JPH0133676B2 - - Google Patents

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JPH0133676B2
JPH0133676B2 JP55000142A JP14280A JPH0133676B2 JP H0133676 B2 JPH0133676 B2 JP H0133676B2 JP 55000142 A JP55000142 A JP 55000142A JP 14280 A JP14280 A JP 14280A JP H0133676 B2 JPH0133676 B2 JP H0133676B2
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JP
Japan
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pressure
air
suction
aftercooler
capacity control
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JP55000142A
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Fumio Takeda
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスクリユ圧縮機の容量制御方法に関す
るものである。
〔従来の技術〕
従来のこの種の容量制御方法としては、例えば
実開昭51−3407号公報に示されているような吸入
絞り方式と特開昭49−52311号公報に示されてい
るようなオン−オフ方式がある。前者は圧縮機の
吸入側に付設された吸入絞り弁を作動させて貯気
槽の圧力上昇に応じて吸入空気量を減少させる方
式である。一方、後者は貯気槽の圧力変動を圧力
スイツチで感知し、吸入絞り弁全開の完全ロード
運転と、オイルセパレータの大気開放を伴つた吸
入絞り弁全開の完全アンロード運転を繰り返すも
ので換言すれば、100%ロードと0%ロードの2
点状態で交互に運転を行う方式である。
上記両方式を併用した容量制御方式の一例を第
3図について説明するに、吸気が流路15よりフ
イルタ4および吸入絞り弁6を経て圧縮機1に流
入して圧縮される。この圧縮機1より吐出された
圧縮空気はオイルセパレータ2に流入して油を分
離した後アフタークーラ3で冷却された後に、流
路17を経てラインへ供給される。
ラインの使用空気量が減少すると、オイルセパ
レータ2の圧力は上昇し、圧力調整弁12の二次
圧が吸入絞り弁6に作用して圧縮機1の吸入空気
量を減少させる。さらに使用空気量が減少してオ
イルセパレータ2内の圧力が上昇すると、この圧
力は圧力スイツチ9により検出される。この検出
圧力が設定圧力に達すれば、アンローダ作動電磁
弁10が作動してオイルセパレータ2の圧力を吸
入絞り弁6に作用させて全閉とし、同時に放気弁
13に作用させてオイルセパレータ2内の圧力を
大気中に放出させる。
この場合、オイルセパレータ2内の圧力が降下
すると共に、往復弁8が作動してアフタークーラ
3の圧力が圧力スイツチ9に作用する。そして完
全アンロード運転になると、アフタークーラ3の
圧力は低下し、圧力スイツチ9が設定圧力で復帰
し、アンローダ作動電磁弁10を復帰させるた
め、吸入絞り弁6は全開、放気弁13は全閉とな
り完全ロード運転に復帰する。その後に再びオイ
ルセパレータ2の圧力上昇と共に、吸入絞りを行
つて設定圧力で完全アンロード運転となるサイク
ルを繰り返す。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の容量制御方式における容量制御
特性を第4図により説明する。
第4図は、横軸に圧縮機の最大吐出流量に対す
る使用空気量の比である空気量比をとり、縮軸に
100%出力時の消費電力に対する使用時の消費電
力の比である動力比γをとつたものである。
従来における容量制御方式では、接続する配管
系のボリユームと、放気するオイルセパレータの
ボリユームとの比により、オン−オフ方式の容量
制御特性が第4図の特性曲線a、b、c線で示す
ように大幅に変化するため、上述の吸入絞り方式
の容量制御特性を示す曲線a又はb又はcと、オ
ン−オフ方式との容量制御特性を示す曲線dの交
点が定まらない。
したがつて圧縮機の任意のボリユームの配管系
に接続した際、例えばオン−オフ方式の容量制御
特性が曲線bを示す場合オン−オフ方式と吸入絞
り方式の各特性を示す曲線bとdの交点はC2
なる。しかるに、吸入絞り方式とオン−オフ方式
との切換点が最初に設定した点C3に固定されて
いると、交点C2における空気量比α2と切換点C3
における空気量比α3との間においては、実際の配
管系ではオン−オフ方式の方が吸入絞り方式より
消費電力量又は電流値が小さいのに、吸入絞り方
式を選択することになるので圧縮機を接続した配
管系のボリユームに応じた最適な容量制御を行な
うことができない欠点がある。
また、オン−オフ方式では、電流値が変動する
ため測定した電流値から比例的にそのときの空気
量比αを求めることはできない。そのため、オン
−オフ方式で容量制御している間は、どの程度の
空気量比α容量制御運転しているかを知ることが
できず、オン−オフ方式と吸入絞り方式との電流
値の比較ができないのでオン−オフ方式から吸入
絞り方式へ移行させる動作ができなくなる。
本発明の目的は、吸入絞り方式及びオン−オフ
方式のうち、オン−オフ方式で容量制御している
間における空気量比を的確に求めることができ、
空気量比に応じて消費電力量の小さい方式を選択
して容量制御できるようにすることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の特徴は、オン−オフ方式によつて容量
制御している間における空気量比αを 空気量比α=100/(1+Td/Tu) ここで、 Td:アフタークーラ圧力又は貯気槽圧力が上限
圧から最低圧まで降下する時間、 Tu:アフタークーラ圧力又は貯気槽圧力が最低
圧から上限圧まで上昇する時間 により求め、この求められた空気量比αにおいて
オン−オフ方式の平均電流値と吸入絞り方式の電
流値とを比較し、オン−オフ方式の平均電流値が
吸入絞り方式の電流値より小ならばそのままオン
−オフ方式を継続させ、前記求められた空気量比
αにおいて吸入絞り方式の電流値の方がオン−オ
フ方式の平均電流値より小さければ吸入絞り方式
に移行させることにある。
〔作用〕
上記のように、オン−オフ方式で容量制御して
いる間における空気量比αを、アフタークーラ圧
力又は貯気槽圧力が上限圧から最低圧まで降下す
る時間Tdと、アフタークーラ圧力又は貯気槽圧
力が最低圧から上限圧まで上昇する時間Tuとの
比Td/TUの変化から算出しているので、圧縮機に 連結される配管やアフタークーラ及び貯気槽のボ
リユームの大きさに関係なくオン−オフ方式で容
量制御している間における空気量比を求めること
ができる。
その理由を次に示す。
アフタークーラ及び貯気槽の圧力が最低圧から
上限圧まで上昇する時間Tuは、吸入絞り弁がオ
ン(全開)であり、圧縮機は100%の吐出量を出
し、これをアフタークーラ及び貯気槽に送り込ん
でおり、同時にある空気量比αで空気が使用され
ている。従つてこの時間Tuにアフタークーラ及
び貯気槽に溜められる空気量Q1は、 Q1=(100−α)×Tu ……(1) となる。
アフタークーラ及び貯気槽の圧力が上限圧から
最低圧まで降下する時間Tdは、ある空気量比α
で空気が使用されている。このとき吸入絞り弁は
オフ(全閉)となつている。
したがつて、アフタークーラ及び貯気槽の圧力
が上限圧から最低まで降下する時間Tdに流出さ
れる空気量Q2は、 Q2=α×Td ……(2) となる。
一方、前述の空気量Q1、Q2は、ともに上限圧
と最低圧が同じとなつているので、空気量Q1
空気量Q2とはほぼ等しくなり、前述の空気量Q1
Q2の式は次のように表わすことができる。
(100−α)・Tu=α・Td ……(3) (Tu+Td)・α=100・Tu α=100・Tu/Tu+Td ∴α=100/(1+Td/Tu) ……(4) この(4)式には、アフタークーラ及び貯気槽等の
ボリユームに関連するもの、即ち空気量Q1,Q2
はないので、圧縮機に連結されるアフタークーラ
及び貯気槽や配管のボリユームに関係なく空気量
比αを求めることができる。
〔実施例〕
以下本発明を油冷式スクリユ圧縮機に適用した
一実施例を図面を参照して説明する。
第1図において、21は圧縮機、22は圧縮機
21に逆止弁36を介して接続されたオイルセパ
レータ、23はオイルセパレータ22に調圧弁3
7を介して接続されたアフタークーラ、24はア
フタークーラ23に接続されアフタークーラ23
とほぼ同じ圧力の貯気槽、25は圧縮機21に付
設された吸入絞り弁である。この弁25とアフタ
ークーラ23とを接続する回路26a,26bに
は、三方電磁弁27と減圧弁28およびアンロー
ド用電磁弁29と調圧弁30がそれぞれ設けられ
ている。31は前記回路26aとオイルセパレー
タ22を接続する回路に設けられた減圧弁、32
はオイルセパレータ22に電磁弁33を介して接
続されたマフラー、34はアフタークーラ23に
付設され、かつ三方電磁弁27及び電磁弁33と
連動する圧力スイツチ、圧力スイツチ34は、オ
イルセパレータ22または貯気槽24に設けても
よい。35は前記三方電磁弁27、電磁弁29,
33および圧力スイツチ34に接続され、かつ入
力回路、記憶回路、演算回路および出力回路をそ
なえる公知のマイコンである。
次の上記のような構成からなる本実施例の作用
ついて説明する。
全開の吸入絞り弁25を経て圧縮機21に吸入
された空気は圧縮された後に、逆止弁36を経て
オイルセパレータ22に流入して油分を分離され
る。この油分を分離された空気は調圧弁37を経
てアフタークーラ23に流入して冷却された後
に、貯気槽24に充てんされたラインへ供給され
る。
通常、圧縮機21の吐出圧が定格に保持されて
いる状態では、三方電磁弁27はオン状態にある
から、アフタークーラ23の圧力は減圧弁28に
より減圧されて流路26aを経て吸入絞り弁25
に流入し、この弁25を全開している。
いまラインの使用空気量が減少すると、アフタ
ークーラ23の圧力は上昇するので、アンロード
用電磁弁29を開いておけば、アフタークーラ2
3の圧力上昇に伴つて圧力調整弁30の二次圧が
発生し、この二次圧は回路26bを経て吸入絞り
弁25のピストン下部に流入して吸入絞り弁25
を作動させる。このようにして使用空気量の減少
に相応した吸入絞り方式の容量制御が行われる。
一方、アンロード用電磁弁29を閉じ、かつ三
方電磁弁27及び電磁弁33を圧力スイツチ34
に連動させておけば、使用空気量の減少によりア
フタークーラ23の圧力が上昇して上限設定圧に
達すると、圧力スイツチ34の作動により三方電
磁弁27はオイルとなるから、減圧弁28で減圧
された空気が回路26bを経て吸入絞り弁25の
ピストン下部に流入し、その弁25を全閉すると
同時に、オイルセパレータ22の放気弁33はオ
フとなり、オイルセパレータ22の圧力は大気中
に放出されて完全アンロード運転となる。
アフタークーラ23の圧力が降下して下限設定
圧な達すると、圧力スイツチ34の作動により三
方電磁弁27はオンとなるので、アフタークーラ
23の圧力は減圧弁28により減圧され、回路2
6aを経て吸入絞り弁25のピストン上部に流入
してその弁25を全開する。同時に、放気弁33
も作動してオイルセパレータ22の圧力が大気中
に放出するのを停止されて完全ロード運転とな
る。以降はアフタークーラ内の圧力変動に応じて
オン−オフ方式の容量制御が行われる。
上記吸入絞り方式の容量制御の場合には、吸入
絞り弁25のバルブ開度を調節して吸込空気量を
調整するので、容量制御量に応じて入力電流は一
定となる。したがつて、容量制御量に対する入力
電流を測定するか、予め測定したデータをマイコ
ンに記憶させる。
一方、オン−オフ方式の容量制御の場合には、
完全アンロード時と完全ロード時の各容量制御量
に応じて各入力電流と圧力変動に対応した時間を
測定して平均値を下式により算出する。
In={I2×(T2−T1)+I1×(T3−T2)}/(T3−T1
……(6) ここで T1及びI1:アフタークーラ23又は貯気槽24の
圧力の上昇により、圧力スイツチ34が作動し
たときの時間及び入力電流 T2及びI2:アフタークーラ23又は貯気槽24の
圧力の低下により、圧力スイツチ34が復帰し
たときの時間及び入力電流 T3:アフタークーラ23又は貯気槽24の再上
昇により圧力スイツチ34が作動したときの時
間 上記入力電流、オイルセパレータ圧力及びアフ
タークーラ圧力又は貯気槽圧力の各変動を図示す
ると第2図に示すとおりである。図中の実線Aは
アフタークーラ圧力又は貯気槽圧力を示し、破線
Bはオイルセパレータ圧力をそれぞれ示す。
また、前述の空気量比α(%)は、オン−オフ
方式によるアフタークーラ又は貯気槽圧力の変動
周期を測定することにより下式により算出する。
α=100/(1+Td/Tu) ……(7) ここで、 Td:アフタークーラー圧力又は貯気槽圧力が上
限Puから最低圧PDまで降下する時間、 Tu:アフタークーラ圧力又は貯気槽圧力が最低
圧PDから上限圧PUまで上昇する時間 アフタークーラ23又は貯気槽24の圧力降下
時間、圧力上昇時間の検出は、圧力スイツチ34
が上限圧及び下限圧を検出した信号でタイマを作
動させて測定する。したがつて、前述の(6)式にお
ける(T2−T1)、(T3−T2)は、実質的にTα、
Tuの算出と同じと考えられる。このため、同様
にして、オン−オフ方式における空気量比αは、
近似的に次式によつても求めることができる。
α=100/{1+(T2−T1)/(T3−T2)}(8) ここで、 T1:アフタークーラ又は貯気槽に設けた圧力ス
イツチが圧力の上昇により作動した時間 T2:アフタークーラ又は貯気槽に設けた圧力ス
イツチが圧力の低下により復帰した時間 T3:アフタークーラ又は貯気槽に設けた圧力ス
イツチが圧力の再上昇により作動した時間 マイコン35により上記両方式を比較して選択
する際には次のようにして行われる。
(i) 容量制御運転時に吸入絞り方式とオン−オフ
方式とを一定周期で交互に繰返して、その時の
入力電流を測定、演算して比較し判定する。
(ii) 吸入絞り方式の入力電流を予め実測してマイ
コンの記憶回路に記憶させておき、容量制御量
(空気量比)とオン−オフ方式の入力電流を測
定、演算し、両者の入力電流を比較し判定す
る。
(iii) 吸入絞り方式の入力電流を予めマイコンの記
憶回路に記憶させておき、オン−オフ方式にお
いても各空気量比αに対する入力電流を測定、
演算してマイコンの記憶回路に記憶する。すな
わち圧縮機のユニツトを使用するラインに接続
した後、使用状況に応じて容量制御された点の
データを記憶する。したがつてオン−オフ方式
についても、ラインでの空気量比αが一通り記
憶された後、空気量比αのみ検出して両方式の
空気量比αにおける電流値を比較し判定する。
上記のようにして入力電流の少ない方式を選定
した後には、一定周期で選択した方式の入力電流
を常に、測定、演算して記憶し、変動がないか否
かを監視する。もし前記変動があつた際には、再
び両方式を行わせて入力電流を比較することによ
り、最適な容量制御を行うことができる。
以上説明したように、本発明の実施例によれば
マイコンを用いて吸入絞り方式の電流値とオン−
オフ方式の平均電流値とを比較し、電流値の小さ
い方の方式を選択することにより、空気量比に応
じて最適な容量制御を行うことができる。
また、本発明の実施例によれば、オン−オフ方
式を独立して作動させると共に、完全ロード運
転、完全アンロード運転を繰り返して行わせるこ
とにより、従来の吸入絞り部のロスを排除してオ
ン−オフ方式の容量制御特性を向上させることが
できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、オン−
オフ方式で容量制御している間における空気量比
を的確に求めることができ、これにより空気量比
に応じて消費電力量の小さい方式を選択して容量
制御することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の油冷式スクリユ圧縮機の容量
制御方法の一実施例を示す系統図、第2図は本発
明におけるオン−オフ制御時のオイルセパレータ
圧力、アフタークーラ圧力又は貯気槽圧力および
入力電流と時間との関係を示す図、第3図は従来
の油冷式スクリユ圧縮機の容量制御方法の一実施
例を示す系統図、第4図は従来の容量制御方法の
特性を示す図である。 23……アフタークーラ、25……吸入絞り
弁、26a,26b……回路、27……三方電磁
弁、29……アンロード用電磁弁、34……圧力
スイツチ、35……マイコン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 スクリユ圧縮機の吸入側に配置された吸入絞
    り弁を作動させて吸入量を絞る吸入絞り方式と、
    吸入絞り弁の開閉を繰り返して吸入量を絞るオン
    −オフ方式とを併用し、空気量比に応じて消費電
    力量の少ない方式を選択して容量制御を行うもの
    において、前記オン−オフ方式によつて容量制御
    している間における空気量比α(%)を、次の式
    により求め、この求められた空気量比αにおける
    オン−オフ方式の平均電流値と吸入絞り方式の電
    流値との大小関係を判定し、オン−オフ方式の方
    が吸入絞り方式よりも小であればそのままオン−
    オフ方式を継続させ、前記求められた空気量比α
    において、吸入絞り方式の方がオン−オフ方式よ
    りも小であれば吸入絞り方式に移行させることを
    特徴とするスクリユ圧縮機の容量制御方法。 空気量比α=100/(1+Td/TV) ここで、 Td:アフタークーラ圧力又は貯気槽圧力が上限
    圧から最低圧まで降下する時間、 Tu:アフタークーラ圧力又は貯気槽圧力が最低
    圧から上限圧まで上昇する時間、
JP14280A 1980-01-07 1980-01-07 Controlling method of capacity of screw compressor Granted JPS5698593A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4052135A (en) * 1976-05-11 1977-10-04 Gardner-Denver Company Control system for helical screw compressor

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