JPH0340239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は空気圧縮機の制御方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

空気圧縮機を運転する際には、吐出側における
使用量の変化に応じて吐出風量を制御する必要が
ある。ターボ圧縮機の場合、このような制御方法
としては定風制御、オン・オフ制御、およびこれ
らを組み合わせた定風圧−オン・オフ制御が知ら
れている。

ここで定風圧制御とは、吸入量を連続的に調節
できる吸入弁と、放風量を連続的に調節できる放
風弁とを有するターボ圧縮機において、放風弁を
全閉とした状態で、吐出圧力を所定の設定圧力と
比較してその偏差が零になるように吸入弁の開度
量を調節する制御方法で、その制御方法によると
きの風量−動力特性が第１図に示される。

またオン・オフ制御とは、吐出圧力が設定圧力
より大きいときは吸入弁を全閉、放風弁を全開と
し、吐出圧力が設定圧力以下であるときは吸入弁
を全開、放風弁を全閉とする制御方法であり、そ
の制御方法によるときの風量−動力特性が第２図
に示される。

そして定風圧−オン・オフ制御とは上記二種の
制御方法を、これ以下の風量ではターボ圧縮機が
サージングを起こすサージ風量を境として組み合
わせる方法で、そのときの風量−動力特性が第３
図に示される。

以上の方法の中で、従来は第３図の実線で示す
定風圧−オン・オフ制御が最もエネルギーロスの
少ない最良運転方法であるとされてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしこの定風圧−オン・オフ制御においても
非サージ領域の放風ロスは改善されているが、サ
ージ領域のオン・オフ制御においては、従来どお
り放風ロスによる動力ロスを伴つていた。

この原因としては、吸入弁の開度量が、サージ
ングを防止するためにサージ風量相当以下にはな
らないように下限設定されており、吐出風量がサ
ージ風量まで減少すると吸入弁はこの開度量で固
定されるようになつている。従つて使用量の変化
に起因する負荷側の圧力変動を吸収するには余分
の圧縮空気を捨てなければならず、このため放風
ロスを生じるのである。

すなわち、サージ風量を境界点として制御方法
を分割した従来の定風圧−オン・オフ制御の方法
の考え方に問題があつたわけである。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、圧縮機の定格風量の全域において省エネ運転
が可能な空気圧縮機の制御方法の提供を目的とす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明では上記目的を達成するために、
吸入量を連続的に調節する吸入弁と、放風量を連
続的に調節する放風弁とを有する空気圧縮機の制
御方法であつて、該空気圧縮の吐出風量をＱ、サ
ージ風量をQs、制御切替風量をQoとしたとき、
Qs＜Ｑの場合には、前記放風弁を全閉とし、前
記空気圧縮機の吐出圧力を所定の設定圧力と比較
してその偏差が零になるように前記吸入弁の開度
量を調節する第１の定風圧制御を行い、Qo＜Ｑ
≦Qoの場合には、前記吸入弁の開度量を前記サ
ージ風量相当の開度量に固定して、前記偏差が零
になるように前記放風弁の開度量を調節する第２
の定風圧制御を行い、Ｑ≦Qoの場合には、前記
吐出圧力が前記設定圧力より大きいときは前記吸
入弁を全閉、前記放風弁を全開とし、前記吐出圧
力が前記設定圧力以下であるときは前記吸入弁を
全開、前記放風弁を全閉とするオン・オフ制御行
い、前記制御切替風量Qoは前記第２の定風圧制
御と前記オン・オフ制御のそれぞれの動力が同一
となる風量であることを特徴とする空気圧縮機の
制御方法を創出した。

〔作用〕 上記制御方法によれば、非サージ領域において
は従来の定風圧制御と同じ制御が行なわれること
になり放風ロスはない。また非サージ領域におい
ても、定風圧制御の方が方風ロスが少ない領域で
は定風圧制御を、オン・オフ制御の方が放風ロス
が少ない領域ではオン・オフ制御を行うため、最
も放風ロスの少ない制御が実現できるのである。

〔実施例〕

以下、本発明を具体化した一実施例を図面によ
り詳細に説明する。

第４図は空気圧縮制御装置の制御系を示したも
ので、１は圧縮機を示しており、通常ターボ圧縮
機から構成されている。そして、これの上流側の
吸入導管８Ａには吸入孔２と吸入弁３とが設けら
れている。下流側の吐出導管８Ｂは２つに分岐さ
れており、これの一方の導管８ａは逆流防止用の
逆止弁４と風量検出器５と圧力検出器６とが設け
られるとともに図示しない工場のエア消費機器と
接続されている。また他方の導管８ｂは方風弁７
を介して屋外と連通されている。

次に、風量制御について説明する。

まず、第５図領域Ｃで示す非サージ領域での定
風圧制御について説明する。

吐出側導管８ａの圧力は圧力検出器６により検
出されて圧力指示警報調節計９に入力されてい
る。圧力指示警報調節計９は任意な圧力値の設定
ができるようになつており、これにあらかじめ設
定された圧力値と、前記圧力検出器６によつて検
出される圧力値とを比較して、その偏差が零にな
るように前記吸入弁３の開度量を調節する。

非サージ領域の風量範囲では後述するローリミ
ツタ１０と併設されているスイツチ１８が短絡さ
れているため、圧力指示警報調節計９からの制御
信号は後述するローリミツター１０を介さず電空
変換器１１へ入力されており、この変換器１１を
通して吸入弁３は全閉から全開まで連続的に開閉
制御がされる。これによつて第１の吐出圧力一定
制御すなわち定風圧制御がなされ、風量−動力特
性は比例的に減少する。

なお、このとき放風弁７は後述する警報設定器
１６の機能より強性的に電磁弁１２，１３により
全閉状態になるよう保持されている。

次にこのような制御により吸入弁３を閉じてゆ
き、風量が第５図に示すサージポイントQs以下
になつた場合の制御を説明する。

吐出側導管８ａの風量は風量検出器５により検
知されており、開平演算器１４及び風量指示計１
５を介して警報設定器１６へ入力されている。そ
して、この警報設定器１６には第５図に示すサー
ジ風量点Qs及び後述する制御風量点であるQoが
設定されており、風量検出器５により検出される
値ＱがQs＜Ｑ，Qo＜Ｑ≦Qs，Ｑ≦Qoの風量範
囲であるかどうかの判定を行なつている。ここ
で、風量が減少していつてQo＜Ｑ≦Qsとなつた
ことが判定されるとリレーシーケンス回路１７を
介してスイツチ１８をオフに、スイツチ１９をオ
ンにすると同時に前述した放風弁７の電磁弁１
２，１３によるロツクを解除する。

ここでローリミツタ１０にはサージポイント
Qsに対応する開度量があらかじめ設定されてい
る。吐出導管８Ｂの風量の減少は圧力が高くなる
ことを意味しているため圧力指示警報調節計９の
偏差が大きくなり、ますます吸入弁３の開度量を
小さくするように働く。そこで、この設定値以下
になると、ローリミツタ１０から信号が出力され
て、吸入弁３の開度量はサージポイントQsに対
応する開度量に固定され、吸入量が一定になる。
ここで今度は放風弁７の開度量の調節によつて定
風圧制御を行うのである。

すなわち、スイツチ１９がオンされることによ
り、圧力指示調節計２０は圧力検出器６により検
出される圧力と予めこれに設定されている圧力と
の比較を行い、その偏差が零になるよう電空変換
器２１を介して放風弁７の開度量の制御を行う。
このようにして第２の定風圧制御を行うわけであ
る。

次に、このような制御を行う間に風量がQoま
で減少すると、警報設定器１６がこれを判定して
リレーシーケンス回路１７へ一致信号を送出する
ので同回路１７はスイツチ１８をオンに、スイツ
チ１９をオフにする。なお、この風量Qoは定風
圧制御とオン・オフ制御との制御特性の交点より
求められるものである。

このため、この風量Qo以下の第５図Ａに示す
領域では従来術であるオン・オフ制御が行われ
る。ここでオン・オフ制御を説明すると風量が
Qo以下の小量時では警報設定器１６の判別によ
り強制的にリレーシーケンス回路１７を通し無負
荷状態、すなわち吸入弁３全閉、放風弁７全開に
する。そして消費が続くと吐出圧力検査器が信号
がある設定圧力以下（−△Ｐ）になり吐出圧力指
示警報調節計により警報接点としてリレーシーケ
ンス回路１７に送られ100％負荷状態すなわち吸
入弁３全開、放風弁７全閉となるよう各電磁弁１
２，１３，２２，２３を操作する。このような無
負荷、全負荷をある周期で繰返すことによりオ
ン・オフ制御が行えるのである。

このように本実施例では、第５図のＣに示す非
サージ領域においては放風弁７を全閉状態として
吸入弁３の開度量調節による第１の定風圧制御を
行い、そして第５図のＢに示すサージ領域のQo
〜Qsの風量範囲においてはシーケンス回路１７
よつてスイツチ１８と１９を作動させて吸入弁３
の開度を所定開度に保つと共に、吐出側導管８ａ
の圧力状態を一定に保つべく圧力指示調節計２０
によつて放風弁７の開閉を連続的に制御する第２
の定風圧制御を行い、さらに、風量がQo以下と
なつたときに第５図のＡに示すように通常のオ
ン・オフ制御を行う。

このため、第３図に示す従来の定風圧−オン・
オフ制御ではその動力特性がサージポイントQs
から一旦上昇してから下降していたのに対し、本
実施例では第５図から明らかなようにサージ領域
のQo〜Qsの風量範囲においては動力特性は一定
となる。これは無駄な放風が排除されたことに起
因するもので、第５図の斜線で示す部分は明らか
に省エネルギー効果が得られたことを示してい
る。

しかもサージ領域の所定の風量範囲では定風圧
制御が行われるので、全体の制御領域に対する定
風圧制御の領域が占める割合が大きくなる。定風
圧制御は、従来この範囲で行われていた吸入弁と
放風弁のオン・オフ制御に比較して明らかに吐出
出力の変動が小さく、その分振動の影響が少なく
なる。従つて騒音が低減されるとともに、圧縮機
の耐久性がより一層向上するという好ましい特徴
も有する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明では特許請求の範
囲に記載した方法により、従来の定風圧−オン・
オフ制御において生じる放風によるエネルギーロ
スを少なくして省エネルギーを図ることができる
という優れた特徴がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を具体化した一実施例を示すもの
で、第１図は従来の定風圧制御における動力−風
量特性を示す説明図、第２図は従来のオン・オフ
制御における動力−風量特性を示す説明図、第３
図は従来の定風圧−オン・オフ制御における動力
−風量特性を示す説明図、第４図は圧縮機の制御
装置の系統図、第５図は従来例と本実施例による
動力−風量特性をそれぞれ示す説明図である。 １……圧縮機、３……吸入弁、７……放風弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸入量を連続的に調節する吸入弁と、放風量
   を連続的に調節する放風弁とを有する空気圧縮機
   の制御方法であつて、 該空気圧縮機の吐出風量をＱ、サージ風量を
   Qs、制御切替風量をQoとしたとき、 Qs＜Ｑの場合には、前記放風弁を全閉とし、
   前記空気圧縮機の吐出圧力を所定の設定圧力と比
   較してその偏差が零になるように前記吸入弁の開
   度量を調節する第１の定風圧制御を行い、 Qo＜Ｑ≦Qsの場合には、前記吸入弁の開度量
   を前記サージ風量相当の開度量に固定して、前記
   偏差が零になるように前記放風弁の開度量を調節
   する第２の定風圧制御を行い、 Ｑ＜Qoの場合には、前記吐出圧力が前記設定
   圧力より大きいときは前記吸入弁を全閉、前記放
   風弁を全開とし、前記吐出圧力が前記設定圧力以
   下であるときは前記吸入弁を全開、前記放風弁を
   全閉とするオン・オフ制御を行い、 前記制御切替風量Qoは前記第２の定風圧制御
   と前記オン・オフ制御のそれぞれの動力が同一と
   なる風量であることを特徴とする空気圧縮機の制
   御方法。