電磁弁を開いてアンローダパルプによる吸気口の
閉塞を行うと共に、油回収ポンプによって吐出室に滞溜
する空気と油の気液混合流体を前記レシーバタンク内に
回収して、圧縮機の吐出口に加わる背圧を除去する所謂
ＯＮ−〇　Ｆ　Ｆ　Ｋ４御と無負荷時吐出圧力除去方式
とを組み合わせた容量制御方法などがある。

（発明が解決しようとする課題） 以上で説明した容量制御方法のうち、前述第１の方法は
圧力レギユレータによってアンローダ装置が無段階制御
されるため、消費側において圧縮空気が消費されると直
ちにそれに応じた圧縮空気の供給が成されるので、第６
図中線（イ）で示すように消費側の空気配管内圧力の変
動中を小さく押えられる反面、無負荷運転時の負荷動力
（消費電力比）が全負荷時の約７０％程度にしか低減で
きない欠点がある。（第７図線（イ）′）また、前述第
２の方法の場合は、第６図中線（ロ）で示すように、吸
込ガス調節弁を閉じるまでの過程は前記第１の方法と同
様に無段階容量制？１１となるが、無負荷運転移行後は
油回収器内圧力を大気放出するものであるため、該無負
荷運転中に急激な圧縮空気の消費があったときには、全
負荷運転に復帰するまでの間に消費側配管内圧力が一時
的に低下することとなり、これが間欠的に繰り返される
場合には使用機器の動作が不安定となることがある。

それと共に、前述したように無負荷運転移行後は折角動
力を消費し°ζ所定圧力まで蓄圧した圧縮空気を大気に
放出するという無駄な行程を有するものであるため、効
果的な消費電力の節減に結びつかない（第７図中線（ロ
）′）という欠点がある。

一方、前述第３の方法も、第７図中線（ハ）の如く消費
電力の節減効果は前記第１．第２の方法より１かに大き
い反面、アンローダ装置は電磁弁からのパイロット圧力
により０Ｎ−ＯＦＦ制御制御るものであるため、軽・中
間負荷時には前述第２の方法と同様に制御６１ｎの０Ｎ
−ＯＦＦ動作に伴い消費側配管内圧力が、ある一定圧力
範囲で変動する（第３図中線Ｅ及び第６図中線（ハ））
という問題がある。

そのため、特に消費側使用機器の最低駆動圧力が高い場
合には、前記変動圧力が下限値に達した際に該機器の動
作が緩慢となるなどの不具合を生ずることとなる。

これらの対策として、アンローダ装置が０ＮＯＦＦ動作
する圧力設定範囲を狭めたり、その動作設定圧力値を全
体に上方設定することも考えられるが、前者の場合アン
ロードとオンロードの繰り返し頻度がさらに増大し電磁
弁その他の各制御機器の故障や寿命低下の原因となる他
、後者の場合は設定圧力の上った分圧縮機の負荷動力が
増大し、圧縮機或は駆動原動機の過熱の原因となる虞れ
が高い。

以上で説明した従来の容量制御方法は、何れも規定圧力
（第３図中ｐｔ）においてアンローダ装置は全開で、か
つ圧縮機の負荷動力は、原動機の定格出力とほぼ一致す
るように設計され、またアンローダ装置の無負荷運転か
ら全負荷運転への復帰圧力は、電磁弁等各制御機器の最
小復帰圧力中を考慮した土足められ、規定圧力Ｐｔ（７
ｋｇｆ／ｃ＋ｓ”）よりも概ね１ｋｇｆ／ｃｍ”程度低
いＰａ（６ｋｇｆ／ｃｍ”）を下限として設定されるの
が普通である（第３図）よって、消費側においては前記
アンローダ装置の復帰圧力値に合わせて使用機器を選択
する必要がある。

換言すれば、消費側としてみれば圧縮機の定格圧力（規
定圧力ｐｔ）に合わせて使用機器を選択しても、圧縮機
が中負荷状態では配管内圧力はそれより低いＰ、の圧力
となる場合があるので、結局は前記復帰圧力に合わせて
使用機器を選択しなければならないという不都合があり
、それ故に圧縮機自体も全性能を発揮した稼動を果して
いないことになる。

したがって、本発明は上記課題を解消し、圧縮機の性能
を充分に発揮させ、かつ消費側における前記不都合を解
消することを目的とする。

（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、圧縮機本体の吸
入口に設けた吸気閉塞型アンローダ装置によって吸入空
気量を制御する圧縮機の容量制御方法であって、前記圧
縮機本体の吐出口と連通ずる配管系の圧力が、規定圧力
を超えて以降前記圧縮機の動力が駆動原動機の定格出力
内に納まるようアンローダ装置の閉弁を無段階制御する
と共に、前記配管系圧力が前記規定圧力よりも高い第２
の圧力に到達時前記アンローダ装置を完全閉弁させ、そ
の後無負荷運転動作に移行するようにしたこと、さらに
は前記アンローダ装置の閉弁動作は、前記配管系の圧力
が規定圧力を超えて以降、第２の圧力に到達するまでの
間圧縮機の動力が駆動原動機の定格出力内に納まるよう
無段階制御すると共に、前記圧縮機の動力が原動機の定
格出力を超えたときに、負荷動力検知手段からの信号に
基づきアンローダ装置を完全閉弁させ、その後無負荷運
転動作に移行するようにしたことを特徴とする。

（作　　用） 上記方法によれば、消費側において圧縮空気の消費が少
い所謂軽負荷又は中負荷時においては、レシーバタンク
内圧力が規定圧力（Ｐｙ　（７ｋｇｆ／ｃｎ＋”））を
超えた以降、圧力レギュレータとアンローダ装置によっ
て吸入空気量をある一定容量まで無段階でかつ圧縮機の
負荷動力が原動機の定格出力を超えない範囲で絞り制御
する。

そして、吸入空気量が所定量まで絞られ、次いで、圧縮
機の負荷動力が原動機の定格出力と等しくなる第２の圧
力Ｐｓ（８ｋｇｆ／ａｍ”）までレシーバタンク圧力が
昇圧すると、これを圧力又は負荷動力検知手段によって
検知し、その信号に基づきアンローダ装置を完全閉弁さ
せ、その後通常の無負荷運転に移行する。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を従来例で説明した第３の容量制
御方法をもとに第１図ないし、第７図で説明する。

圧！１８！本体ｌの吸入口２には吸気閉塞型アンローダ
装置３が装着し、また吐出口４には逆止弁５゜吐出バイ
ブロを介してレシーバタンク７が接続している。

また、前記レシーバタンクの空気取出口８には開閉バル
ブ９．逆止弁１０を介して消費側空気配管１１が接続す
ると共に、制御配管１２には、圧力レギュレータ１３と
これにバイパスするバイパス配管１４上の電磁弁１５を
介してアンローダ装置３の１火室１６に接続する配管１
７と、該１次室から電磁弁１８を介して吸入口２に接続
する配管１９が設けられている。

なお、２０．２１は逆上弁、２２は絞りである。

一方、レシーバタンク７下方には油溜２５が設けられ、
給油配管２６．冷却器２７．油Ｎ調整弁２８を介して作
用空間２９に潤滑油が供給される。

３０は油回収ポンプで、吐出口４から吐出された気液混
合流体を配管３１を介して吐出バイブロとの連通路に回
収している。

また、アンローダ装置３にはダイヤフラム３５に固設し
たピストン３６とアンローダバルブ３７が連設し、１火
室１６に供給される制ｍ配管１７からの圧縮空気圧力と
その反対側に配設したリターンスプリング３９の張力と
のバランスにより吸気路４０を開閉する。

１３は圧力レギュレータで、後述するアンローダ装置の
容量制御特性を得るための制御を担当し通常はレシーバ
タンク７内圧力が第３図図示のＰ。

の圧力（７ｋｇｆ／ｃｍ”）を超えると、ダイヤフラム
４１に固設するニードルバルブ４２がその圧力上界に対
応して連通路４３を開いてアンローダ装置、３に制御空
気を供給し、前記圧力以下の場合には前記連通路を閉じ
る。

それと共に、ダイヤフラム４１を押圧するスプリング４
４は前記容量制御特性を満足し得る特性に設定されてい
る。

また、この動作圧力の設定は消費側の使用状況に合わせ
て調整ねじ４５を適宜調整することにより変更可能であ
る。

他方、電磁弁１５．１８は第２（ａ）図図示の如く、圧
力レギュレータのニードルバルブ４２の開弁圧力よりも
高い第２の圧力Ｐｓ（８ｋｇｆ／ｃｍ”）に到達時ＯＮ
する圧力検知手段である圧力スイッチＰＳと直列接続し
ており、電磁弁１８は通電時閉、非通電時開となるもの
である。

したがって、負荷運転時は配管１４．１７間は閉、１７
．１９間は開となり、無負荷運転時はその逆動作となる
。

また、電磁弁１５．１８は前述圧力スイッチＰＳの代り
に第２（ｂ）図に示す原動機Ｍの負荷動力検知手段５１
からの信号により該原動機の消費電流が定格電流を超え
たときに動作するようにしてもよい。

以下、レシーバタンク７内圧力と消費側空気配管１１間
を同圧とみなしてその容量制御動作について説明する。

圧縮機１の運転により、アンローダ装置３から吸入口２
に流入した空気は作用空間２９を経て圧縮後、該作用空
間内に噴射された潤滑油と共に吐出口４に排出し、逆止
弁５．吐出バイブロを介してレシーバタンク７に圧送さ
れ、潤滑油と分離後空気取出口８から消費側空気配管１
１に圧送される。

そして、消費側の空気消費量が減少すると、レシーバタ
ンク７内圧力は徐々に昇圧し、第３図図示の規定圧力Ｐ
？　（７ｋｇｆ／ｃｓ＋”）を超えると圧力レギュレー
タ１３が動作し、スプリング４４の張力に抗してニード
ルバルブ４２が連通路４３を開き、以降アンローダ装置
３の１火室１６に対しその圧力上昇に対応した量の制御
空気を圧送する。

一方、配管１７と接続する配管１９上の電磁弁１８は開
となっているため、前記制御空気の一部が絞り２２を介
して吸入口２に導入されており、この圧力レギュレータ
１３から導入される制御空気量と絞り２２を通過する空
気量とがバランスするまで第４図に示す如くアンローダ
バルブのリフトＬを連続的に狭め、吸入空気量を制限す
ると同時に、レシーバタンク７内圧力も徐々に上昇する
こととなるが、前記した如く吸入空気量の減少により圧
縮機の負荷動力も減少するので、該負荷動力は駆動原動
機の定格出力内にある。（第５図中斜線を施した範囲） 即ち、このような関係をある一定領域まで保持し得るよ
う圧力レギュレータのスプリング４４の特性と絞り２２
の開口面積が設定されている。

そして、さらに消費空気量が減少し吸入空気量が概ね全
負荷時の８０％に相当する程度まで連続的に絞られ、第
２の圧力Ｐｓ（８ｋｇｆ／ｃｍ”）　（第３図）に達す
ると、圧力検知手段である圧力スイッチＰＳがＯＮＬ、
て電磁弁１５及び電磁弁１８に通電する。

これにより、電磁弁１５は開となるのでバイパス配管１
４からもアンローダ装置の１火室１６に対し直接制御空
気が導入されると共に、電磁弁１８も閉じアンローダバ
ルブ３７は完全に閉弁して無負荷運転動作に移行する。

（第３図中Ｂ点及び第５図中斜線点） 以降は、消費側で圧縮空気の消費が成されると再び負荷
運転に復帰し、消費空気量に応じた全負荷、無負荷動作
が繰り返される。

このときのレシーバタンク７内における圧力変化は第５
図中斜線で示すように、常に規定圧力Ｐ。

と第２の圧力Ｐ、の範囲で制御される。

また、以上で説明した本発明容量制御方法に基づくレシ
ーバタンク圧力及び消費電力等の関係を従来の容量制御
方法と対比すると、第６図中線（ニ）及び第７図中線（
ニ）′のとおりとなる。

即ち、第６図において従来方法（イ）、（ロ）、（ハ）
に比ベレシーバクンク圧力（消費側空気配管内圧力）は
規定圧力２１以上に保持されているにもががわらず第７
図に示す負荷率と消費電力比との関係でみると、負荷率
８０％程度までは消費電力比はほぼ１００％内に収まっ
ている。

勿論この負荷率の範囲は圧力レギュレータのニードルバ
ルブ４２の開弁圧力を調整することにより７０％或は６
０％にも変更可能である。

また、第２の圧力Ｐ、の設定は全負荷、無負荷の繰り返
し頻度に応じて適宜定めればよく、規定圧力Ｐ、と第２
の圧力Ｐ、との差が小さい場合は圧縮機の全負荷、無負
荷の繰り返し頻度が増して、各制御機器の寿命短縮につ
ながる反面省エネルギー効果は大となる。

一方、規定圧力Ｐ、と第２の圧力Ｐ、との圧力差が大き
い程全負荷、無負荷の繰り返し頻度が減少するため、各
制ｉｎ　４１！器の動作頻度も減少し、よってその寿命
も長くなる反面省エネルギー効果は減少する。

このように、規定圧力Ｐ７と第２の圧力Ｐ、との圧力差
の大小は制御機器の寿命と省エネルギー効果とに相反す
る関係を有するものであるが、一般には以上の作用を考
慮してその圧力範囲を１ｋｇｆ／ｃｍ”程度に設定する
のが適当である。

これを従来例で説明した第１ないし第３の容量制御ｎ方
法をそのまま本発明実施例と同じ設定圧力とした場合で
示すと、２点鎖線Ｋ（第７図）で示したように消費電力
比は１００％を大巾に超える結果となり、その場合には
最初に説明した各種不具合を招来することとなる。

なお、上記説明図中 負荷率りは 消費電力比Ｗは で表している。

（他の実施例） 第８図は、本発明の第２実施例を示すもので、従来例で
説明した第２の容量制御方法に本発明を適用したもので
、空気取出口８に消費側空気配管１１に設けた圧力スイ
ッチＰｓがらの信号により動作する放気弁５０を追加し
、無負荷運転時レシーバタンク７内圧力を所定圧力まで
大気放出して無負砒運転動力を軽減するようにしたもの
で、全負荷から無負荷に至る容量制御の過程及びその作
用は第１実施例と同じであるので説明を省略する。

また、第９図は本発明第３実施例で規定圧力Ｐ。

から第２の圧力Ｐ、に至る間の容量制御を圧力レギュレ
ータ１３のみで行い、消費側空気配管内圧力が第２の圧
力到達後は圧力スイッチＰＳ若しくは原動機Ｍの消費電
流検知装置Ｑからの信号により、圧ｍａを停止すると同
時にレシーバタンク内圧力を放気弁５０により大気放出
し、前記空気配管内圧力が規定圧力Ｐ、以下に低下した
ときに再始動するようにしたもので、この場合も第１．
第２実施例と同様の効果が得られる。

なお、以上で説明した各実施例における容量制御動作を
さらに効果的に行わせるために、第１０図に図示するよ
うにニードルバルブ４２の外周部とボディ４６との間に
微少隙間４７を設け、これを絞り通路として形成したり
、第１１図に示すようにアンローダバルブ３７のシート
部外周に空隙４８を設ける等の構成を付加することによ
り、圧力レギュレータのスプリング４４の特性を補うこ
とができる。

以上、本発明による容量制御を実施するにあたり、圧力
スイッチＰＳの配設位置はレシーバタンク７に限らず圧
縮機本体１から消費側空気配管に至る何れの位置でもよ
いものとする。

さらに、前記圧力検知手段である圧力スイッチＰＳは、
圧縮機ｌの吸入口２の圧力若しくは圧力レギュレータ１
３の２次側圧力（配管１７側）を検知する圧力スイッチ
に置き代えたり、アンローダ装置３のピストン３６のス
トロークを検知するりミツトスイッチ等に！き代えるこ
ともできる。

また、第１図図示の圧力レギュレータ１３の特性をレシ
ーバタンク７内圧力が第２の圧力ＰＲ（Ｂ点）に達した
後、速やかにアンローダバルブ３７を閉弁するようなも
のとすれば電磁弁１５を省略することもできる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の容量制御方法によれば、
消費側空気配管内圧力を常時規定圧力以上でかつ圧縮機
の負荷動力が原動機の定格出力を超えない範囲で吸入空
気の容量制御を行うようにしたので、消費側における使
用機器の動作不具合を生ずる虞れはなく、また消費電力
も増大することがなく経済的な運転ができ、特に消費空
気量の少い所謂軽負荷若しくは中負荷状態での使用時間
が長い場合には効果的である。

また、従来の容量制御方法によれば、規定圧力Ｐ、で圧
縮機の負荷動力が原動機の定格出力と一致するよう該圧
縮機の大きさが定められているが、これは消費側からみ
れば下限圧力Ｐ、の圧力仕様の圧縮機と同等の能力しか
ないのに比べて、本発明容量制御方法は前記下限圧力Ｐ
、の圧力を規定圧力とすることができるので従来の制御
方法で得られていた効果はそのままでさらに吐出圧力が
Ｐフ→Ｐ４と低下した分だけ大巾な省エネルギー効果を
発揮できる。

そのうえ、本発明を現在使用中の従来機に適用する場合
も簡単な構成の付加で実施できるから安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明採用の圧ｗｉ機の全体図、第２（ａ）図
は制御用電磁弁の結線図、第２（ｂ）図は原動機の負荷
動力検知手段の配置図、第３図は容量制御時の圧力状態
を示す説明図、第４図はアンローダバルブの動作特性を
示す説明図、第５図はレシーバタンク圧力と空気量及び
負荷動力の関係を示す説明図、第６図は容量制御時のレ
シーバタンク圧力との関係を示す説明図、第７図は負荷
特性の説明図、第８図は第２実施例の詳細図、第９図は
第３実施例の詳細図、第１０図は圧力レギュレータのニ
ードルバルブシート部の改良図、第１１図はアンローダ
バルブシート部の改良図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機本体の吸入口に設けた吸気閉塞型アンロー
   ダ装置によって吸入空気量を制御する圧縮機の容量制御
   方法であって、前記圧縮機本体の吐出口と連通する配管
   系の圧力が、規定圧力を超えて以降前記圧縮機の動力が
   駆動原動機の定格出力内に納まるようアンローダ装置の
   閉弁を無階段制御すると共に、前記配管系圧力が前記規
   定圧力よりも高い第２の圧力に到達時前記アンローダ装
   置を完全閉弁させ、その後無負荷運転動作に移行するよ
   うにしたことを特徴とする回転圧縮機の容量制御方法。
2. （２）前記アンローダ装置の閉弁動作は、前記配管系の
   圧力が規定圧力を超えて以降、第２の圧力に到達するま
   での間圧縮機の動力が駆動原動機の定格出力内に納まる
   よう無段階制御すると共に、前記圧縮機の動力が原動機
   の定格出力を超えたときに、負荷動力検知手段からの信
   号に基づきアンローダ装置を完全閉弁させ、その後無負
   荷運転動作に移行するようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の回転圧縮機の容量制御方法。