JPS61134802A - 圧縮機の吐出圧力制御装置におけるアンロ−ド分担機の自動切換方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、複数の圧縮機を用いて流体（空気等）の吐出
圧力を精密に制御する制御装置に係シ、特に各圧縮機の
「入」　「切」を手動操作で行うようになっている制御
方法に関する。

〔発明の背景〕

複数の圧縮機を並列的に用いて空気等の流体の吐出圧力
を精密に制御する場合、制御回路からの指令信号によ）
各圧縮機のいずれかを選択的に「入」　「切」すること
が行われている。との場合において、「切」によシ起動
されない圧縮機を「アンロード分担機」と呼び、いずれ
「入」によシ起動されるから正確な表現ではないが、以
下、この呼び名を用いることとする。

従来では、既設の吐出圧力制御装置が、圧縮機の起動器
として電磁接触器等を用いず、手動にて「入」　「切」
の操作を行っているものである場合、新たに電磁接触器
等を付加することは設備の高騰を招くことを理由として
行われていなかった。

このため、アンロード分担機の対象となる圧縮機の選択
は操作子の任意となり、アンロード指令に基づく「入」
　「切」操作が特定の号機に固定され・る傾向がある。

そして、この場合にアンロード対象機が特定機に集中す
ることによる特定号機の寿命の短縮の点については配慮
されていなかった。

なお、この種の装置に関連するものとして、例えば、特
開昭５５−５４３４号公報、および特開昭４９−１０６
６１０号公報等が挙げられる。

〔発明の目的〕

本発明は、複数の圧縮機を用いて流体の吐出圧力を精密
に制御する場合において、アンロード分担機を特定号機
に固定することなく、アンロード回数を平均化しうる自
動切換装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明は、複数の圧縮機を
並列的に用いて流体の吐出圧力を当該複数の圧縮機を選
択的に入切することにより制御する制御装置において、
負荷圧力が上昇した後、現在のアンロード分担圧縮機が
無負荷状態となったこと、および当該アンロード分担圧
縮機の起動後一定時限経過したことを条件として、アン
ロード分担の対象となる圧縮機を他の圧縮機に順次移行
させることを特徴とするものである。

このように、アンロード分担機を順次ロータリ一式に自
動切換することにより、特定の圧縮機に「入」　「切」
操作を集中させることなく、平均化できる。

〔発明の実施例〕

次に、本発明の一実施例を第１図乃至第６図に基づいて
説明する。

第１図はアンロード自動切換装置の全体構成を示すブロ
ック図、第２図は圧縮制御中における負荷圧力の時間的
変化を示すタイムチャート、第３図は圧縮機の容量調整
弁の動作状態を第２図に対応して示した説明図、第４図
はアンロード分担機を切換える条件としての限時継電器
の動作のタイ”ｆ”ｒ−・Ｌ・第゛図は本発明に係６″
″Ｊ換装置″。路　　　　　１構成、第６図は動作タイ
ミングを示すタイムチャートである。

まず、第１図において、アンロード自動切換装置１は、
ＡｔからＡｎまでの複数の圧縮機設備を一括制御する。

各圧縮機設備は、起動器２、電動機３、圧縮機本体４、
圧縮機アンロード弁（■１）５、圧縮機アンロード弁（
Ｖ２）６、および集合配管７を備えている。そして、各
圧縮機のモータ３が起動器２を介して自動切換器１によ
シ制御されるようになっている。圧縮機本体４はレシプ
ロ形とし、圧縮機アンロード弁（Ｖｌ）５、および圧縮
機アンロード弁（Ｖ２　）６は電気的に制御可能な電磁
弁を用いるものとする。アンロード操作は、アンロード
弁（Ｖｌ　）５、アンロード弁（Ｖ２　＞６の励磁状態
により、無負荷状態、５０％負荷状態、１００％負荷状
態の３段階に制御するのが一般的であり、この点は本発
明格別なものではない。

起動器２については、主接触器が電磁接触器ではなく、
油入配電箱等の人為的に「入」　「切」操作する手動操
作方式である場合には、圧力制御に際して、人為的に「
入」状態としておくものとする。

さて、アンロード分担自動切換装置１は、制御対象群と
して、アンロード分担様群８とナンロード分担機以外の
群９の２つのループに分けて制御を行う。すなわち、ア
ンロード分担様群８ではアンロード弁（Ｖｌ）５とアン
ロード弁（Ｖ２　）　６が交互にロード、アンロード状
態を繰シ返すよう制御され、また、アンロード分担様以
外の群９ではアンロード分担機群８以外の全ての制御対
象号機のアンロード弁を大きなループとしてロータリ一
式にロード、アンロードの制御が行われる。

ここで、第２図に圧力制御中における負荷側圧力の時間
的変化状態を示し、圧力センサーにて検出した負荷圧力
とその変化に応じた各種指令との関係を述べる。第２図
に示すように、負荷圧力値には圧力異常低下点（ＰＬＬ
）、圧力低下点（ＰＬ）、圧力上昇点（ＰＨ）、圧力異
常上昇点（ＰＨＨ）の４段階のレベルを設ける。圧力上
昇点（ＰＨ）では、中心圧力より高くなって・いるので
圧縮機のアンロード弁５にアンロード指令を発し、負荷
圧力を抑制する。圧力低下点（ＰＬ）では、中心圧力よ
シ低くなっているので圧縮機のアンロード弁５にオンロ
ード指令を発し、負荷圧力を上昇させる。圧力異常上昇
点（ＰＨＨ）では、アンロード分担機を他号機へ移行さ
せ、圧力異常低下点（ＰＬＬ）は外部警報用とする。

次に、アンロード分担様切換装置１の制御動作について
、第２図、第３図により、ゾーン毎に説明する。

まず、ゾーン１／ａにおいて、負荷使用風量が圧縮機吐
出風量より少なくなったために、負荷圧力が上昇し、圧
力上昇点（ＰＨ）ｌａに達したとすると、アンロード分
担機自動切換装置１よｈｓ１圧縮機のアンロード弁（Ｖ
ｌ）５に対してアンロード指令が出される。

ゾーン２７　ａにおいて、アンロード弁（Ｖｌ）５によ
シ圧縮機が５０％負荷状態となり、負荷使用風量が吐出
風量より多くなるため、負荷圧力は低下する。負荷圧力
が圧力低下点（ＰＬ）まで達すると、今度はアンロード
分担機自動切換装置１よｆｉ、ＡＩ圧縮機のアンロード
中のアンロード弁（Ｖｌ）５に対し、ロード指令が発せ
られる。

ゾーン３／ａでは、アンロード弁（Ｖｌ　）５がオンロ
ードしたために、屋１圧縮機が１００％負荷状態となシ
、負荷使用風量が吐出風量より少なくなるために負荷圧
力が上昇する。負荷圧力が圧力上昇点（ＰＨ）まで達す
ると、アンロード分担様切換装置１からは、こんどはＩ
６１圧縮機のアンロード弁（Ｖ２）６にアンロード指令
が発せられる。

アンロード分担機へのアンロード指令は、アンロード弁
（Ｖｌ）５．７ン１’−）”弁（Ｖ２　）６に交互に発
せられ、アンロード分担機のアンロード回数はアンロー
ド弁（Ｖｌ）５、アンロード弁（Ｖ２　）６のそれぞれ
についてほぼ等しくなるように配慮されている。以下、
ゾーン４′ａ、ゾーン６’ａでは、負荷使用風量が吐出
風量よシ多いため圧力が低下して、圧縮機は１００％負
荷状態とな′″Ｃ″″′・　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　１逆に、ゾーン５′ａ１　ゾーン７　／
　ａでは、負荷使用風量が吐出風量よシ少ないため負荷
圧力が上昇して、圧縮機は５０％負荷状態となっている
。

ゾーン７７　ａにおいて、アンロード分担機のアンロー
ド弁（Ｖ２）６がアンロード状態になっているにもかか
わらず、また負荷使用風量が吐出風量より少ないために
、圧力はさらに上昇を続け、圧力上昇点（ＰＨ）４ａか
ら計時を開始しているアンロードハンチング防止時限Ｔ
Ｕを経過した負荷圧力点５ａで、再びアンロード分担機
のアンロード弁（Ｖｌ）５にアンロード指令が発せられ
る。

ゾーン８’ａでは、結果としてアンロード分担機は無負
荷状態となる。

ゾーン９’ａにおいて、アンロード分担機が無負荷運転
状態で、負荷使用風量が吐出風量より急激に多くなった
ために、負荷圧力が急下降して、圧力低下点（ＰＬ）ま
で達し、アンロード分（ｖ２）５がオンロード状態とな
る。

ゾーン１０′ａでは、さらに負荷圧力が下降を続け、圧
力低下点（ＰＬ）から計時を開始しているオンロードハ
ンチング防止時限Ｔｏを経過した負荷圧力点７ａで、ア
ンロード分担機のアンロード弁（Ｖｌ）５がオンロード
状態となシ、アンロード分担機は１００％負荷状態とな
る。

ゾーン１１′ａ〜ゾーン１３′ａまでは圧力上昇点（Ｐ
Ｈ）、圧力低下点（ＰＬ）まで負荷圧力が達したことを
条件に、アンロード分担機にアンロード指令、オンロー
ド指令を発し、負荷圧力を圧力上昇点（ＰＨ）と圧力低
下点（ＰＬ）の間に入るよう制御する。

ゾーン１４′ａにおいて、アンロード分担機のアンロー
ド弁（Ｖｌ　）５にアンロード指令が発せられ、アンロ
ード分担機が５０％負荷運転と々っているにもかかわら
ず、負荷使用風量が吐出風量よシ少々くなっているため
に、圧力上昇点（ＰＨ）から計時開始しているオンロー
トノ・ンチング防止時限ＴＵを経過した負荷圧力点１１
ａで、アンロード分担機のアンロード弁（Ｖ２　）６に
アンロード指令が発せられる。

ゾーン１５′ａでは、アンロード分担機が無負荷運転状
態にもかかわらず、負荷使用圧力が吐出圧力より少ない
ために、負荷圧力は上昇し、ついには圧力異常上昇点（
ＰＨＨ）１２ａまで達する。

ここで、アンロード分担機の起動器２を人為的に「入」
操作してからの経過時間が最小切換間隔時間（Ｔ）を経
過している時間（Ｔ＋ｔ）であるととから条件が満足す
るため、アンロード分担様自動切換装置１からは、アン
ロード分担機をＡ１からＡ２に移行させる指令を発する
。

ゾーン１６／ａにおいて、負荷使用風量が吐出風量よシ
少ないため、再度、アンロード分担様切換点１２ａから
計時開始していたアンロードハンチング防止時限ＴＵ経
過した負荷圧力点１３でアンロード分担機のＡ２のアン
ロード電磁弁（Ｖｌ）５にアンロード指令が発せられる
。

ゾーン１７／ａでは、負荷使用風量が吐出風量よシ急激
に多くなったために、負荷圧力は下降し、圧力上昇点（
ＰＨ）を過ぎて圧力低下点（ＰＬ）に近づく。ここで、
アンロード分担機よシ除外され上屋１圧縮機のロード待
ち時限（ＴＳ）が経過した負荷圧力点１４ａにおいて、
Ａ１圧縮機のアンロード弁（Ｖｌ）５およびアンロード
弁（Ｖ２）６がオンロード状態となるため、Ａ１圧縮機
は１００％負荷運転状態となシ、負荷圧力低下を緩やか
にする。

ゾーン１８／ａでは、負荷使用風量が吐出風量よりまだ
多いため、負荷圧力は低下し、圧力低下点（ＰＬ）１５
ａに達し、アンロード分担機のアンロード弁（Ｖｌ）５
にオンロード指令が発せられる。

以下、ゾーン１９’ａ、ゾーン２０′ａも今まで述べて
きたと同様の動作で制御を行う。

次に、第３図には、第２図で説明した負荷圧力の上昇、
下降の状態、負荷圧力信号、容量調整弁のアンロード状
態を、第２図のゾーンに対比して示しである。ゾーン１
　／　ａ〜ゾーン１２′ａまでは、Ｓ１圧縮機がアンロ
ード分担機の時の制御状態を示し、アンロード弁（Ｖｌ
）５、およびアンロード弁（Ｖ２）６が交互にアンロー
ドしていることが分る。また、アンロード分担機のアン
ロード回　　　　　Ｉ設が信号機より圧倒的に多いこと
が第３図によシ明らかである。またアンロード分担機よ
シ後位の圧縮機はほとんどアンロードせず、１００％負
荷状態にて運転していることも分る。

第４図には、アンロード分担機切換条件であるアンロー
ド分担切換最小間隔時間の動作を示してある。符号ＩＣ
〜４ｃは起動器を人為的に「入」とした時点を示し、各
号機の運転時間を計時する限時継電器を、アンロード分
担様自動切換装置に取付けてあり、設定時間Ｔ１〜Ｔｎ
を計時する。

この設定時間は任意に変更可能であるが、アンロード分
担機が他号機へ移行し九時点６ｃで、限時継電器は一度
クリアーし、再カウントを開始し、計時完了（第４図ハ
ンチング部分）でアンロード分担機切換条件が成立する
。

以上のようにして、負荷圧力の状態の変化に応じてアン
ロード分担機を最優先にアンロード指令を発し、負荷圧
力を圧力上昇点（ＰＨ）と圧力低下点（ＰＬ）の間に押
えるように制御を行うが、負荷使用風量が急激に少々く
なシ、制御が追従不可能となった場合、負荷圧力が上昇
して圧力異常上昇点（ＰＨＨ）まで達する。この現象は
、大容量の空圧機械のＯＦＦ時、休憩時、昼休み時間等
１日の運転時間中において少なくとも数回は起り得るも
のであり、アンロード分担機が特定号機に停滞すること
はない。

第２図、第３図での実施例は、短期間での説明に終止し
たが、アンロード分担機はＩ６１〜屋２〜・・・・・・
Ａｎ％Ａ１へとロータリ一式に１−次移行して制御を継
続する。

第５図（ａ）、（ｂ）は、圧縮機１台分についての自動
切換装置に対する起動器およびそれぞれの詳細回路の構
成を示しているが、圧力センサー８ｂについては、まと
めてアンロード分担様自動切換装置１に取付けである。

第５図（ａ）、　（ｂ）において、構成を大きく分類す
ると、起動器２、起動器の主接触器２ｂ、アンロード分
担様自動切換装置１、圧力センサー８ｂからなっている
。起動器２は油入配電箱等の手動操作方式となっておシ
、手動ハンドル付主接触器２ｂを手動にて投入するとと
によシミ動機が始動し、圧縮機が運転に入る。主接触器
２ｂが投入すると同時に１補助接触器ａ接点２／ｌ。

がＯＮとなり、補助継電器（５２Ｘ）３ｂが励磁され、
補助継電器（５２Ｘ）のａ接点４ｂがＯＮとなる。同回
路において、アンロード分担様切換指令（５２Ｂ）ｔｔ
’ｂのｂ接点１１ｂはＯＮｔ、ているので、ロード待ち
限時継電器（ＴＳ）１２ｂは励磁されて計時を開始する
。この時点でロード待ち限時継電器（’ｒｓ）ｔｚｂの
瞬時ａ接点１４ｂはＯＮとなシ、起動様起動完了指令と
して演算回路９ｂへ取り込まれる。

ロード待ち限時継電器（ＴＳ）ｔｚｂが計時完了後、限
時ａ接点１３ａがＯＮとなυ、アンロード指令用継電器
（Ｖｌ　）　１５’Ｍ）ｂ接点１５　ｂ。

およびアンロード指令用継電器（Ｖ２）１６’ｂのｂ接
点１６ｂは共にＯＮｔ、ているため、アンロード用電磁
弁（ＭＶＩ）５、およびアンロード電磁弁（ＭＹ２　）
６は励磁され、この時点で圧縮機は１００％負荷運転に
入る。

ここで、第３図のゾーンｔ／ｂの場合は、アンロード指
令用継電器（Ｖｌ）１５’ｂが励磁され、ｂ接点１５ｂ
がＯＦＦとなるため、アンロード用電磁弁（ＭＶＩ　）
５が無励磁となり、圧縮機はアンロードし５０％負荷運
転となる。ゾーン１４′ａにおいては、負荷圧力が上昇
しているため、アンロード指令用継電器（Ｖｌ　）　１
５／ｂ、アンロード指令用継電器（Ｖ２　）　１６’ｂ
が共に励磁されて、ｂ接点（Ｖｔ）ｔｓｂ、ｂ接点（Ｖ
２　）　１６’ｂ＋＞を共にＯＦＦとなるため、アンロ
ード用電磁弁（ＭＶＩ）５、アンロード用電磁弁（ＭＹ
２）６は共に無励磁となるため、圧縮機は無負荷運転と
なる。

第２図の負荷圧力点１２ａで、負荷圧力は圧力異常上昇
点（ＰＨＨ）に達しており、また、アンロード分担機が
アンロード切換最小間隔時間（Ｔ１）を経過しているこ
との両東件により、演算回路ではアンロード分担様切換
指令（５２Ｂ）１１／ｂを一瞬励磁させる。ｂ接点（５
２Ｂ）ｌｌｂは一瞬ＯＦＦとなシ、その後すぐにＯＮと
なるが、ロード待ち限時継電器（ＴＳ）１２ｂは一瞬無
励磁となるため、限時ａ接点（’ｒｓ）ｔａｂ、およ　
　　　　　１び瞬時ａ接点（ＴＳ）１４ｂがＯＦＦとな
る。ここて、演算回路では瞬時ａ接点（ＴＳ）ｔ４ｂが
ＯＦ’ｌｉ’となった時点で、当該号機を制御号機より
除外し、すでに運転中の次号機である＆２ヘアン四ロー
ド担を移行する。しかし、その後ロード待ち限時継電器
（Ｔ８）１３ｂは再び励磁されるために、瞬時ａ接点（
ＴＳ）１４ｂがＯＮとなシ、その時点で再び制御ループ
に組み込まれる。また、限時ａ接点（ＴＳ）１３ｂが計
時完了後、当該号機は１００％負荷運転状態となる。

第６図に第５図の回路動作タイミングを示す。

まず、起動器の操作ハンドル１ｂを「入」とすることに
より、主接触器２’ｂのａ接点がＯＮし、補助継電器（
５２Ｘ）４ｂが励磁される。補助継電器（５２Ｘ）４ｂ
のａ接点がＯＮすると、ロード待ち限時継電器（ＴＳ）
１３ｂが励磁され、限時ａ接点（’Ｉ’５）ｔａｂがロ
ード待ち限時経過後、アンロード電磁弁（ＭＹ　１　＞
　５、およびアンロード電磁弁（ＭＹ２　）６が励磁さ
れて、圧縮機は１００％負荷運転状態となる。

その後は、負荷圧力検出によシ、アンロード指令（Ｖｌ
）ｔｓｂ、およびアンロード指令（ｖ２）１６　ｂＫＪ
：す、７７０−）’電磁弁（ＭＶＩ）５、およびアンロ
ード電磁弁（ＭＹ２）６により、圧縮機はアンロード、
ロード運転を繰り返し行う。

圧縮機のロード状態１７ｂに示すように、１００％、５
０％、０％の負荷状態となって負荷圧力を制御している
ことが分る。いま、アンロード分担様切換指令（５２Ｂ
）ｌｌｂが一瞬発せられると、当該号機はロード待ち限
時継電器（ＴＳ）ｘａｂが無励磁となり、再び計時開始
されて、ロード待ち時限後、圧縮機は再び１００％負荷
運転状態となる。また、圧縮機を停止させたい場合は、
起動器の操作ハンドル１６を「切」側に倒し、自動制御
ループからも除外される。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、一定条件の下でアンロー
ド分担対象となる圧縮機を順次他の圧縮機に移行させて
ゆくため、アンロードの分担が制御対象号機の全号機に
平均化し、アンロード用電磁弁、アンロード機構（吸気
弁、吐出弁）の作動頻度、回数を均等化することかでｔ
１各機器の長寿命化、オーバーホール周期の延長化等に
よる保守の手間や費用の節減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアンロード分担機自動切（１ｓ） 換装量の各圧縮機との関係を示すブロック図、第２図は
負荷圧の時間的変化を示すタイムチャート、第３図は圧
縮機の容量調節弁の動作説明図、第４図は限時継電器の
タイムチャート、第５図は本発明に係る自動切換装置自
体の回路構成図、第６図はその動作を示すタイムチャー
トである。 １・・・アンロード分担機自動切換装置、２・・・起動
器、２ｂ・・・主接触器、２′ｂ・・・補助接触器、３
ｂ・・・補助継電器、５・・・アンロード電磁弁、６・
・・アンロード電磁弁、８ｂ・・・圧力センサー、９ｂ
・・・演算回路、１１′ｂ・・・アンロード分担機切換
指令、１２ｂ・・・ロード待ち限時継電器、１５’ｂ・
・・アンロード指令、１６′ｂ・・・アンロード指令。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の圧縮機を並列的に用いて液体の吐出圧力を当
   該複数の圧縮機に選択的に入切することにより制御する
   制御装置において、負荷圧力が上昇した後現在のアンロ
   ード分担圧縮機が無負荷状態となつたこと、および当該
   アンロード分担圧縮機の起動後一定時限経過したことを
   条件として、アンロード分担の対象となる圧縮機を他の
   圧縮機に順次移行させることを特徴とする圧縮機の吐出
   力制御装置におけるアンロード分担機の自動切換方法。