JPS6143287A - コンプレツサの運転制御方法 - 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、コンプレッサより吐出される圧線気体を、レ
シーバタンクを介して負荷機器に送り込む場合の、コン
プレッサの運転制御方法に関するものである。

（従来の技術） 圧縮気体を駆動エネルギーとして利用する機器には種々
のものがあり、例えば、エアの圧力を利用するものとし
て、エアシリンダ、エアブロ−、エアモータ、エアイン
パクト等のエア機器がある。

これら種々のエア機器に必要とされるエア圧力はそれぞ
れ異なったものであるため、圧縮エアを供給するための
コンプレッサも高圧系φ低圧系の２系統、あるいはさら
にそれ以上の複数系統により運転が行なわれるのが通常
である。

そこで、このような複数系統のコンプレッサのうち２系
統のコンプレッサ装置について従来の運転方法を第５図
に基き説明する。

負荷（エア機器）ｌは、脈動防止あるいはドレン抜き等
のために設けられている高圧用レシーバタンク２に接続
されており、高圧用レシーバタンク２は３台の高圧用コ
ンプレッサ３．４．５に接続されている。

高圧用レシーバタンク２内の圧力は圧力発信器６により
検出され、圧力信号として圧力制御装置７に入力される
ようになっており、圧力制御装置７はこの圧力信号に基
いて操作信号をコンプレッサ３，４．５に送るようにな
っている。

以上が高圧系コンプレッサ装置の構成であるが、低圧系
コンプレッサ装置も同様に構成されている。すなわち、
負荷８は低圧用レシーバタンク９に接続され、低圧用レ
シーバタンク９は３台の低圧用コンプレッサ１０．１１
．１２に接続されている。

低圧用レシーバタンク９内の圧力は圧力発信器１３によ
り検出され、圧力信号として圧力制御装置７に入力され
るようになっており、圧力制御装置７はこの圧力信号に
基いて操作信号をコア７’Ｌ／ツサ１０．１１．１２に
送るようになっている。尚、高圧用コンプレッサ３，４
，５、低圧用コンプレッサ１０．１１．１２には、いず
れもコンプレッサ自身の吸入弁開放アンローダによりエ
ア吐出量を４段階に変化させることが可能な多段圧縮型
コンプレッサを用いている。

このように構成される２系統のコンプレッサ装置の運転
において、まず、高圧系のベース負荷分がコンプレッサ
１台分の能力でまかなえるものとすると、当初に運転が
行なわれるのは、左肩の斜線で示したコンプレッサ３の
みである。しかし、エア機器のエア使用量が増加すると
コンプレッサ１台のみの運転ではまにあわなくなり、レ
シーバタンク２の圧力が下がってしまう。すると、圧力
発信器６がこの圧力の低下を検出し、圧力制御装置７に
圧力信号を送る。

圧力制御装置７は、この圧力信号に基き負荷変動分を計
算し、これに応じた操作信号を他のコンプレッサに送る
ようになっている。例えば、負荷変動分が５０％とする
と、左肩の斜線で示したように、さらにコンプレッサ４
の２段目までの運転が行なわれることとなる。

＝一方、低圧系のベース負荷分がコンプレッサ１台分の
能力と１台分の能力の７５％とすると、当初に運転が行
なわれるのは、左肩の斜線で示したように、コンプレッ
サｌＯ及びコンプレッサ１１の３段目までである。

そして、負荷変動分がコンプレッサ１台分の能力の５０
％となった場合には、圧力発信器１３、圧力制御装置７
が前述したと同様に働いて、左肩の斜線で示したように
、コンプレッサ１１の４段目及びコンプレッサ１２の１
段目までの運転が行なわれるようになる。

（発明の解決しようとする問題点） しかしながら、上述のようなコンプレッサの運転方法は
、高圧系のコンプレッサと低圧系のコンプレッサの運転
が、相互に関連なく独立して行なわれているため、省エ
ネルギー化という観点からは好ましくないという問題点
がある。

すなわち、第５図からも明らかなように、コンプレッサ
４の稼動率は５０％であり、コンプレッサ１２に至って
は僅か２５％の稼動のためにコンプレッサモータの運転
を行なっている状態となっている。

本発明はこのような問題点を解決し、上述のような省エ
ネルギー化に反する、無駄なコンプレッサの運転を排除
しようとするものである。

尚、同様の目的をもって発明されたものに特願昭５９−
１９０２７号がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するための手段として、コン
プレッサの高圧用レシーバタンクと低圧用レシーバタン
クとを自動圧力調整弁を介して連通させ、前記低圧用レ
シーバタンクにおける負荷変動分の・圧力を検出したと
きに、該負荷変動分の圧力の増減を前記自動圧力調整弁
の開閉により行なう構成としたことを特徴とするもので
ある。

（作用） かかる構成において、例えば、低圧側の負荷が変動し、
低圧用レシーバタンクの圧力の減少が検出されたとする
。そして、低圧用レシーバタンク９内の圧力を所定の圧
力まで増加させる必要が生じた場合には、低圧側コンプ
レッサと高圧側コンプレッサの稼動状態を判断した上で
、自動圧力調整弁の開放を行なう。

すると、高圧用レシーバタンク内の圧縮気体が低圧用レ
シーバタンク内に送り込まれ、低圧用レシーバタンク内
の圧力は所定の圧力に保たれることとなる。

低圧用レシーバタンク内の圧力が増加し、タンク内の圧
力を減少させる必要が生じた場合は、上記と逆の手順に
より行なえばよい。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図乃至第４図に基き説明す
る。

第１図は、本発明において用いられるコンプレッサ装置
の構“成を示す概略図であるが、高圧系コンプレッサ装
置及び低圧系コンプレッサ装置のそれぞれの構成は、第
５図において説明したものと略同−の構成なので、これ
ら重複する部分の説明は省略する。

高圧用レシーバタンク２と低圧用レシーバタンク９とは
、自動圧力調整弁１４を介してバイブ１５により連通さ
れ、自動圧力調整弁１４の開閉によってそれぞれのタン
ク内のエアが移動できるようになっている。尚、自動圧
力調整弁１４は、圧力制御装置７により制御され、いわ
ゆるＰＩＤ動作を行なうことが可能なものである。

次に、以上の様なコンプレッサ装置の運転制御方法につ
いて説明する。

まず、高圧系のベース負荷分についてはコンプレッサ３
の１台分で運転を行ない、低圧系のベース負荷分につい
てはコンプレッサ１０の１台分とコンプレッサ１１の３
段目までで運転を行なっているものとする（左斜線部分
）。

そして、高圧系の負荷ｌが変動して５０％増加したとす
ると、圧力発信器６及び圧力制御装置７の１動きにより
、コンプレッサ４の２段目までの運転が行なわれる。そ
の後、低圧系の負荷８が変動し、コンプレッサ１台分の
能力の５０％分が増加したとすると、圧力発信器１３及
び圧力制御装置７の働きにより、コンプレッサ１１の４
段目の運転が行なわれて５０％分のうちの２５％分がま
かなわれることになる。

圧力制御装置７は、さらに高圧系のコンプレッサ４にま
だ稼動されていない部分があることを判断し、残り２５
％の変動荷分なまかなわせるべくコンプレッサ４の３段
目の運転を行なわせる（交差斜線部）。すなわち、本来
ならばコンプレッサ１２の１段目の運転によりまかなわ
れるべき変動負荷分を、未だ稼動されていないコンプレ
ッサ４の３段目の運転によりまかない、高圧系及び低圧
系の双方のコンプレッサの運転を、総合的な見地からよ
り効率的に行なうことを意図するものである。尚、この
ようにコンプレッサの運転台数を減らすことにより節約
されるエネルギーは、コンプレッサの定格動力の約１０
〜２０％に相当する大きなものとなる。

そし、て、上記のようにコンプレッサ４の３段目の運転
が開始されると、圧力制御装置７より自動圧力調整弁１
４に操作信号が送られてパルプが開放される。すると高
圧用レシーバタンク２より、エアがパイプ１５を通って
低圧用レシーバタンク９内へ送り込まれ、低圧用レシー
バタンク９内は所要の圧力に保たれる。また、以後の一
定範囲内での負荷８の変動に対しては、自動圧力調整弁
のＰＩＤ動作により適切な制御が可能となる。

さらに、自動圧力調整弁１４が開放されることにより、
高圧用レシーバタンク２内の圧力も一定範囲内で変動す
ることとなるが、この場合においては、圧力発信器６及
び圧力制御装置７の働きによって、コンプレッサ４の吸
入弁開放ロードアンロード制御による適切な段数切換え
で、高圧用レシーバタンク２内を一定の圧力に保つこと
が可能である。

ところで、コンプレッサ１１の４段目の運転が行なわれ
た後に、自動圧力調整弁１４の開放により低圧用レシー
バタンク９内の圧力を上げようとする場合は、バルブの
開放をゼロから徐々に開いていくようにするのが通常の
開は方である。このときの低圧用レシーバタンク９内の
圧力変化を第２図に示す。Ａはコンプレッサ１台のうち
の１段分に相当する圧力上昇値であり、Ｂはコンプレッ
サｌＯによる圧力上昇分、Ｃはコンブレッサ１１の３段
目までによる圧力上昇分、Ｄは負荷８のベース負荷分に
相当する圧力、Ｅは負荷変動分に相当する圧力、Ｆはコ
ンプレッサ１１の４段目の運転による圧力上昇分、Ｇは
自動圧力調整弁１４の開放による圧力上昇分、Ｈは自動
圧力調整弁１４のバルブの開放開始位置である。

第４図によると６点以降の圧力は比例的に上昇している
ようになっている。しかし、コンプレッサの運転制御に
おいては吐出弁の寿命を考慮する必要があるのである程
度のサンプリングタイムを取らなければならないこと（
バルブの開放を所定の角度まで連続的に行うのではなく
、段続的に行うこと）及び、自動圧力調整弁１４の動作
応答の時間おくれが生ずることなどから、コンプレッサ
の吸入弁開放ロードアンロード制御から自動圧力調整弁
１４による制御に切替える際に低圧用レシーバタンク９
内の圧力が大きく低下してしまう場合がある。したがっ
て、実際には６点以降の圧力の変化は、必ずしも第２図
に示すような直線的な変化として表われてこない。

そこで、この対策として本発明の制御方法においては自
動圧力調整弁１４のバルブを開放するにあたり、初期の
開放をある一定の開度までは瞬時に開放することとしで
ある。そして、以後のバルブの開放は、圧力制御装置７
によりＰＩＤ制御が行なわれるので低圧用レジ−７くタ
ンク９内は大きな圧力低下をともなうことなく、所要の
圧力に到達できることになる。このときの低圧用レシー
バタンク９内の圧力変化は第３図に示す通りである。図
中、Ｊで示す部分がバルブを瞬時に開放した際の圧力上
昇分である。実線と鎖線で囲まれたＫの部分だけ、第４
図と比較して余裕ができ、圧力低下に対処できるように
なっている。

以上の説明においては、レシーバタンク９内の圧力が上
昇する過程のみを説明したが、上昇した圧力を降下させ
る場合は逆の手順により行えばよい。これら双方の過程
における手順を理解しやすくするため、第４図に本運転
制御方法のブローチヤードを示す。尚、このフローチャ
ー１・ばコンプレッサの台数が第１図に示した台数であ
る場合について説明したものである。

（発明の効果） 本発明は上述のように構成されたものであり、従来独立
に行なわれていた別系統のコンプレッサ装置の運転を１
．相互に関連性をもたせて！ 効率的に行なうことにより、エネルギーの省力化を可能
ならしめるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の運転制御方法に用いるコンプレッサ装
置の一例を示した概略図、第２図は自動圧力調整弁の初
期の開放を徐々に行なった場合の特性図、第３図は自動
圧力調整弁の初期の開放を瞬時に行なった場合の特性図
、第４図は本発明に係る実施例の運転制御方法について
手順を示したフローチャート、第５図は従来のコンプレ
ッサの運転制御方法についての説明図である、 ｌ・・・高圧側負荷、２・・・高圧用レシーバタンク３
．４．５・・・コンプレッサ ６・・・圧力発信器、７・・・圧力制御装置８・・・低
圧側負荷、９・・・低圧用レシーバタンク１０、１１．
１２・・・コンプレッサ １３・・・圧力発信器、１４・・・自動圧力調整弁特許
出願人　　トヨタ自動車株式会社 （ほか１名） ２１図 牙２図 才３図 ｉ５図 手続補正書 １事件の表示昭和５９年特許願第１６３５２７号２、発
明の名称 コンプレッサの運転制御方法 ３、補正する者 事件との関係　　特許出願人 名　称　（３２０）　　トヨタ自動車株式会社４、代　
理　人 （２）明細書の図面の簡単な説明の欄 ２補正の内容 （１）明細書第２頁第１３行、第５頁第１４行、第７頁
第１４行にそれぞれ「第５図」とあるのを第７礼と補正
する。 （２）同書第１１頁第８行、第１２頁第１４行にそれぞ
れ「第４図」とあるのを「第２図」と補正する。 （３）　　同書第７頁第９行Ｋ「以下、本発明の実施例
を」とあるのを、「まず、本発明の第１実施例を」と補
正する。 （４）同書第１３頁第５行と第６行との間に次の文章を
加入する。 「次に、本発明の第２実施例を第５図及び第６図に基き
説明する。この実施例はコンプレッサのシリンダに、オ
イルインジェクションシリンダとオイルレスシリンダの
異なる種類のシリンダを用いたものであり、圧縮エア中
の油分が問題にならガい工程（機械加工工程等）の場合
はオイルインジェクションシリンダからの圧縮エアを、
圧縮エア中の油分が問題となる工程（塗装工程等）の場
合にはオイルレスシリンダからの圧縮エアを供給しよう
とするものである。 コンプレッサ５１け−の電動機により駆動されるもので
あり、オイルインジェクション低圧シリンダ５２、オイ
ルインジェクション高圧シリンダ５３及びオイルレス低
圧シリンダ５４、オイルレス高圧シリンダ５５が取付け
られている。それぞれの系統のシリンダの前後にはイン
タクーラー５６、アフタクーラー５７が取付けられ、イ
ンタクーラー５６はエアの吸込母管５８に接続されてい
る。 それぞれのアフタクーラー５７にはオイルインジェクシ
ョン圧縮エア用レシーバタンク５９及びオイルレス圧縮
エア用レシーバタンク６０が接続さね、レシーバタンク
５９は工場内の機械加工用等のエア機器に、レシーバタ
ンク６０は塗装用等のエア機器に接続されている。 レシーバタンク５９と６０とは、また、配管６１、自動
圧力制御弁６２を介して連通されており、レシーバタン
ク６０側のエアをレシーバタンク５９側へ供給できるよ
うになっている。この自動圧力制御弁６２は、レシーバ
タンク５９に取付けられた圧力発信器６５による信号あ
るいはレシーバタンク６０に取付けられた圧力発信器６
４による信号に基き、圧力制御装置６５０指令により所
定量の弁の開閉を行うようになっている。 ところで、シリンダ５２．５５及びシリンダ５４．５５
にはそれぞれ複数の吸入弁が設けられており、これらの
吸入弁は配管６６及び三方弁６７を介して所定のエア源
に接続されている。そして、三方弁６７は圧力制御装置
６５の指令により弁の開閉動作を行うようになっている
。すなわち、それぞれのシリンダに設けられた複数の吸
入弁は、エア源による三方弁６７の作動によって所要数
の弁の開閉が行なわれ、ロードアンロード制御による適
切な段数切換えが行なわれることとなる。 伺、６８は潤滑油注油器であり、６９は潤滑油配管であ
る。 次に、以上の様なコンプレッサ装置を用いた第２実施例
の運転制御方法を説明する。 コンプレッサ５１を運転してそれぞれの系統のエア機器
を使用している間に負荷が変動したとする。この場合に
１シリンダ５２と５３による能力をＰｌ、シリンダ５４
と５５による能力をＰ２、オイルインジェクション側の
負荷変動分をＰ３、オイルレス側の負荷変動分をＰ４と
する。 捷ず、Ｐ３がＰ、よりも犬きく且つＰ４がＰ２よりも小
さな場合には、レシーバタンク６０の圧力が所定の設定
値よりも大きいか否かが圧力制御装置６５によって判断
され、所定の設定値よりも大きな場合には自動圧力制御
弁６２に開度信号が送られる。そして、レシーバタンク
６０からレシーバタンク５９に圧縮エアが送られ、レシ
ーバタンク５９の圧力が所定の設定値に達したときに、
圧力制御装置６５に信号を送る発信器を６３から６４に
切替え、以後の制御を行うこととする。 逆に、Ｐ３がＰｌよりも小さく且つＰ４がＰ２よりも大
きな場合には、レシーバタンク５９の圧力調整は三方弁
６７を作動させてロードアンロード制御により行い、レ
シーバタンク６０の圧力調整は図示した以外のコンプレ
・ソサを起動させ、次のオイルレスシリンダの運転によ
り行うこととする。これは圧縮エアに含まれる油分の関
係により、レシーバタンク５９側からレシーバタンク６
０側にはエアを供給することができないからである。 以上の一連の動作（及びその他のＰ、、　Ｐ２゜＝３．
　Ｐ４の関係の場合を含めて）をわかりやすくするため
、第６図にそのフローチャートを示す。」 （５）　　同書第１３頁第１３行〜第１４行に「本発明
の運転制御方法に用いるコンプレ・ンサ装置の一例を」
とあるのを、「本発明の第１実施例に係る運転制御方法
に用いるコンプレッサ装置を」と補正する。 （６）　　同書第１３頁第１８行に［本発明に係る実施
例の運転制御方法」とあるのを、「本発明の第１実施例
に係る運転制御方法」と補正する。 （７）　　同書第１５頁第１９行に［フローチャート、
第５図は」とあるのを次のように補正する。 「フローチャート、第５図は本発明の第２実施例に係る
運転制御方法に用いるコンプレ・ソサ装置を示した概略
図、第６図は本発明の第２実施例に係る運転制御方法に
ついて手順を示したフローチャート、第７図は」 （８）図面の第５図を添付図面に未配したように補正す
る（内容に変更はなく、「第５図」とあるのを「第７図
」に繰り下けるのみ）。 （９）添付図面に示しだように図面の第５図及び第６図
を新たに追加する。 以上 第６図 牙〆図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンプレッサの高圧用レシーバタンクと低圧用レ
   シーバタンクとを自動圧力調整弁を介して連通させ、前
   記低圧用レシーバタンクにおける負荷変動分の圧力を検
   出したときに、該負荷変動分の圧力の増減を前記自動圧
   力調整弁の開閉により行なうことを特徴とするコンプレ
   ッサの運転制御方法。