JPH03140661A - 圧縮機などのベルト変速制御装置 - 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〕 この発明は、ポンプ、送風機などの圧縮機類をベルト変
速制御装置で制御する場合の改良に関する。

〔従来技術〕

第１図は従来の圧縮機の概要構成図を示している。同図
（１）中Ａは電動機、Ｂはベルト変速機、ＣおよびＤは
変速プーリ、Ｅはベルトである。さらにＧは圧縮機の一
例としてのポンプであって、ベルト変速機Ｂとはカップ
リングＩにて連結される。

一方、Ｊは変速制御ユニッｌ−，Ｋは調節装置、Ｌはセ
ンサ、Ｍは三相用の電磁開閉器、Ｎは三相電源である。

この構成に於いて、ベルトＥが同図中の点線で示す位置
にあるとき、大力プーリＣより出力プーリＤの方がベル
トＥとの接触周円半径が大きいので、この状態では減速
機として働く。

しかし、逆に同図（Ｂ）の様に入力プーリＣの方の接触
半径が大きくなると増速機として働く。この場合め変速
比の指令は調節装置Ｋから変速ユニットＪに与えられ、
ここで電気機械変換操作が行われ、同図（Ｂ）の入力プ
ーリＣと連結した変速ユニントＪのアーム部Ｑでプーリ
車の間隔２を調節する。出力プーリ側は常時スプリング
で、押圧されているので、大力プーリの間隔さえ制御す
れば、変速比の自動制御が可能である。

〔問題点〕

この様な構成の圧縮機制御系では、同図（Ｃ）に示すよ
うに、電動機動力（Ｐ）とインペラＨの回転数命中吟（
Ｎ）との間には三乗低減法則（ＰｏｃＮ３）が成り立つ
。しかし乍らベルト変速機Ｂで用いるパルｌ−Ｅは合成
ゴム材質を主原料としている消耗品であることに起因す
る諸問題が発生する。

その第−点は、経年変化として変速ベルトの周長が伸び
る点であり、第二点はプーリとの摩擦による変速ベルト
接触面の侵食でベルト幅に減少が生ずる点である。

この両者を同図（Ｂ）に従って説明する。ベルトが新し
く伸びが発生していない時にアーム部内の位置を初期調
整し最高回転数となるようにプーリ車間隔！。を設定し
たとする。永年使用後には、上述した第一の問題として
、ベルト周長つＶ伸びるため結果的には、入力プーリ側
の半径Ｒ１は間隔！。は予め設定しであるので変化はな
いので、出力プーリ側の半径がｒ、からｒ２に伸びるこ
とになる。このことは同図（Ｃ）から明白な通り、初期
設定調節時に最高回転数が希望の回転数ＮＭｍＸとなる
ように調節したにも乍らず、実質的には減速して回転数
Ｎ’　１．ｌＡＸまでしか得られない事を意味している
。

次に第二の問題点として、ベルト接触面の侵食が生ずる
と、金入カプーリの間隔！。が最高回転数の位置として
設定したのであるから、この間隔！。に変化はなく、従
ってこのときはベルトＥの幅が縮小してしまったのであ
るから、入力プーリ側での半径がＲ１からＲ１に変化し
てしまう。これに伴い出力ブーり側でもベルｌ−Ｅの位
置は（イ）から（ハ）に移行する。このことは同図（Ｃ
）に示す通る。

この様に永年使用により上述の第一、第二〇影響が重畳
して全体として低速側に移行するためその度合も大きく
、ひいては、同図（Ｃ）に示す通り、ポンプの最高回転
数の周囲で所定の能力が出せなくなるという欠点を生じ
ていた。

〔目　的〕

この発明は、この欠点を除くためのもので、ベルトの永
年使用によっても、再三の機器調整などを行わずにポン
プなどの圧縮機系統の機器が常に所定の最高回転数を確
保し、かつ所定能力を送出できるように改良した圧縮機
などのベルト変速制御装置を提供することを目的として
いる。

〔問題点を解決するための技術的手段］この構成によれ
ば、ポンプ、送風機などの圧縮機のもつ最高回転数近辺
での容量として、電動機電流値ないし負荷回転数を検出
し、これらの容量検出信号を利用して、この検出信号が
、予め定めた所定設定量に達したるときに、変速機への
増速指令信号の供給を阻止するように構成したものであ
る。

〔作　用〕

このような構成によれば、ポンプ、送風機など動力が回
転数の三乗で低減する機器において、最高回転数付近で
の所定能力がベルト伸び或いは摩耗による悪影響から回
速することが可能となる。

〔実施例］ 第２図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は、いずれも本
発明の一実施例であって、同図（八）はその電気的構成
図、同図（Ｂ）はその機械的構成図、同図（Ｃ）は動作
説明図である。第２図（Ａ）において、容量補償装置を
含めた圧縮機制御装置の電気的構成を示す。基本構成と
しては電動機１５発停操作部９．容量補償回路１０．信
号変換器２０．温度調節計３０．センサ４０、さらに変
速制御ユニット５０とで構成される。センサ４０、温度
調節計３０、変換器２０は周知であるので、詳細は省く
が、基本的動作を簡単に述べる。

第１図（Ａ）をかりて説明するならば、センサ４０はポ
ンプＧの出口流量検出器で状態検出値（ｐｖ値）が計測
され、入力回路３１およびＡ／Ｄ変換器で信号変換され
インターフェース３４を経てＣＰＵ３６にこの情報が取
り込まれる。一方、希望流量値（ＳＶ値）がオペレータ
４１にてキーボード３２に人力された後、ＣＰＵ３６お
よびメモリ３７の定値制御プログラムに従い、制御出力
がＤ／Ａ変換器３５を経て出力回路３９により比例の４
〜２０ｍＡ電流出力として供給される。この状態は計器
マスクの表示回路３８で表示される。

一方、変換回路２０は４〜２０ｍＡの電流信号を変速ユ
ニット５０のリバーシブルモータのオンオフ制御信号に
サーボ変換する回路で、変速ユニット５０のポテンショ
メータ４５の信号は線路２２を経て比較器２３で比較さ
れ演算回路２６を経て、増速スイッチ回路２８または減
速スイッチ回路２７のオンオフ制御信号として出力され
る。

一方これ等のオンオフ制御信号は、第１図（八）にも示
した様に変速機に取付けた変速制御ユニット５０に加え
られ、接点５７または５８を介してリバーシブルモータ
５１の回転方向の切換が行われる。スイッチ回路２８の
指令で接点５７が切換ると、接点５４．Ｓ’１を経てリ
バーシブルモータ５工は増速方向に回動する。このとき
第２図（Ｃ）に示す変速制御ユニット５０のアーム部Ｑ
が上昇し、変速プーリを作動する。

しかるに、従来−船釣にはこの変速制御ユニッＬが開路
し、リバーシブルモータ５１の回動は停止よってモータ
５１のオーバーランを阻止しているのその構成は指示計
１１．比較回路１２．変換回路１３゜上限設定器１４．
下限設定器１５．設定回路１６．さらに上限出力５Ｗ１
７と、下限出力５Ｗ１８と、電流検出器１９とで構成さ
れる。

この様な構成において、次にその動作を述べる。

操作回路９の起動ＳＷ７が始動すると、接触器４が投入
され電動機１が作動し、これと同時に変速制御ユニット
５０にも線路５の接点４′を経て鋳型される。

今仮にセンサ４０の検出流量値が設定値より小さいとき
は、調節計３０によって増速指令がスイッチ回路２７よ
り接点５７に供給され、その結果、リバーシブルモータ
５１は増速を開始する。電流指示計１１の指針１１ａは
次第に上昇する。

この時、第２図（Ｄ）に示すように本実施例の容量補償
装置１０に施した上限設定器１４の電流設定値ＩＨＬＯ
値が、変速制御ユニット５０に内蔵する上限リミットス
イッチＨＬの動作設定値ＨＬＳより常に小さい値に設定
されている。

今、仮に電流設定値ＩＨＬが、電動機１の定格電流値■
。にセットしたとすると、電動機１への電流値が上昇し
て定格電流に達すると、この実施例では、変速制御ユニ
ット５０内の上限りミツトスイッチ１７より上限出力信
号を送出する。この出力信号は、第２図（Ａ）に示す線
路６０を経て変速制御ユニット５０の増速指令回路の接
点５９を開路し、これによって変速郡制御ユニット５０
のそれ以上の増速動作を停止させる。このことはその時
点で本来の変速制御ユニット５０に内蔵する上限リミッ
トスイッチ５４は作動せず閉路したままである。

第２図（Ｂ）は同図（Ａ）の起動制御回路の結線図であ
る。同図中ＭＣは電磁接触器、ＣＲは起動リレー　ＩＸ
〜３Ｘは補助リレーである。この図において、まず始動
スイッチ７をオンするとリレーＣＲが自己保持し接触器
ＭＣが励磁されて電動機１は回転しポンプ（図を省略）
は運転を開始する。

設定値の中間にあるときは、接点１８は閉路しているの
でリレー２Ｘも励磁する。またリレー３Ｘは接点ＣＲの
開路のため作動せず、このリレー３Ｘのａ接点によって
第２図（八）のように変速制御ユニット５０はポジショ
ナ２０からの比例出力が供給さ次に停止スイッチ８が投
入されると、リレーＣＲは消勢されるが補助リレーＬＸ
、２Ｘはいずれも自己保持されているので、接触器ＭＣ
は励磁状態を続ける。しかしこのときリレーＣＲのｂ接
点変速プーリーを第２図（Ｃ−イ）から明白のとうり最
低速に向って減速を始める。今、このとき、変速制御ユ
ニット５０に内蔵された機械的な下限スイッチ５５の設
定値ＬＬは、第２図（Ｄ）のように容量補償装置１０で
定めた下限設定値ＩＬＬより低い値に設定するため、こ
の補償装置１０が先に働き、その出力接点１８が開路し
、リレー２Ｘも消勢し、その結果、リレーＩＸおよび電
磁接触器ＭＣも消勢する。このことは、このベルト変速
制御システムが停止するときは常に最低減速状態で停止
する調節計３０、ポジショナ２０および変速機Ｂ（図示
省略）およびポンプＧの通常の閉ループと同じに行われ
るので、ここでは詳細するのは省く。

から起動を始めるため、ベルトＥを保護するソフトスタ
ータ機能として働くことになる。

このように、本発明に於いては、変速制御ユニット５０
自体には従来と同様に、第２図（Ｃ−口）に示す通り、
オーバーランの防止用の上限および下限スイッチは施さ
れているにも拘らず、いずれある。すなわち、第２図（
Ａ）ではベルト劣化の補償として、第２図（Ｂ）ではソ
フトスタータ機能として利用したものである。

このように本発明では従来この種のサーボ系を制御する
際にリバーシブルモータと歯車で連動する機械的な上下
限リミットスイッチを利用せずに電気的な上下限規制手
段をそれとは別途に用意し、これを優先的に動作させた
点に特徴をもつものである。従って、この場合は従来の
機械的な上下限リミットスイッチ５４．５５を利用する
ものと異なり、仮にベルトＥが永年使用によってその伸
びないし摩耗が発生しても、従来のように第１図（Ｂ）
で述べたプーリ車間隔１０が当初設定した位置に固定さ
れることがなく、常に電動機ｌの電流容量すなわちここ
では定格電流値Ｉ０にて変速制御ユニッ）５０の動作が
規制されるため、予じめ機械式の上下限スイッチ５４．
５５を、第２図（Ｃ）のように補償装置１０の上下限設
定値の外側に設定しておけば、第１図（Ｂ）に示すプー
リ車間隔ｌは２゜に規制されることなく、ベルトＥの伸
びおよび摩耗を補償しながら所定の負荷容量を維持する
ことが可能になる。

〔他の実施例］ 上記実施例は電気的上下限設定器による補償方法として
電動機電流値を検出する方式を述べたが、負荷であるイ
ンペラＨないし送風ファンなどの回転数を検出しても同
様の思想を適用することも当業者には容易である。

また圧縮機の側としてポンプで述べて来が、第３図のよ
うに送風機をベルト変速機および歯車減速機等を組合せ
た伝達機で変速制御する場合にも、同様の技術的思想を
適用することは当業者にとっては容易である。ポンプに
於いてベルトの伸び・摩耗などによる劣化の影響は所定
圧力に達しないことになるが、送風機では送風量の低下
となって現われ、冷却塔等に使用すると冷却能力の欠乏
となるが、この発明ではこれ等の欠点は解消される。

なお、本明細書で圧縮機とは、動力が回転数の三重で低
減する特性をもつ機器と定めることにする。

〔発明の効果〕

この発明によれば、圧縮機などをベルト変速機で変速制
御し、ベルトの永年使用による劣化に対しても圧縮機自
体の能力低下などの悪影響を除去することが可能となる
。

特に従来のこの種の制御系に使われる機械的上下限設定
器と、本発明の電気的上下限設定器と二重に配置されて
いるので、圧縮機のいずれかの箇所に故障が発生しても
主電動機も必ず定格電流付近までで過電流を抑制でき、
また変速制御ユニットに内蔵リバーシブルモータも焼損
などの事態がほぼ阻止できる利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の圧縮機の計装例を示し、同図（Ａ）は構
成図、同図（Ｂ）は動作説明図さらに同図（Ｃ）は特性
図を示し、 第２図は本発明の一実施例装置台めた計装図を示し、同
図（Ａ）は電気的構成図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の起
動制御回路６の結線図、同図（Ｃ−イ）は変速制御ユニ
ットの断面図、同図（Ｃ−口）は同ユニットの前面構成
図、同図（Ｄ）は動作説明図であり、さらに 第３図は本発明の他の実施例圧縮機の例として送風機の
構成図を示す。 図中、ｌ・・・誘導電動機、６・・・起動制御装置、１
０・・・容量補償装置、２０・・・ポジショナ、３０・
・・調節計、４０・・・センサ、５０・・・変速制御ユ
ニット、Ａ・・・電動機、Ｂ・・・ベルト変速機、Ｊ・
・・変速制御ユニット、Ｇ・・・圧縮機

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機容量の上下限値を規制するため変速制御ユ
   ニット内に上下限リミットスイッチを設けた圧縮機など
   のベルト変速制御装置に於いて、上記圧縮機容量を検出
   する検出器と、該圧縮機の最大設定容量値を設定する設
   定回路と、上記検出器の検出容量値が該最大設定容量値
   を越えたとき上限出力信号を送出する出力回路とを有し
   、上記出力回路の上限出力信号で上記変速制御ユニット
   の増速回路を開路させてなる圧縮機などのベルト変速制
   御回路。
2. （２）上記検出器は、上記圧縮機を駆動する誘導伝導機
   の電流検出器で形成してなる特許請求の範囲第１項記載
   の圧縮機などのベルト変速制御装置。
3. （３）上記検出器は、上記圧縮機の翼体回転軸の回転数
   検出器で形成してなる特許請求の範囲第１項記載の圧縮
   機などのベルト変速制御装置。
4. （４）圧縮機容量の上下限値を規制するため変速制御ユ
   ニット内に上下限リミットスイッチを設けた圧縮機など
   のベルト変速制御装置に於いて、上記圧縮機容量を検出
   する検出器と、該圧縮機の最小設定容量値を設定する設
   定回路と、上記検出器の検出容量値が該最小設定容量値
   を越えたとき下限出力信号を送出する出力回路と、上記
   圧縮機駆動用の誘導電動機の停止信号を受けたとき上記
   変速制御ユニットに強制減速指令を供給する指令回路と
   を有し、上記下限出力信号と上記停止信号とのアンド回
   路の出力で上記誘導電動機の回動を停止させてなる圧縮
   機などのベルト変速制御装置。