JPH0159438B2 - - Google Patents
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- JPH0159438B2 JPH0159438B2 JP55075972A JP7597280A JPH0159438B2 JP H0159438 B2 JPH0159438 B2 JP H0159438B2 JP 55075972 A JP55075972 A JP 55075972A JP 7597280 A JP7597280 A JP 7597280A JP H0159438 B2 JPH0159438 B2 JP H0159438B2
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- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Description
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明はスクリユー圧縮機の運転方法に関す
る。 （従来の技術） 従来、スクリユー圧縮機はこれに直結した電動
機の回転数を変化させることなく圧縮機に備えら
れたスライド弁によつて容量制御を０〜100％行
なつているが、この従来技術における電力効率は
後記する第２図に示すように容量制御による流量
が50％以下になると急激に動力が増加し効率が悪
化するという問題点がある。 次に、スクリユー圧縮機ではないが往復動型の
圧縮機を回転数可変の内燃機関によつて駆動して
その搬送量を調整する場合に、次の第１ないし第
３の方法によりその搬送量を無段に調整する方法
（特開昭49−41909号公報）があるが、この従来技
述においては、それぞれ次のような問題点があ
る。すなわち、 (イ) 第１の方法（図面中の実線によるもの） 搬送量Ｑが100％〜90％の間では回転数ｎを
一定にし開放維持力ｐを変動させるが、Ｑが90
％〜40％の間ではｐを一定にしてｎを変動させ
る。このためＱが90％より小となる運転領域内
では搬送量の調整は内燃機関の「回転数を変動
させつつ」行なわなければならない。 (ロ) 第２の方法（図面中の一点鎖線によるもの） 搬送量Ｑが100％〜70％の間では、開放維持
力をｐ＝０として変動させず回転数ｎを変動さ
せ、Ｑが70％〜40％の間ではｎを一定にしてｐ
を変動させる。このためＱが100％〜70％の運
転領域内では搬送量の調整は内燃機関の「回転
数を変動させつつ」行なわなければならない。 (ハ) 第３の方法（図面中の破線によるもの） 搬送量Ｑが100％〜40％の間で回転数ｎと開
放維持力ｐとを同時に変動させながら搬送量の
調整を行なうものである。 したがつてＱが100％から40％に至る全運転
領域で搬送量の調整は内燃機関の「回転数を変
動させつつ」行なわなければならない。 したがつて前記従来技術の方法は何れの場合で
も内燃機関の回転数を変化させつつ圧縮機の搬送
量を調整しなければならないのでその構造が複雑
となるばかりでなく、その操作もむつかしくな
る。 また、スクリユー圧縮機ではないが、回転型の
圧縮機を回転数可変の電動機によつて駆動して圧
縮機を運転する場合に、次の第１ないし第３の方
法によりその圧縮能力を調整する方法（特開昭55
−57683号公報）があるが、この従来技術におい
ては、それぞれ次のような問題点がある。すなわ
ち、 (イ) 第１の方法（第１図及び第２図によるもの） 通常運転時には電動機を高速で運転し圧縮機
を定負荷運転し、負荷が減少したときは電動機
を低速運転に切換えると同時に圧縮機をバイパ
ス運転する。 しかしながら、この方法では電動機を低速運
転している部分負荷領域においては冷媒ガスの
バイパス量が加減できず、そのバイパス量は一
定にきまる。このため該低速運転中において負
荷が変動するときそれに応じて冷媒ガスのバイ
パス量を大または小に変動させることはできな
いから、負荷の変動にきめ細かく対応できな
い。 (ロ) 第２の方法（第３図及び第４図によるもの） 通常運転時には電動機は高速で運転して圧縮
機を定負荷運転し、負荷が減少すると電動機を
中速運転に切換えると同時に圧縮機を若干のバ
イパス運転にし、更に負荷が減少すると電動機
を低速運転に切換えると同時に圧縮機を大きく
バイパス運転する。この方法では構造が複雑と
なるばかりでなく、電動機が例えば中速運転さ
れている中程度の部分負荷の領域においては冷
媒ガスのバイパス量は一定にきめられているの
で、該領域内で負荷が変動してもその変動に応
じて冷媒のバイパス量を大または小に変動させ
ることはできず、該中速運転領域内における負
荷変動にきめ細かく対応できない。そして電動
機を更に低速運転している小さな部分負荷領域
においても、中速運転の場合と同様の理由によ
り該低速運転領域内における負荷変動にきめ細
かく対応できない。 このように前記の(イ)の方法及び(ロ)の方法は、
負荷の変動に応じて圧縮機駆動の電動機の回転
数を「高→低」または「高→中→低」と切換え
るものではあるが、負荷に応じて選択された一
定の回転数で電動機が回転している場合に、そ
の領域内における「負荷の変動」に対しては何
らの調整をも行なわないものである。 (ハ) 第３の方法 電動機の回転数及びバイパス量を共に無段階
かつ連続的に変化させながら運転する。この方
法は構造的にきわめて複雑になることを免れな
い。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、前記従来技術の諸問題点を解決し、
運転時の容量制御の際における動力効率の悪化を
防止できるとともに、容量の変化に応じてスクリ
ユー圧縮機の回転数を高より低へ、またはその逆
に切換える際に該圧縮機の吐出側の圧力が変動し
ないような運転方法を提供することを目的とする
ものである。 〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 本発明のスクリユー圧縮機の運転方法は、前記
の目的を達成するために スクリユー圧縮機の電動機駆動による運転にお
いて容量制御を行なう場合に、容量の大きな所定
の運転領域にある間は、一定の高い回転数で前記
電動機を駆動し、容量に応じて前記圧縮機に備え
られたスライド弁による制御を行ない、 容量の小さな所定の運転領域に至つたときは、
前記電動機を一定の低い回転数に切換えて駆動す
るよう該電動機の極数を切換えると共に前記スラ
イド弁を一旦負荷の増加する方向に移動設定して
スクリユー圧縮機の吐出側の圧力が一定となるよ
うにし、 引続いて容量に応じて前記スライド弁による制
御を行ない、 容量の大きな所定の運転領域に再び達したとき
は、再び前記電動機を一定の高い回転数に切換え
て駆動するよう該電動機の極数を切換えると共に
前記スライド弁を一旦負荷の減少する方向に移動
設定してスクリユー圧縮機の吐出側の圧力が一定
となるようにし、 引続いて容量に応じて前記スライド弁による制
御を行なうこと により構成されるものである。 （作用） 本発明はスクリユー圧縮機を電動機を駆動して
容量制御運転を行なう方法に関するものである
が、圧縮機の容量が大きな所定の運転領域にある
間は電動機を一定の高い回転数で駆動しておき、
容量に応じて圧縮機のスライド弁を開閉すること
により、圧縮機を変化した容量にその都度適合さ
せていく。 圧縮機の容量が前記の運転領域から外れる小さ
な運転領域に至つたときは、電動機の極数を切換
えて該電動機を一定の低い回転数に切換えて圧縮
機を駆動するが、この切換の際、スライド弁を一
旦負荷の増加する方向に移動設定し、前記の低い
回転数への切換により吐出ガス量が急減して圧縮
機の吐出側の圧力が減少するのを防止する。 その後は、この運転領域において容量に応じて
圧縮機のスライド弁を開閉し、変化する容量にそ
の都度圧縮機を適合させていく。 また圧縮機が容量の大きな前記所定の運転領域
に再び達したときは、電動機の極数を切換えて該
電動機を一定の高い回転数に切換えて圧縮機を駆
動するが、この切換の際、スライド弁を一旦負荷
の減少する方向に移動設定し、前記の高い回転数
への切換により吐出ガス量が急増して圧縮機の吐
出側の圧力が増加するのを防止する。 その後は、この運転領域において領域に応じて
圧縮機のスライド弁を開閉し、変化する容量にそ
の都度圧縮機を適合させていく。 電動機の回転数は極数の切換により簡単に変更
できる。 （実施例） 本発明を実施例によつて説明する。 第１図において１はガス吸入側のパイプライ
ン、２は例えば液体噴射式スクリユー圧縮機で、
加圧して圧送されるガスはパイプライン１より液
体噴射式スクリユー圧縮機２に吸入される。３は
増速機、４はスライド弁、５はスライド弁駆動装
置で、このスライド弁駆動装置５は主として油圧
で駆動され、駆動のための入力出力装置及び操作
装置等を含む。６は極数変換電動機で、２極から
４極へ若しくは４極から６極又は８極への極数変
換ができる。７は極数変換器、８は電源スイツチ
である。９は圧送ガスと液体噴射式スクリユー圧
縮機内へ噴射された液体を分離する液分離器、１
０は流量計又は圧力計とこの変化量に基づく発信
器（吐出側の検出器）、１１は循環する液体を冷
却する液冷却器、１２は液体を循環する液ポン
プ、１３は液体フイルターである。なおａは圧送
すべきガスの入口側、ｂはガスの出口側であり、
また点線は検出器の発信器１０と作動側を結ぶ配
線又は配管である。 従来、液体噴射式スクリユー圧縮機は、これに
直結した電動機の回転数を変化させることなく圧
縮機に備えられたスライド弁によつて容量制御を
行なつている。すなわち液体噴射式スクリユー圧
縮機は、通常電動機で駆動する場合、60ヘルツ地
区では3550R／Ｍ、50ヘルツ地区では2950R／Ｍ
が普通であり、多くの場合２極電動機の直結で行
なわれる。時により４極その他が用いられること
もあるが、この場合は増速機を介して大体前記回
転数を維持するようにしている。このような通常
の定速回転における液体噴射式スクリユー圧縮機
の運転特性は第２図に示すようになる。これは横
軸に流量、縦軸に電動機の軸馬力をとり、その圧
縮機の全能力時の流量と軸馬力をそれぞれ100％
とし、流量をスライド弁で減少させた場合の軸馬
力の変化を示したもの（吸入、吐出圧力は一定）
であるが、この図から明らかなように流量を減少
させるにつれて軸馬力は45゜の傾斜線よりの離れ
が大きくなつているが、このことは同じ量の吐出
に対して余分な電力を消費していることを示すも
のであり、特に全能力の略50％以下の流量となる
とき電力効率の低下が著しいことが分る。 また従来、スクリユー圧縮機ではないが、往復
動形の圧縮機を可変回転数を有する内燃機関によ
つて駆動してその搬送量を無断に調整する方法も
知られているが、この方法においては電動機自身
の回転数を変動させながら負荷変動に応じなけれ
ばならない運転領域が存在しており、更に、回転
形の圧縮機を駆動電動機の回転数を切換えること
によつて搬送量を広い負荷変動範囲に適合させる
方法も知られているが、この方法においては電動
機が定速回転する領域内において負荷が変動する
に際してその負荷変動に応じた調整をも行なうこ
とができるようにはなつていない。しかも電動機
の回転数の切換により圧縮機の吐出側のガス圧力
は変化する。 本発明はこのような従来技術に鑑みて、スクリ
ユー圧縮機を用い、しかも該スクリユー圧縮機の
特性と極数変換電動機の特性を結びつけ、比較的
簡単な機構を用い、取扱いガス量の広い運転範囲
における動力消費の節減を最も経済的に行なうこ
とができるようにするとともに圧縮機の吐出側に
おけるガス圧力が回転数の切換時に変動しないよ
うにしたものであり、以下第３図の実施例につい
て説明する。なおこの実施例において、極数変換
電動機は２極−４極のものを用いたがこれは一例
であり、需要者の圧縮機の負荷の範囲やその使用
時間によつて、適宜４極−６極、４極−６極−８
極電動機等を選択し、増速機により圧縮機の回転
数を妥当な範囲に維持するようにする。 この実施例において、液体噴流式スクリユー圧
縮機は、吸入圧力２Kg／cm2Ｇ、吐出圧力15Kg／cm2
Ｇで運転するものとし、液体噴射量を調整して圧
縮機吐出口ガス温度を85℃とするようにした。吐
出口流量は指示計とパルス発信器を併用し、指示
計に基づき定圧力のもとに流量を増減し、そのパ
ルスによりスライド弁駆動装置の流体圧弁を制御
してスライド弁を操作し、系の圧力バランスを保
つようにした。またスライド弁駆動装置には、流
量の半量を制御する部位に発信器を設け、これが
検出されると、電動機の極数変換器の作動が行な
われ、これに応ずるスライド弁の位置設定を行な
うようにする。 このようにして液体噴射式スクリユー圧縮機の
運転を行なうとその運転特性は第３図のようにな
る。図において、流量100％（1010m3／ｈ）、回転
数2950R／Ｍ、吸入圧力２Kg／cm2Ｇ、吐出圧力15
Kg／cm2Ｇ、スライド弁全閉止で運転し、その時の
軸馬力229KWを100％とし、点Ａで示す。次いで
次第に流量を減らしていくとスライド弁は徐々に
開き始め、軸馬力はＡからＢの線に沿つて変化す
る。点Ｂで流量が略50％になると発信器が働き、
極数変換器を２極から４極に切換え電動機の回転
数を1/2に減少させるとともにスライド弁を一旦、
負荷の増加方向に移動設定してスクリユー圧縮機
の吐出側の圧力が一定となるようにする。その結
果、軸馬力はＢからＣに低下する。そして引続き
スライド弁により能力制御を行ない流量を減らし
ていくと、今度はＣからＤの線に沿つた働きで示
される電力消費状況となる。 容量の大きな所定の運転領域に再び達したとき
は、再び前記電動機を一定の高い回転数に切換え
て駆動するよう該電動機の極数を切換えると共
に、前記スライド弁を一旦負荷の減少する方向に
移動設定してスクリユー圧縮機の吐出側の圧力が
一定となるようにする。そして引続き容量に応じ
て前記スライド弁による能力制御を行なう。 なおスライド弁機構は第４図に示すように、ス
クリユーロータを囲むシリンダーケースを軸方向
に一部切欠き、スライド弁４を挿入して平行移動
させ圧縮ストロークを変化させて容量制御を行な
うようにする。図から明らかなようにイの100％
負荷運転の場合、歯溝空間容積V1のガスは全部
吐出口から吐出されるが、ロの部分負荷の場合、
スライド弁駆動装置５で、スライド弁４を吐出口
の方向に平行移動すると吸入側端面に〓間（スラ
イド弁４と固定端１４の間〓）を生ずるので、歯
溝空間容積はV1からV2い減少し押しのけ量が減
少する。 本発明の運転方法によらない従来の方法の場合
は、第３図のＡ−Ｂ−Ｅのように特に低負荷時に
電力効率が悪化するが、本発明の運転方法による
とＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄのように低負荷時の電力効率が
著しく改善され、電力消費の節減が著しい。節減
の大きさはBCDEの面積により表わされる。これ
は低速回転においてもスクリユー圧縮機がその効
率に著しい低下をきたさないという特性と、極数
変換により電力消費を負荷に合わせる電動機特性
との巧妙な組合わせを、パルス発信器、液圧装置
等を結合することにより達成したものである。 次に本発明を都市ガス圧送用に適用した実施の
一例を説明する。 実施例 本発明の方法を都市ガス圧送用として下記の条
件で実施した。 圧縮機：ロータ径255mmφ 油噴射式スクリユー圧縮機 電動機：230KW、２極−４極切換電動機 最大押しのけ量：2100Nm3／ｈ 軸動力：216KW（最大風量時） 回転数：2950R／Ｍ〜1450R／Ｍ 圧縮ガス：都市ガス 吸入圧力：大気圧 吐出圧力：７Kg／cm2Ｇ 制御方法は吐出側の圧力を７Kg／cm2Ｇの一定に
保つように圧縮機の吐出ガス量を調整するものと
した。即ち第１図において発信器１０に圧力検知
センサーを設け、これにより圧縮機内蔵のスライ
ド弁４を作動させ調整する。 今、圧縮機が２極即ち2950R／Ｍで100％の負
荷で運転されており、次第に使用ガス量が減つて
くると圧縮機内蔵のスライド弁４が徐々に開き始
めて負荷を軽減する方向に動き、吐出ガス量が略
50％の位置に達したとき、この位置に設けられた
リミツトスイツチの動作信号により極数変換器７
を作動させ、電動機の回転数を2950R／Ｍから
1450R／Ｍに切換える。これにより吐出ガス量が
半減するため発信器１０の圧力検知センサーの圧
力が減少してスライド弁は一旦、負荷を増加する
方向に移動し、圧力検知センサーの圧力が７Kg／
cm2Ｇ、になるように調整する。そしてそれ以後は
その時々の容量に応じて前記スライド弁による制
御を行なう。その後容量の小さな前記運転領域に
おける運転中に、再び都市ガスの使用量が増加し
てスライド弁が100％の位置まで達すると、再び
極数変換器７が作動して電動機の回転数を
2950R／Ｍに切換える。これにより吐出ガス量が
倍増するため発信器１０の圧力検知センサーの圧
力が増加してスライド弁を一旦、負荷の減少する
方向に移動設定させて圧力を維持し、それ以後は
その時々の容量に応じて前記スライド弁による制
御を行なう。このように油噴射式スクリユー圧縮
機の吐出ガス量を圧力に応じて連続的に調整する
ことができた。 前記した都市ガス圧送用の圧縮機と同一の条件
（ただし電動機は極数切換型でなく2950R／Ｍの
一定回転数のものを用いる）のものを用いて電動
機の回転数を変化させることなくスライド弁のみ
によつて容量制御を０〜100％行なう従来の圧縮
機運転方法と本発明の方法とを消費ピーク時とそ
れ以外の部分負荷時を通し実施して比較した結果
は次の表のとおりであつた。
る。 （従来の技術） 従来、スクリユー圧縮機はこれに直結した電動
機の回転数を変化させることなく圧縮機に備えら
れたスライド弁によつて容量制御を０〜100％行
なつているが、この従来技術における電力効率は
後記する第２図に示すように容量制御による流量
が50％以下になると急激に動力が増加し効率が悪
化するという問題点がある。 次に、スクリユー圧縮機ではないが往復動型の
圧縮機を回転数可変の内燃機関によつて駆動して
その搬送量を調整する場合に、次の第１ないし第
３の方法によりその搬送量を無段に調整する方法
（特開昭49−41909号公報）があるが、この従来技
述においては、それぞれ次のような問題点があ
る。すなわち、 (イ) 第１の方法（図面中の実線によるもの） 搬送量Ｑが100％〜90％の間では回転数ｎを
一定にし開放維持力ｐを変動させるが、Ｑが90
％〜40％の間ではｐを一定にしてｎを変動させ
る。このためＱが90％より小となる運転領域内
では搬送量の調整は内燃機関の「回転数を変動
させつつ」行なわなければならない。 (ロ) 第２の方法（図面中の一点鎖線によるもの） 搬送量Ｑが100％〜70％の間では、開放維持
力をｐ＝０として変動させず回転数ｎを変動さ
せ、Ｑが70％〜40％の間ではｎを一定にしてｐ
を変動させる。このためＱが100％〜70％の運
転領域内では搬送量の調整は内燃機関の「回転
数を変動させつつ」行なわなければならない。 (ハ) 第３の方法（図面中の破線によるもの） 搬送量Ｑが100％〜40％の間で回転数ｎと開
放維持力ｐとを同時に変動させながら搬送量の
調整を行なうものである。 したがつてＱが100％から40％に至る全運転
領域で搬送量の調整は内燃機関の「回転数を変
動させつつ」行なわなければならない。 したがつて前記従来技術の方法は何れの場合で
も内燃機関の回転数を変化させつつ圧縮機の搬送
量を調整しなければならないのでその構造が複雑
となるばかりでなく、その操作もむつかしくな
る。 また、スクリユー圧縮機ではないが、回転型の
圧縮機を回転数可変の電動機によつて駆動して圧
縮機を運転する場合に、次の第１ないし第３の方
法によりその圧縮能力を調整する方法（特開昭55
−57683号公報）があるが、この従来技術におい
ては、それぞれ次のような問題点がある。すなわ
ち、 (イ) 第１の方法（第１図及び第２図によるもの） 通常運転時には電動機を高速で運転し圧縮機
を定負荷運転し、負荷が減少したときは電動機
を低速運転に切換えると同時に圧縮機をバイパ
ス運転する。 しかしながら、この方法では電動機を低速運
転している部分負荷領域においては冷媒ガスの
バイパス量が加減できず、そのバイパス量は一
定にきまる。このため該低速運転中において負
荷が変動するときそれに応じて冷媒ガスのバイ
パス量を大または小に変動させることはできな
いから、負荷の変動にきめ細かく対応できな
い。 (ロ) 第２の方法（第３図及び第４図によるもの） 通常運転時には電動機は高速で運転して圧縮
機を定負荷運転し、負荷が減少すると電動機を
中速運転に切換えると同時に圧縮機を若干のバ
イパス運転にし、更に負荷が減少すると電動機
を低速運転に切換えると同時に圧縮機を大きく
バイパス運転する。この方法では構造が複雑と
なるばかりでなく、電動機が例えば中速運転さ
れている中程度の部分負荷の領域においては冷
媒ガスのバイパス量は一定にきめられているの
で、該領域内で負荷が変動してもその変動に応
じて冷媒のバイパス量を大または小に変動させ
ることはできず、該中速運転領域内における負
荷変動にきめ細かく対応できない。そして電動
機を更に低速運転している小さな部分負荷領域
においても、中速運転の場合と同様の理由によ
り該低速運転領域内における負荷変動にきめ細
かく対応できない。 このように前記の(イ)の方法及び(ロ)の方法は、
負荷の変動に応じて圧縮機駆動の電動機の回転
数を「高→低」または「高→中→低」と切換え
るものではあるが、負荷に応じて選択された一
定の回転数で電動機が回転している場合に、そ
の領域内における「負荷の変動」に対しては何
らの調整をも行なわないものである。 (ハ) 第３の方法 電動機の回転数及びバイパス量を共に無段階
かつ連続的に変化させながら運転する。この方
法は構造的にきわめて複雑になることを免れな
い。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明は、前記従来技術の諸問題点を解決し、
運転時の容量制御の際における動力効率の悪化を
防止できるとともに、容量の変化に応じてスクリ
ユー圧縮機の回転数を高より低へ、またはその逆
に切換える際に該圧縮機の吐出側の圧力が変動し
ないような運転方法を提供することを目的とする
ものである。 〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 本発明のスクリユー圧縮機の運転方法は、前記
の目的を達成するために スクリユー圧縮機の電動機駆動による運転にお
いて容量制御を行なう場合に、容量の大きな所定
の運転領域にある間は、一定の高い回転数で前記
電動機を駆動し、容量に応じて前記圧縮機に備え
られたスライド弁による制御を行ない、 容量の小さな所定の運転領域に至つたときは、
前記電動機を一定の低い回転数に切換えて駆動す
るよう該電動機の極数を切換えると共に前記スラ
イド弁を一旦負荷の増加する方向に移動設定して
スクリユー圧縮機の吐出側の圧力が一定となるよ
うにし、 引続いて容量に応じて前記スライド弁による制
御を行ない、 容量の大きな所定の運転領域に再び達したとき
は、再び前記電動機を一定の高い回転数に切換え
て駆動するよう該電動機の極数を切換えると共に
前記スライド弁を一旦負荷の減少する方向に移動
設定してスクリユー圧縮機の吐出側の圧力が一定
となるようにし、 引続いて容量に応じて前記スライド弁による制
御を行なうこと により構成されるものである。 （作用） 本発明はスクリユー圧縮機を電動機を駆動して
容量制御運転を行なう方法に関するものである
が、圧縮機の容量が大きな所定の運転領域にある
間は電動機を一定の高い回転数で駆動しておき、
容量に応じて圧縮機のスライド弁を開閉すること
により、圧縮機を変化した容量にその都度適合さ
せていく。 圧縮機の容量が前記の運転領域から外れる小さ
な運転領域に至つたときは、電動機の極数を切換
えて該電動機を一定の低い回転数に切換えて圧縮
機を駆動するが、この切換の際、スライド弁を一
旦負荷の増加する方向に移動設定し、前記の低い
回転数への切換により吐出ガス量が急減して圧縮
機の吐出側の圧力が減少するのを防止する。 その後は、この運転領域において容量に応じて
圧縮機のスライド弁を開閉し、変化する容量にそ
の都度圧縮機を適合させていく。 また圧縮機が容量の大きな前記所定の運転領域
に再び達したときは、電動機の極数を切換えて該
電動機を一定の高い回転数に切換えて圧縮機を駆
動するが、この切換の際、スライド弁を一旦負荷
の減少する方向に移動設定し、前記の高い回転数
への切換により吐出ガス量が急増して圧縮機の吐
出側の圧力が増加するのを防止する。 その後は、この運転領域において領域に応じて
圧縮機のスライド弁を開閉し、変化する容量にそ
の都度圧縮機を適合させていく。 電動機の回転数は極数の切換により簡単に変更
できる。 （実施例） 本発明を実施例によつて説明する。 第１図において１はガス吸入側のパイプライ
ン、２は例えば液体噴射式スクリユー圧縮機で、
加圧して圧送されるガスはパイプライン１より液
体噴射式スクリユー圧縮機２に吸入される。３は
増速機、４はスライド弁、５はスライド弁駆動装
置で、このスライド弁駆動装置５は主として油圧
で駆動され、駆動のための入力出力装置及び操作
装置等を含む。６は極数変換電動機で、２極から
４極へ若しくは４極から６極又は８極への極数変
換ができる。７は極数変換器、８は電源スイツチ
である。９は圧送ガスと液体噴射式スクリユー圧
縮機内へ噴射された液体を分離する液分離器、１
０は流量計又は圧力計とこの変化量に基づく発信
器（吐出側の検出器）、１１は循環する液体を冷
却する液冷却器、１２は液体を循環する液ポン
プ、１３は液体フイルターである。なおａは圧送
すべきガスの入口側、ｂはガスの出口側であり、
また点線は検出器の発信器１０と作動側を結ぶ配
線又は配管である。 従来、液体噴射式スクリユー圧縮機は、これに
直結した電動機の回転数を変化させることなく圧
縮機に備えられたスライド弁によつて容量制御を
行なつている。すなわち液体噴射式スクリユー圧
縮機は、通常電動機で駆動する場合、60ヘルツ地
区では3550R／Ｍ、50ヘルツ地区では2950R／Ｍ
が普通であり、多くの場合２極電動機の直結で行
なわれる。時により４極その他が用いられること
もあるが、この場合は増速機を介して大体前記回
転数を維持するようにしている。このような通常
の定速回転における液体噴射式スクリユー圧縮機
の運転特性は第２図に示すようになる。これは横
軸に流量、縦軸に電動機の軸馬力をとり、その圧
縮機の全能力時の流量と軸馬力をそれぞれ100％
とし、流量をスライド弁で減少させた場合の軸馬
力の変化を示したもの（吸入、吐出圧力は一定）
であるが、この図から明らかなように流量を減少
させるにつれて軸馬力は45゜の傾斜線よりの離れ
が大きくなつているが、このことは同じ量の吐出
に対して余分な電力を消費していることを示すも
のであり、特に全能力の略50％以下の流量となる
とき電力効率の低下が著しいことが分る。 また従来、スクリユー圧縮機ではないが、往復
動形の圧縮機を可変回転数を有する内燃機関によ
つて駆動してその搬送量を無断に調整する方法も
知られているが、この方法においては電動機自身
の回転数を変動させながら負荷変動に応じなけれ
ばならない運転領域が存在しており、更に、回転
形の圧縮機を駆動電動機の回転数を切換えること
によつて搬送量を広い負荷変動範囲に適合させる
方法も知られているが、この方法においては電動
機が定速回転する領域内において負荷が変動する
に際してその負荷変動に応じた調整をも行なうこ
とができるようにはなつていない。しかも電動機
の回転数の切換により圧縮機の吐出側のガス圧力
は変化する。 本発明はこのような従来技術に鑑みて、スクリ
ユー圧縮機を用い、しかも該スクリユー圧縮機の
特性と極数変換電動機の特性を結びつけ、比較的
簡単な機構を用い、取扱いガス量の広い運転範囲
における動力消費の節減を最も経済的に行なうこ
とができるようにするとともに圧縮機の吐出側に
おけるガス圧力が回転数の切換時に変動しないよ
うにしたものであり、以下第３図の実施例につい
て説明する。なおこの実施例において、極数変換
電動機は２極−４極のものを用いたがこれは一例
であり、需要者の圧縮機の負荷の範囲やその使用
時間によつて、適宜４極−６極、４極−６極−８
極電動機等を選択し、増速機により圧縮機の回転
数を妥当な範囲に維持するようにする。 この実施例において、液体噴流式スクリユー圧
縮機は、吸入圧力２Kg／cm2Ｇ、吐出圧力15Kg／cm2
Ｇで運転するものとし、液体噴射量を調整して圧
縮機吐出口ガス温度を85℃とするようにした。吐
出口流量は指示計とパルス発信器を併用し、指示
計に基づき定圧力のもとに流量を増減し、そのパ
ルスによりスライド弁駆動装置の流体圧弁を制御
してスライド弁を操作し、系の圧力バランスを保
つようにした。またスライド弁駆動装置には、流
量の半量を制御する部位に発信器を設け、これが
検出されると、電動機の極数変換器の作動が行な
われ、これに応ずるスライド弁の位置設定を行な
うようにする。 このようにして液体噴射式スクリユー圧縮機の
運転を行なうとその運転特性は第３図のようにな
る。図において、流量100％（1010m3／ｈ）、回転
数2950R／Ｍ、吸入圧力２Kg／cm2Ｇ、吐出圧力15
Kg／cm2Ｇ、スライド弁全閉止で運転し、その時の
軸馬力229KWを100％とし、点Ａで示す。次いで
次第に流量を減らしていくとスライド弁は徐々に
開き始め、軸馬力はＡからＢの線に沿つて変化す
る。点Ｂで流量が略50％になると発信器が働き、
極数変換器を２極から４極に切換え電動機の回転
数を1/2に減少させるとともにスライド弁を一旦、
負荷の増加方向に移動設定してスクリユー圧縮機
の吐出側の圧力が一定となるようにする。その結
果、軸馬力はＢからＣに低下する。そして引続き
スライド弁により能力制御を行ない流量を減らし
ていくと、今度はＣからＤの線に沿つた働きで示
される電力消費状況となる。 容量の大きな所定の運転領域に再び達したとき
は、再び前記電動機を一定の高い回転数に切換え
て駆動するよう該電動機の極数を切換えると共
に、前記スライド弁を一旦負荷の減少する方向に
移動設定してスクリユー圧縮機の吐出側の圧力が
一定となるようにする。そして引続き容量に応じ
て前記スライド弁による能力制御を行なう。 なおスライド弁機構は第４図に示すように、ス
クリユーロータを囲むシリンダーケースを軸方向
に一部切欠き、スライド弁４を挿入して平行移動
させ圧縮ストロークを変化させて容量制御を行な
うようにする。図から明らかなようにイの100％
負荷運転の場合、歯溝空間容積V1のガスは全部
吐出口から吐出されるが、ロの部分負荷の場合、
スライド弁駆動装置５で、スライド弁４を吐出口
の方向に平行移動すると吸入側端面に〓間（スラ
イド弁４と固定端１４の間〓）を生ずるので、歯
溝空間容積はV1からV2い減少し押しのけ量が減
少する。 本発明の運転方法によらない従来の方法の場合
は、第３図のＡ−Ｂ−Ｅのように特に低負荷時に
電力効率が悪化するが、本発明の運転方法による
とＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄのように低負荷時の電力効率が
著しく改善され、電力消費の節減が著しい。節減
の大きさはBCDEの面積により表わされる。これ
は低速回転においてもスクリユー圧縮機がその効
率に著しい低下をきたさないという特性と、極数
変換により電力消費を負荷に合わせる電動機特性
との巧妙な組合わせを、パルス発信器、液圧装置
等を結合することにより達成したものである。 次に本発明を都市ガス圧送用に適用した実施の
一例を説明する。 実施例 本発明の方法を都市ガス圧送用として下記の条
件で実施した。 圧縮機：ロータ径255mmφ 油噴射式スクリユー圧縮機 電動機：230KW、２極−４極切換電動機 最大押しのけ量：2100Nm3／ｈ 軸動力：216KW（最大風量時） 回転数：2950R／Ｍ〜1450R／Ｍ 圧縮ガス：都市ガス 吸入圧力：大気圧 吐出圧力：７Kg／cm2Ｇ 制御方法は吐出側の圧力を７Kg／cm2Ｇの一定に
保つように圧縮機の吐出ガス量を調整するものと
した。即ち第１図において発信器１０に圧力検知
センサーを設け、これにより圧縮機内蔵のスライ
ド弁４を作動させ調整する。 今、圧縮機が２極即ち2950R／Ｍで100％の負
荷で運転されており、次第に使用ガス量が減つて
くると圧縮機内蔵のスライド弁４が徐々に開き始
めて負荷を軽減する方向に動き、吐出ガス量が略
50％の位置に達したとき、この位置に設けられた
リミツトスイツチの動作信号により極数変換器７
を作動させ、電動機の回転数を2950R／Ｍから
1450R／Ｍに切換える。これにより吐出ガス量が
半減するため発信器１０の圧力検知センサーの圧
力が減少してスライド弁は一旦、負荷を増加する
方向に移動し、圧力検知センサーの圧力が７Kg／
cm2Ｇ、になるように調整する。そしてそれ以後は
その時々の容量に応じて前記スライド弁による制
御を行なう。その後容量の小さな前記運転領域に
おける運転中に、再び都市ガスの使用量が増加し
てスライド弁が100％の位置まで達すると、再び
極数変換器７が作動して電動機の回転数を
2950R／Ｍに切換える。これにより吐出ガス量が
倍増するため発信器１０の圧力検知センサーの圧
力が増加してスライド弁を一旦、負荷の減少する
方向に移動設定させて圧力を維持し、それ以後は
その時々の容量に応じて前記スライド弁による制
御を行なう。このように油噴射式スクリユー圧縮
機の吐出ガス量を圧力に応じて連続的に調整する
ことができた。 前記した都市ガス圧送用の圧縮機と同一の条件
（ただし電動機は極数切換型でなく2950R／Ｍの
一定回転数のものを用いる）のものを用いて電動
機の回転数を変化させることなくスライド弁のみ
によつて容量制御を０〜100％行なう従来の圧縮
機運転方法と本発明の方法とを消費ピーク時とそ
れ以外の部分負荷時を通し実施して比較した結果
は次の表のとおりであつた。
【表】
この表によれば、負荷率が40％と20％のとき本
発明方法と従来方法とは動力消費に相違があるこ
とが分る。その値は、負荷率40％については１時
間当り（114−97）KWであり、その運転時間は
１日当り9.6時間であり、負荷率20％については
１時間当り（91−65）KWであり、その運転時間
は１日当り4.8時間である。 従つてこの実施例による１年間の電力節減量は ｛（114−97）×9.6＋（91−65）×4.8｝×3
65＝105120（KW） となり、本発明の実施により大幅な節電が可能と
なり省エネルギー効果は著しいものがある。 前記実施例においては負荷が略50％となつたと
きに電動機の極数を変換したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、本発明の性質を変更し
ない範囲において極数の変換を負荷50％よりも上
又は下において行なうこともできる。 また前記実施例においては液体（油）噴射式ス
クリユー圧縮機について本発明の方法を実施した
場合について説明したが、本発明の方法はオイル
フリースクリユー圧縮機にも同様に実施できる。 〔発明の効果〕 本発明によればスクリユー圧縮機の電動機駆動
による運転において容量制御を行なう場合に、容
量の大きな運転領域にある間は圧縮機に備えられ
たスライド弁による制御を行ない、容量の小さな
所定の運転領域に至つたときは前記電動機の極数
を切換えて該電動機の回転数を小とすると共にス
ライド弁を一旦負荷の増加する方向に移動設定し
てスクリユー圧縮機の吐出側の圧力が一定となる
ようにし、引続いて容量に応じてスライド弁によ
つて容量制御するようにし、容量の大きな所定の
運転領域に再び達したときは、電動機の回転を再
び高回転（一定）に切換えて戻すように該電動機
の極数を切換えると共にスライド弁を一旦負荷の
減少する方向に移動設定してスクリユー圧縮機の
吐出側の圧力が一定となるようにし、その後はそ
の運転領域において容量に応じてスライド弁によ
る制御を行なうようにした。したがつて、スクリ
ユー圧縮機を広い負荷範囲において容量制御をす
る際に起る電力効率の悪化を防止することができ
るとともに電動機の極数切換時にスクリユー圧縮
機の吐出側の圧力の変動が起るのを防止すること
ができる。 そして、本発明は、電動機の極数を変換すると
いう簡単で廉価な構成を用いかつスライド弁方式
を併せ用いるので、特に低負荷時の電力効率が改
善され電力消費の節減が著しいので、長期にわた
つて低負荷の運転を行なわせる必要のある部署の
圧縮機又は負荷変動が大きくかつ毎日のように繰
り返される繰業上の特性を持つ場合に、最適な運
転方法を提供できる。
発明方法と従来方法とは動力消費に相違があるこ
とが分る。その値は、負荷率40％については１時
間当り（114−97）KWであり、その運転時間は
１日当り9.6時間であり、負荷率20％については
１時間当り（91−65）KWであり、その運転時間
は１日当り4.8時間である。 従つてこの実施例による１年間の電力節減量は ｛（114−97）×9.6＋（91−65）×4.8｝×3
65＝105120（KW） となり、本発明の実施により大幅な節電が可能と
なり省エネルギー効果は著しいものがある。 前記実施例においては負荷が略50％となつたと
きに電動機の極数を変換したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、本発明の性質を変更し
ない範囲において極数の変換を負荷50％よりも上
又は下において行なうこともできる。 また前記実施例においては液体（油）噴射式ス
クリユー圧縮機について本発明の方法を実施した
場合について説明したが、本発明の方法はオイル
フリースクリユー圧縮機にも同様に実施できる。 〔発明の効果〕 本発明によればスクリユー圧縮機の電動機駆動
による運転において容量制御を行なう場合に、容
量の大きな運転領域にある間は圧縮機に備えられ
たスライド弁による制御を行ない、容量の小さな
所定の運転領域に至つたときは前記電動機の極数
を切換えて該電動機の回転数を小とすると共にス
ライド弁を一旦負荷の増加する方向に移動設定し
てスクリユー圧縮機の吐出側の圧力が一定となる
ようにし、引続いて容量に応じてスライド弁によ
つて容量制御するようにし、容量の大きな所定の
運転領域に再び達したときは、電動機の回転を再
び高回転（一定）に切換えて戻すように該電動機
の極数を切換えると共にスライド弁を一旦負荷の
減少する方向に移動設定してスクリユー圧縮機の
吐出側の圧力が一定となるようにし、その後はそ
の運転領域において容量に応じてスライド弁によ
る制御を行なうようにした。したがつて、スクリ
ユー圧縮機を広い負荷範囲において容量制御をす
る際に起る電力効率の悪化を防止することができ
るとともに電動機の極数切換時にスクリユー圧縮
機の吐出側の圧力の変動が起るのを防止すること
ができる。 そして、本発明は、電動機の極数を変換すると
いう簡単で廉価な構成を用いかつスライド弁方式
を併せ用いるので、特に低負荷時の電力効率が改
善され電力消費の節減が著しいので、長期にわた
つて低負荷の運転を行なわせる必要のある部署の
圧縮機又は負荷変動が大きくかつ毎日のように繰
り返される繰業上の特性を持つ場合に、最適な運
転方法を提供できる。
第１図は本発明の運転方法を実施する場合のフ
ロシートダイヤグラム、第２図は従来の定速回転
における液体噴射式スクリユー圧縮機の運転特性
を示す線図、第３図は本発明の運転方法を実施し
た場合の液体噴射式スクリユー圧縮機の運転特性
を示す線図、第４図はスライド弁機構の説明図で
あつてイは100％負荷運転の場合、ロは部分負荷
の場合を示すものである。 ２……液体噴射式スクリユー圧縮機、４……ス
ライド弁、５……スライド弁駆動装置、６……電
動機としての極数変換電動機、７……極数変換
器。
ロシートダイヤグラム、第２図は従来の定速回転
における液体噴射式スクリユー圧縮機の運転特性
を示す線図、第３図は本発明の運転方法を実施し
た場合の液体噴射式スクリユー圧縮機の運転特性
を示す線図、第４図はスライド弁機構の説明図で
あつてイは100％負荷運転の場合、ロは部分負荷
の場合を示すものである。 ２……液体噴射式スクリユー圧縮機、４……ス
ライド弁、５……スライド弁駆動装置、６……電
動機としての極数変換電動機、７……極数変換
器。
Claims (1)
- １ スクリユー圧縮機の電動機駆動による運転に
おいて容量制御を行なう場合に、容量の大きな所
定の運転領域にある間は、一定の高い回転数で前
記電動機を駆動し、容量に応じて前記圧縮機に備
えられたスライド弁による制御を行ない、容量の
小さな所定の運転領域に至つたときは、前記電動
機を一定の低い回転数に切換えて駆動するよう該
電動機の極数を切換えると共に前記スライド弁を
一旦負荷の増加する方向に移動設定してスクリユ
ー圧縮機の吐出側の圧力が一定となるようにし、
引続いて容量に応じて前記スライド弁による制御
を行ない、容量の大きな所定の運転領域に再び達
したときは、再び前記電動機を一定の高い回転数
に切換えて駆動するよう該電動機の極数を切換え
ると共に前記スライド弁を一旦負荷の減少する方
向に移動設定してスクリユー圧縮機の吐出側の圧
力が一定となるようにし、引続いて容量に応じて
前記スライド弁による制御を行なうことを特徴と
するスクリユー圧縮機の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7597280A JPS572496A (en) | 1980-06-05 | 1980-06-05 | Operating procedure for screw compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7597280A JPS572496A (en) | 1980-06-05 | 1980-06-05 | Operating procedure for screw compressor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS572496A JPS572496A (en) | 1982-01-07 |
| JPH0159438B2 true JPH0159438B2 (ja) | 1989-12-18 |
Family
ID=13591654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7597280A Granted JPS572496A (en) | 1980-06-05 | 1980-06-05 | Operating procedure for screw compressor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS572496A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005043561B4 (de) * | 2005-09-12 | 2014-08-21 | Continental Automotive Gmbh | Waschflüssigkeitspumpe für eine Scheibenreinigungsanlage eines Kraftfahrzeuges |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT320125B (de) * | 1972-05-16 | 1975-01-27 | Hoerbiger Ventilwerke Ag | Verfahren zur stufenlosen Regelung der Fördermenge von Verdichtern |
| JPS524564U (ja) * | 1975-06-25 | 1977-01-13 | ||
| JPS586077B2 (ja) * | 1976-04-29 | 1983-02-02 | 三菱電機株式会社 | 電動機で駆動されるフアン等の負荷の運転方法 |
| JPS5557683A (en) * | 1978-10-24 | 1980-04-28 | Toshiba Corp | Cooling system |
-
1980
- 1980-06-05 JP JP7597280A patent/JPS572496A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS572496A (en) | 1982-01-07 |
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