JPS6356439B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧縮機の過負荷防止装置に係り、特
に、圧縮機を駆動する電動機に供給される電流値
又は電力値により圧縮機の過負荷状態を検出して
ガイドベーンを開閉制御し、吸入流量を制御して
圧縮機を定常運転に回復させる圧縮機の過負荷防
止装置に関するものである。

〔従来の技術〕 一般に、圧縮機を設計し、又運転する際にはそ
の使用場所の大気等の状態が問題とされる。特
に、気温、気圧及び湿度によつて変化する大気の
密度、つまりその比重量により圧縮機の運転が過
負荷状態に至るという問題がある。即ち、電動機
により駆動される圧縮機が、比較的比重量の大き
な大気を大量に吸入すると、電動機の回転に同期
して回転駆動される羽根車に過大な負荷がかか
る。これにより、電動機には定格電流又は定格電
力以上の電流が供給され、電動機は所謂過負荷状
態に陥つてしまう。これに対処すべく、圧縮機の
吐出風量あるいは吐出圧力が使用最大値を超えた
ことを検知して、吸入流量を変化させることが考
えられるが、この場合、吸入側の大気環境だけで
なく負荷側の圧気消費量も影響するため実体的な
過負荷状態を検知しているとは言えず、過負荷防
止の機能を充分に果し得ないと共に、不必要な吸
入流量の変動をもたらし圧縮機を円滑に運転し得
ない問題があつた。

ここに関連する技術として「ターボ圧縮機用電
動機の過負荷防止装置」（特開昭52−9109号公報）
が提案されている。この提案は、電動機の電流あ
るいは電力検出器と、この検出器の信号に対して
ヒステリシスをもつて開閉するスイツチと、この
スイツチの信号により出力信号を変化させる信号
発生器を設け、この信号発生器の信号および吐出
圧調節計の信号をセレクタに送り、両信号を比較
して、圧縮機の容量を少なくする方の信号をセレ
クタより調節弁に送つて圧縮機の容量を制御する
ように構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで当該提案は、基本的にそれぞれ独立し
た検出値である電流値（電力値）及び吐出圧を各
別独立に調節弁に投入する考え方に基づいてお
り、このためこれら検出値を択一的な一通りの制
御量として調節弁に送るための構成として、セレ
クタを採用する必要があるという問題があつた。
またこのため、制御回路が複雑化するという問題
があつた。更に上記考え方のため、セレクタに至
るまでの信号回路が全く各別独立した構成となつ
ており、この面からも回路が複雑化し、殊に過負
荷制御のために別途独立した計装空気供給源を必
要としていた。また上記考え方から、調節弁の制
御はセレクタによる単純な切替え制御となつてお
り、定風圧制御と過負荷防止制御との継ぎが不連
続になる場合が考えられる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、電動機で駆動される圧縮機の給排流
路に介設され吸入流量を調節するガイドベーン
と、圧源から給排される作動流体でガイドベーン
を作動させる駆動手段を有し、ガイドベーンを開
閉制御して圧縮機を定風圧制御する定風圧制御手
段と、電動機の負荷電流又は消費電力を検出する
検出手段と、圧源から給排される等圧の作動流体
で駆動手段を強制的に閉方向へ駆動する倍力手段
を有し、検出手段からの検出値が電動機の設定電
流値又は設定電力値を超えたことに応じて倍力手
段で駆動手段を駆動してガイドベーンの最大開度
を規制する最大開度設定手段とを備えて構成され
る。

〔作 用〕

本発明の作用について述べると、圧源からの作
動流体でガイドベーンを作動させる定風圧制御手
段の駆動手段に対して、同一の圧源から給排され
る等圧の作動流体で駆動手段を強制的に閉方向へ
駆動する倍力手段を備えた最大開度設定手段を設
備し、過負荷状態に至つた際にはこの倍力手段で
駆動手段を駆動してガイドベーンの最大開度を規
制して過負荷を解消させるようにして、単一の圧
源から給排される作動流体を利用して定風圧制御
に過負荷防止制御を重畳するように駆動手段に対
して倍力手段を連関させ、連続的で安定的な圧縮
機制御の下、過負荷を防止するようになつてい
る。

〔実施例〕

次に本発明に係る圧縮機の過負荷防止装置の好
適一実施例を添付図面に従つて詳述する。

先ず、本発明の主要構成を述べると、第１図に
示す如く、圧縮機１には大気が吸入され圧気が吐
出される吸排流路２が接続されている。この流路
２の圧縮機１上流側には、吸入流量を調節するガ
イドベーン３が介設されている。このガイドベー
ン３は、その開度が全開から最小開度までの範囲
に動作可能な構造としてある。また、上記圧縮機
１には、これを駆動する電動機４が駆動軸５を介
して連結されている。この電動機４には、図示さ
れない電力源が接続されると共に、これより供給
される負荷電流又は電力量（消費電力）を検出す
る検出手段６が接続される。この検出手段６に
は、これより得られた検出値と、電動機４に設定
された設定電流値又は設定電力値とを比較して、
検出値が設定電流値又は設定電力値を超えたこと
に応じて後述する倍力手段で駆動手段を駆動して
ガイドベーン３の最大開度を規制する最大開度設
定手段７が設けられる。

この最大開度設定手段７の具体例は、第２図に
示されている。本実施例は、過負荷防止に加えて
定風圧制御をも連関してなし得るものである。

図示する如く、ガイドベーン３には、圧源たる
ポンプ２７から給排される作動流体でこれを開閉
駆動する駆動手段たる駆動シリンダ８が、駆動ロ
ツド９を介して接続されている。この駆動ロツド
９には、駆動シリンダ８内部を２室に区画分割し
つつ摺動する駆動ピストン１０が連設されてい
る。第２図に示す如く、駆動シリンダ８内部は、
駆動ピストン１０により第１上室１１と第１下室
１２とに区画分割され、この第１上室１１には、
第１作動流体路１３が接続されると共に、第１下
室１２には第２作動流体路１４が接続され、作動
流体たる油が、各室１１，１２に給排されるよう
に構成されている。本実施例にあつては、第１作
動流体路１３を介して第１上室１１に作動流体が
流入すると、その油圧により駆動ピストン１０は
下降され、第１下室１２に充満していた作動流体
が第２作動流体路１４に流出されると共に、駆動
ピストン１０の移動量が駆動ロツド９を介してガ
イドベーン３に伝達され、移動量に応じてこれを
最小開度方向へ作動させることになる。また、第
２作動流体路１４を介して第１下室１２に作動流
体が流入すると、上述の逆の作用によつて、ガイ
ドベーン３は開方向へ作動されることになる。更
に、作動流体の給排が停止されれば、ガイドベー
ン３の開度は保持される。この駆動ピストン１０
の駆動ロツド９が接続された側の反対側には、設
定ロツド１５が接続される。この設定ロツド１５
には、上述した圧源たるポンプ２７から給排され
る駆動シリンダ８側と等圧の作動流体により、圧
縮機１の過負荷運転時に駆動シリンダ８の駆動ピ
ストン１０をガイドベーン３の閉方向へ強制的に
駆動制御する倍力手段たる制御シリンダ１６が、
制御ロツド１７を介して接続される。この制御ロ
ツド１７には、制御シリンダ１６内部を２室に区
画分割しつつ摺動する制御ピストン１８が連設さ
れている。この制御ピストン１８の外径は、駆動
ピストン１０の外径よりも大きく形成され、これ
らに同等の油圧がかかつた際には、倍力作用によ
り制御ピストン１８がより大きな駆動力を有する
ように構成される。制御シリンダ１６の内部は、
制御ピストン１８により第２上室１９と第２下室
２０とに区画分割され、この第２上室１９には、
第３作動流体路２１が接続されると共に、第２下
室２０には、第４作動流体路２２が接続され、作
動流体たる油が、各室１９，２０に給排されると
共に、制御ピストン１８が上下駆動されるように
構成されている。また、設定ロツド１５と制御ロ
ツド１７とは同一線上に対向している。

この設定ロツド１５と制御ロツド１７は、以下
のような機能を有する。

制御ピストン１８が下降されると、それに伴い
制御ロツド１７は設定ロツド１５に密着しつつこ
れを押圧して駆動ピストン１０を強制的に下降さ
せ、ガイドベーン３を最小開度方向に駆動し、制
御ピストン１８が停止されると、設定ロツド１５
の移動上限、つまり駆動ピストン１０の移動上限
が固定される。従つて、ガイドベーン３は全開ま
では作動し得ず、制御ピストン１８により減縮さ
れ、設定された駆動ピストン１０の移動範囲に相
応する最大開度から最小開度まで作動されること
になる。また、制御ピストン１８が上昇される
と、それに伴い制御ロツド１７は、設定ロツド１
５から離脱され制御ピストン１８と駆動ピストン
１０との連関動作は解除される。

第２図に示す如く、上記第３作動流体路２１及
び第４作動流体路２２には、その上流側に電磁弁
２３が設けられている。この電磁弁２３のＡポー
トには、第４作動流体路２２、Ｂポートには第３
作動流体路２１、Ｐポートには作動流体供給路２
４及びＲポートには排出路２５が接続されてい
る。本実施例にあつては、電磁弁２３として、４
ポート３位置切換弁が設けられている。この電磁
弁２３には、検出手段６が接続され、これより供
給される電気信号により、流路が切り換えられる
ように構成されている。即ち、例えば負荷電流値
が設定電流値を超えたことに応じてＰポート→Ｂ
ポート→及びＡポート→Ｒポートの流路が形成さ
れ、負荷電流値が低下し、設定電流値の95％〜
100％になつたことに応じて、互いの流路が遮断
され、更に負荷電流値が低下したことに応じてＰ
ポート→Ａポート及びＢポート→Ｒポートの流路
が形成されるようになされる。消費電力値と設定
電力値との場合も同様である。Ｐポートに接続さ
れる作動流体供給路２４は、モータ２６等に駆動
されるポンプ２７を介して油槽２８に接続されて
いる。従つて、ポンプ２７により油槽２８から吸
入された作動流体たる油は、作動流体供給路２
４、電磁弁２３等を介して、制御シリンダ１６に
供給されるように構成されている。また、Ｒポー
トに接続された排出路２５は油槽２８に接続さ
れ、第３作動流体路２１あるいは第４作動流体路
２２より排出される作動流体を油槽２８に回収で
きるように構成されている。更に、作動流体供給
路２４には、これより分岐された油圧制御路２９
が設けられ、この制御路２９は、リリーフ弁３０
を介して油槽２８に接続されている。このリリー
フ弁３０は、供給される作動流体の油圧力を一定
に保持すべく作動されることになる。

一方、第２図に示す如く、吸排流路２の圧縮機
１下流側には、これより分岐されて吐出圧導入路
３１が接続されている。この吐出圧導入路３１に
は、吐出圧の変動に応じて作動されるアスカニヤ
制御装置３２が接続されている。このアスカニヤ
制御装置３２は、吐出圧導入路３１より導入され
る吐出圧に応じて伸縮するベローズ３３と、これ
に相対向して、設定圧に相応する一定の押圧力を
有する圧力設定バネ３４と、これらバネ３４とベ
ローズ３３とに挟持されつつ揺動自在に支持され
作動流体を噴出する噴出管３５と、この噴出管３
５からの作動流体を受ける図示されない２つの受
流孔部とから構成されている。この受流孔部に
は、各々第１作動流体路１３及び第２作動流体路
１４が連設されている。本実施例にあつては、吐
出圧が設定圧以上である場合には、噴射管３５は
図において左方へ移動され作動流体は、第１作動
流体路１３より流入され、駆動ピストン１０を押
し下げ、第１下室１２の作動流体は第２作動流体
路１４より流出される。又吐出圧が設定圧以下の
場合には、上述と逆の作用がなされるように構成
されている。このアスカニヤ制御装置３２の噴射
管３５には、これに作動流体を供給する噴射管用
作動流体路３６が接続され、この流体路３６は制
御シリンダ１６側と同一圧源の作動流体供給路２
４に連結されている。また、上記第１作動流体路
１３及び第２作動流体路１４には、作動流体排出
用の排出端３７が接続され、この排出端３７は、
油槽２８に接続されている。

上述した構成において、過負荷防止制御を達成
する主たる構成要素は、圧縮機１を駆動する電動
機４の負荷電流値又は消費電力値を検出する検出
手段６と、倍力手段たる制御シリンダ１６を有
し、検出手段６からの検出値が電動機４の設定電
流値又は設定電力値を超えたことに応じて制御シ
リンダ１６で駆動手段たる駆動シリンダ８を駆動
してガイドベーン３の最大開度を規制する最大開
度設定手段である。本実施例において詳しくは、
検出値が設定電流値又は設定電力値を超えたこと
に応じてポンプ２７より供給される作動流体の流
路切り換えを行う電磁弁２３が、制御シリンダ１
６を駆動制御する。一方、定風圧制御手段３８の
主たる構成要素は、吐出圧導入路３１、アスカニ
ヤ制御装置３２、駆動シリンダ８及び駆動ピスト
ン１０である。特に、設定ロツド１５及び制御ロ
ツド１７は、上述した過負荷防止制御と定風圧制
御とを連関して動作させるに際して必要とされる
ものである。

以上の構成の作用について述べる。

第２図に示す如く、通常運転状態では、定風圧
制御がなされる。即ち、圧縮機１の吐出圧に応じ
てアスカニヤ制御装置３２が作動され、噴射管３
５より第１作動流体路１３又は第２作動流体路１
４に向けて作動流体が供給される。この油圧力に
より、駆動ピストン１０が駆動されガイドベーン
３は最小開度から全開までの範囲内で作動され
る。これに際して電磁弁２３は、Ｐポート→Ａポ
ート及びＢポート→Ｒポートの流路を形成し、供
給される作動流体の油圧により、制御ピストン１
８は図において制御シリンダ１６の最上部に位置
され、制御ロツド１７により設定ロツド１５の上
下動を拘束したりこれと連関して動作することは
ない。

圧縮機１の運転が過負荷状態に至つたことは、
電動機４に供給される負荷電流値又し消費電力値
を検出する検出手段６が検出する。即ち、例えば
検出手段６で検出された検出値が設定電流値を超
えたことに応じて、電磁弁２３が作動されＰポー
ト→Ｂポート及びＡポート→Ｒポートの流路を形
成すべく切り換わる。従つて、作動流体は、作動
流体供給路２４より第３作動流体路２１を介して
制御シリンダ１６の第２上室１９に流入して制御
ピストン１８を下降させることになる。これに伴
い、制御ロツド１７が依然定風圧制御により上下
動している設定ロツド１５に密着しつつこれを押
圧して、駆動ピストン１０を強制的に下降させ、
ガイドベーン３を最小開度方向に作動する。この
ようにガイドベーン３が作動されると、圧縮機１
で圧縮される大気流量は減少し、電動機４に供給
される負荷電流は低下する。この負荷電流値が例
えば設定電流値の95％〜100％に低下し圧縮機１
の過負荷運転状態が解消したことが検出手段６を
介して電磁弁２３に伝達されると、この電磁弁２
３が作動され、第３作動流体路２１及び第４作動
流体路２２は、作動流体供給路２４及び排出路２
５と遮断され、制御シリンダ１６の制御ピストン
１８の下降が停止される。これに伴い、設定ロツ
ド１５は固定され駆動ピストン１０の移動上限を
設定する。従つて、この時ガイドベーン３は全開
まで開放されることはなく、制御ピストン１８の
下降により減縮された駆動シリンダ８内の移動範
囲を定風圧制御によつて移動される駆動ピストン
１０の移動量に応じて、最小開度から最大開度ま
で作動されることになる。その後、吸入される大
気の比重量が減少し、圧縮機１の運転が軽減され
て負荷電流値が、95％より低下したことが検出手
段６を介して電磁弁２３に伝達されると、この電
磁弁２３が作動され、Ｐポート→Ａポート及びＢ
ポート→Ｒポートの流路を形成すべく切り換わ
る。従つて、作動流体は、作動流体供給路２４よ
り第４作動流体路２２を介して制御シリンダ１６
の第２下室２０に流入して、制御ピストン１８を
上昇させることになる。これに伴い、制御ロツド
１７は設定ロツド１５から離脱され制御ピストン
１８と駆動ピストン１０との連関動作が解除さ
れ、駆動シリンダ８において、圧縮機１の定風圧
制御のみなされることになる。以上の動作は、消
費電力値を検出し設定電力値と比較させる場合も
同様である。また、以上の動作は、圧縮機１の運
転状態を常にフイードバツクして電磁弁２３を作
動させる検出手段６によつてなされるので圧縮機
１の過負荷運転状態を迅速且つ円滑に定常運転に
回復させることができる。また、圧縮機１の過負
荷運転を解消すべくガイドベーン３を開閉制御す
るに際して、その制御量を圧縮機１の吐出風量や
吐出圧力に依らず電動機４の負荷電流値又は消費
電力値に依るため圧縮機１周囲の使用環境の変動
に影響されない実体的な過負荷状態を検出でき、
不必要な吸入流量の変動をもたらすことなく円滑
に圧縮機１を運転することができる。

特に、単一の圧源から給排される作動流体を利
用して定風圧制御と過負荷防止制御を行うように
したので、回路を簡素化でき、またコストダウン
を達成できる。また従来のセレクタを必要としな
いので、この面からも回路の簡素化を確保でき
る。更に定風圧制御に過負荷防止制御を重畳する
ように駆動シリンダ８に対して制御シリンダ１６
を連関させたので、連続的で安定な定風圧制御の
下、過負荷を防止できる。

尚、第３図には、本発明に係る圧縮機の過負荷
防止装置の変形実施例が示されている。これは第
２図におけるガイドベーン３の開閉方向と駆動シ
リンダ８及び制御シリンダ１６の相対配置が逆に
ならざるを得ない場合に採用すべきカツプリング
３９の特殊構造及び４ポート３位置切換電磁弁２
３に替えて４ポート２位置切換電磁弁４０，４１
を２個組み合せることにより同様の機能を達せら
れることを示すものである。また、アスカニヤ制
御装置３２の作動状態も上記実施例と反対となる
ように接続されている。ところで、カツプリング
３９は、設定ロツド１５端部に設けられたシリン
ダ部４２と、制御ロツド１７端部に設けられたピ
ストン部４３とが係合されて形成される。このよ
うに構成された変形実施例では、上記実施例とは
逆に、圧縮機１が過負荷運転状態に至ると、２つ
の電磁弁４０，４１が作動されて、Ｐ１ポート→
Ａ１ポート及びＢ１ポート→Ｒ１ポートの流路が
形成されると共に、Ｐ２ポート及びＡ２ポート
と、Ｂ２ポート及びＲ２ポートとの間は遮断され
作動流体は、制御ピストン１８を上昇させるべく
給排される。これに伴ない、カツプリング３９の
ピストン部４３が上昇され、シリンダ部４２の一
内壁４２ａに密着しつつ、これを牽引して駆動ピ
ストン１０を強制的に上昇させ、ガイドベーン３
を最小開度方向に駆動する。例えば、負荷電流値
が設定電流値の95％〜100％に低下したときは、
電磁弁４１のみが動作され、他方の電磁弁４０は
動作を中止する。従つて、Ｐ１ポート及びＡ１ポ
ートと、Ｂ１ポート及びＲ１ポートとの間は遮断
され、作動流体は供給されず制御ピストン１８の
上昇が停止される。これに伴い、カツプリング３
９のピストン部４３は固定され、駆動ピストン１
０の移動下限を設定し、ガイドベーン３は、駆動
シリンダ８の移動範囲を定風圧制御によつて移動
される駆動ピストン１０の移動量に応じて最小開
度から最大開度まで作動されることになる。以上
の作用は消費電力値を検出し、設定電力値と比較
させて動作させる場合にも同様になし得る。

また尚、本発明は上記実施例及び変形例に限定
されるものではなく、要旨を変更しない範囲で
種々に変形して実施し得ることは勿論である。ま
た、上記実施例では、１段圧縮機の吸入側ガイド
ベーン制御の場合を例にとつて説明したが、多段
圧縮機の場合及び吐出側ガイドベーン制御の場合
にも使用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上要するに本発明によれば、以下の如き優れ
た効果を奏する。

(1) 圧源からの作動流体でガイドベーンを作動さ
せる定風圧制御手段の駆動手段に対して、同一
の圧源から給排さる等圧の作動流体で駆動手段
を強制的に閉方向へ駆動する倍力手段を備えた
最大開度設定手段を設備し、過負荷状態に至つ
た際にはこの倍力手段で駆動手段を駆動してガ
イドベーンの最大開度を規制して過負荷を解消
させるようにして、単一の圧源から給排される
作動流体を利用して回路の簡素化を図りつつ、 定風圧制御に過負荷防止制御を重畳するよう
に駆動手段に対して倍力手段を連関させて連続
的で安定的な圧縮機制御の下、過負荷を防止す
ることができる。

(2) 圧縮機を駆動する電動機に供給される負荷電
流値又は消費電力値により圧縮機周囲の使用環
境に影響されない実体的な圧縮機の過負荷運転
状態を検出できるので、不必要な吸入流量の変
動をもたらすことなく迅速且つ円滑に圧縮機を
過負荷運転状態から定常運転に回復させること
ができる。

(3) 圧縮機を駆動する電動機の負荷電流値又は消
費電力値を圧縮機の運転状態として常にフイー
ドバツクして制御できるので、圧縮機が過負荷
運転状態に陥るまでは、圧縮機を最良の状態で
運転し得、過負荷運転状態に至つた際にも迅速
に定常運転に回復させることができる。

(4) 構造が簡単で、既設の設備にも容易に採用し
得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧縮機の過負荷防止装置
の主要構成を示す系統図、第２図はその好適一実
施例を示す系統図、第３図はその変形実施例を示
す系統図である。 図中、１は圧縮機、２は吸排流路、３はガイド
ベーン、４は電動機、６は検出手段、７は最大開
度設定手段、８は駆動手段として例示した駆動シ
リンダ、１６は倍力手段として例示した制御シリ
ンダ、２７は圧源として例示したポンプ、３８は
定風圧制御手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電動機で駆動される圧縮機の給排流路に介設
   され吸入流量を調節するガイドベーンと、圧源か
   ら給排される作動流体で上記ガイドベーンを作動
   させる駆動手段を有し、該ガイドベーンを開閉制
   御して上記圧縮機を定風圧制御する定風圧制御手
   段と、上記電動機の負荷電流又は消費電力を検出
   する検出手段と、上記圧源から給排される等圧の
   作動流体で上記駆動手段を強制的に閉方向へ駆動
   する倍力手段を有し、上記検出手段からの検出値
   が上記電動機の設定電流値又は設定電力値を超え
   たことに応じて該倍力手段で該駆動手段を駆動し
   て上記ガイドベーンの最大開度を規制する最大開
   度設定手段とを備えたことを特徴とする圧縮機の
   過負荷防止装置。