JPS6287686A

JPS6287686A - スクリユ−圧縮機の制御方法

Info

Publication number: JPS6287686A
Application number: JP22736585A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Shimoda; 下田　利正
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1985-10-11
Filing date: 1985-10-11
Publication date: 1987-04-22

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）この発明は、例えば都市ガスホルダの充填、ヒートポン
プ、冷凍・冷却庫などの用途において、圧縮比が時々刻
々変化する場合のスクリュー圧縮機の制御方法に関する
。

（従来技術とその問題点）一般的にスクリュー圧縮機では、ロータが回転するにし
たがってロータ歯溝空間の容積が減少し、この容積があ
る一定の値になると吐出口と連絡してガスが吐出される
構造になっている。歯溝空間がどこまで減少すれば吐出
口と連絡する（すなわち吐出口が開く）のかを表わす指
標として内部容積比（Ｖ、）を使用し、これには次の関
係がある。

すなわち■・は、吸込が完了したときの容積と吐出ボー
トが開くときの容積との比を表わしている。

標準的な■ｉ固定タイプのスクリュー圧縮機の場合、吐
出ボートは使用される運転条件に合せて経済運転ができ
るように、例えばり、Ｍ、Ｈの３種類が準備されており
、予め最適の吐出ボートを選択して運転を行なう。しか
しその後運転条件が変化した場合、例えばＭボート（中
圧縮化）を選択したスクリュー圧縮機で低圧縮比（高吸
込圧力または低吐出圧力）の運転を行なうと、第５図（
ａ）に示すように吐出ボートが開く前にガスは吐出圧力
以上に過圧縮され、余分な圧縮仕事を行なうことになる
。また逆に高圧縮比（低吸込圧力または高吐出圧力）で
運転すると、第５図（ｂ）に示すように吐出圧力に達り
う前に吐出ｊ１８−１〜ノ゛）ζ開４＼、ガスの逆流を
生じるｊ（縮不足となる。これＩ−：、ＩＩ、裏いずれ
も図の斜線部分で示づたけの動力のロス・ター）じ、効
率の低下を招来ケる。なお第５図に１ｂい了、１はスク
リュー圧縮機のロータを示し、２はｔ′ノローダスライ
ド弁を示している。

このようなＶ、固定タイプのスクリュー汀線Ｂ’ｌ＋１
を例えば第６図に示すような都市ガス圧送ライ゛Ｉに適
用した場合には、特に都市ガスボルグ３　＋１．フ）ス
を充填する場合に動力ロスが非常に増加り、　ｔ’：’
　４・都合が生じる。すなわｔう第６図の都市ガス圧送
メインにおいて通常は圧送ラインの’１１弁・１が開成
されてスクリュー圧縮機５から逆止弁６苓介（−５都市
ガスライン７にガスがＪｆ送されでおり、Ｉ−のときは
吐出圧力は０，５醇７′ｒボ・−１・１．５）酌／’ｃ
屑程度、（二ぞれ稈大きくは変化せず、したがってＶ、
固定ケイプのスクリュー圧縮機であってもそれ程不都Ｊ
）は生じない。しかしながら夜間のように都市ガ麦ホル
ダ３にガスを充填する場合には、吐出［ｆ−“ｔ、置、
１．１．５ＮＳＦ／　ｔｙｉ−＋　　７に！Ｊ／　ａｄ
にわたってヘリ々と変化しＣ圧縮比が漸増し、このよう
な場合にＶｉ固定タイプのスクリュー圧縮機を使用する
と、上述した理由により動力ロスが非常に増大して、効
率が極めて悪くなる。

このように圧縮比が大きく変化する運転条件に対しては
、■、可変タイプの圧縮機の適用が従来から知られてい
る。このＶ、可変タイプのスクリュー圧縮機は、容準調
整用のスライド弁を有しており、■・の制御に関しては
、適宜手動にて適当なＶ・ヘスライド弁を設定して、段
階的にＶ、を変化させるようにしていた。このため運転
効率上置も望ましい態様でＶ、を変化させることができ
ず、十分な■・可変効果を引き出すことができない上、
操作が煩雑であるという問題があった。

（発明の目的）それゆえに、この発明の目的は、上記従来技術の問題点
を解消し、圧縮比が大きく変化する運転条件下において
運転効率上置も望ましい態様で内部容積比Ｖ、を自動的
に変化させることができて、動力ロスをほとんど生じる
ことがないスクリュー圧縮機の制御方法を提供づ゛ルー
とである。

（目的を達成するためのＹ段）上記目的を達成するため、この発明によるスクリュー圧
縮機のυ制御方法ｉ二１３いては、スクリ１−圧縮機の
内部容積比を連続的に変化させるための内部容積比可変
機構と、圧縮比の増減を検知ｊするための圧縮比検知手
段とを設は、圧縮比検知手段により検知した圧縮比の増
減幅が所定１山以−口片；：したときに内部容積比可変
機構を所定時間だけ駆動して、圧縮比が増加傾向にある
ときに１．１内部盲積比を大きくし、圧縮比が減少傾向
にあるときＩこは内部容積比を小さくするようにしてい
る。

（実施例）第１図は、この発明によるスクリューｎ−縮瑯の制御方
法の一実施例を示す説明図である。潤滑１１ｔｔを用い
た油冷式のスクリュー圧縮機１１は、吸込配管１２と吐
出圧力配管１３との間に介１申され（配設されており、
主モータ１４により駆動されイ′、吸込配管１２からガ
スを吸込圧縮して吐出１にカ配管１３に送り出す。潤滑
油系統は油回収器１５および油ポンプ１６を含んで構成
されており、吐出圧力配管１３から油回収器１５に回収
された潤滑油は、油ポンプ１６の動きにより再びスクリ
ュー圧縮機１１へと戻されて循環使用される。

スクリュー圧縮機１１は内部容積比ｖｉを連続的に可変
し得るように構成されており、そのための内部容積比可
変線描として、例えば図示しない内部容積比調整用のス
ライド可能な調節弁（以下Ｖ；調節弁という）を有して
いる。そしてこの■ｉ調節弁を油圧シリンダ１７により
スライド駆動して、応じて内部容積比を連続的に変化さ
せるようにしている。

油圧シリンダ１７は、油圧シリンダ駆動用配管１８、四
方電磁弁１９および流量調整弁２０を介１ノで上記潤滑
油系統に接続されており、四方電磁弁１つの切換に応じ
て油の流れへ向を適宜変化させて油圧シリンダ１７に油
圧をかり、油圧シリンダ１７のピストンに係合された上
記図示（）ないＶｉ調節弁を任意の位置に制御するよう
にしでいる。

このときＶｉ調節ブ↑を駆動する速さは、流量調整弁２
０を適当（、−操作することによって変化させることが
できる。油圧シリンダ１７の駆動に用いた油は、リター
ン配゛Ｉ≧２１を通じて吸込配管１２へと導いて、再利
用に供する。

いま、吸込圧力ｈ：　＜Ｊぽ一定の場合全想定して、圧
縮比の増減を検知するための圧縮比検知手段として吐出
圧力配管１３に圧力発信器２２を添設し、スクリュー圧
縮機１１の吐出圧力を４〜２０ｍＡ程疫の電流値に変換
して演算装置２３に入力し゛（いる。演算装「２３は、
入力された電′７Ｎ、値（すなわち吐出圧力）　ｔＪＸ
縫づいて圧縮比の増減４知り、その増減幅が所定値以上
に達すれば四方電磁弁１つを切換えるｊζ二υ）の指令
信号を出力する。これにより油圧シリンダ１７が駆動さ
れて上記図示しないＶ、調節弁がスライド移動され、ス
クリュー圧縮機１１の内部容積比が刻々変化される。

第１図の演算装置２３は例えばマイクロプロセッサを用
いて構成され、そこにでは例えば第２図のフローチャー
トにしたがって処理が実行される。

まずステップＳ１で時シＩＪ　Ｔにおける田川圧力［〕
ｄ１をサンプリングして入力し、続いてステップＳ２で
へＴ秒後の吐出圧力Ｐｄ２をサンプリングして入力する
。そしてステップＳ３で、両者の差ΔＰ６　＝　ｌ　Ｐ
　ｄｌＰ　６２１　　　　　　　・・・（１）を演算す
る。いま吸込圧力ＰＳがほぼ一定で吐出圧力Ｐｄのみが
刻々変化している場合（例えば第６図の都市ガスホルダ
にガスを充填する場合）を想定すると、（１）式の△Ｐ
ｄは圧縮比の増減を表わしていると考えることができる
。

次にステップＳ４で、上述のようにして求めたΔＦ〕１
１が予め適当に設定された値△Ｐ８よりも大きいかどう
か、吉い換えれば圧縮比の増減が所定値以上に達したか
どうかを判別する。ΔＰｄ〈△Ｐａすなわち圧縮比の増
減が所定値に達していなけれ）Ｓ、再びステップＳ２へ
と戻ってΔＴ秒後の吐出圧力Ｐ２をサンプリングし、上
述と同様の動作を繰返して行なう。

そして△Ｐ　ｄ＞△Ｐ、となった時点でステップＳ４か
らステップＳ５へと進み、Ｐｄ２〉Ｐｄ１がどうか、否
い換えれば圧縮比が増加傾向にあるのがどうかを判別づ
゛る。ＰＩＮ〉Ｐｄ２であれば、圧縮比は増加傾向にあ
るので、ステップＳ５からステップＳ６へと進んでＶ、
：Ａ節介ロード信号を四方電磁弁１９に対して所定時間
だけ出力し、これにより油圧シリンダ１７をロード側に
所定時間駆動して、Ｖｉ調即弁をロード方向く内部容積
比を大きくする方向）に所定距離だけスライド移動させ
る。

またＰｄ２〈Ｐｄ１であれば、圧縮比は減少傾向にある
ので、ステップＳ５から８７へと進んでｖｉ調面弁アン
Ｏ−ド信号を四方電磁弁１９に対して所定時間だ（）出
力し７、これにより油圧シリンダ１７をアンロード側に
所定時間駆動して、Ｖ１調節弁を７ンロード方向（内部
′？１積比を小さくする方向）に所定距離だけスライド
移動させる。その後は再びステップＳ１へと戻って上述
の動作を繰り返し、ｖ１調節弁は次の命令がくるまでそ
の位置に停止させておく。

このよ・）な動作を繰り六寸ことによって、スクリュー
圧縮機１１の内部１〜積比Ｖ　、は、第Ｓ３図（ａ）に
示４゛ように階段状に変化する。第３図（ａ）は圧縮比
が増加傾向にある場合を示したものであり、点線で示し
た曲線Ａは理論的に最適な内部容積比を表わし、一点鎖
線で示した曲線Ｂは上述の制御によって得られる平均値
どしての内部容積比を表わしている。好ましくは第３図
（ｂ）に示すように、Ａ、Ｂがほぼ一致するように上記
△Ｐ、の値およびロード／アンロード信号の出力時間を
設定しておく。

この結果、例えば第３図のように制御を行なった場合に
は、理論的に最適の内部容積比の増加に追縦して実際の
内部容積比が時々刻々増加していくので、第４図の斜線
部分に示すように圧縮不足による動力ロスがほとんど生
じなくなる。従来の■・可変タイプのスクリュー圧縮機
を用いた場合であれば、たとえ手動にて適当なＶｉへ随
時スライド弁を設定し直したとしても、第４図の点線部
分で示す程度の動力ロスが平均的に生じることは避けら
れない。

ところで上述の説明においては、吸込圧力ＰＳがぼぼ一
定で吐出圧力Ｐ、のみが刻々変化する場合を想定して、
圧縮比の増減を知るために吐出圧力Ｐｄの変化のみを検
知する実施例について説明した。しかしながら吐出圧力
Ｐｄと同時に吸込＋ｒ力Ｐ　も刻々変化する場合も考え
られ、この場合には第１図の吸込配管１２にも例えば圧
力発信器を添設して吸込圧力Ｐ８を検知するようにして
もよい。そして吐出圧力Ｐｄおよび吸込圧力ＰＳを同時
にサンプリングしてＰｄ／Ｐ、の値をｆｉｌｌ々計算す
れば圧縮比の増減を知ることができるので、Ｐ、、、’
Ｐ、の値を上記Ｐ、の代りの変数に利用して、上述と同
様の制御方法で処理を実行するので・ある。また吐出圧
力Ｐ、がほぼ一定で吸込圧力Ｐ、のみが変化する場合に
は、吸込圧力Ｐ、のみを検知して上述と同様の制御を行
なうこともできる。

以上の場合においても、上述の実施例と同様の効果を奏
する。

（発明の効果）以上説明したように、この発明によれば、圧縮比の増減
を検知してその増減幅が所定値以上に達したときに内部
容積比可変機構を所定時間だｔ−Ｊ駆動して圧縮比の増
減に応じて内部容積比を変化させるようにしたので、動
力ロスをほとんど生じることなく、スクリュー圧縮機を
常に効率良く運転することができる。また煩雑なスライ
ド弁調整操作を行なわなくて済み、電磁弁等の寿命が大
幅に延びる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるスクリュー圧縮機の制御方法の
一実施例を示す説明図、第２図はこの発明による制御処
理を示すフローチャート、第３図はこの発明による制御
処理を実行した場合の内部容積比の変化を示す説明図、
第４図はこの発明による動力ロスの減少を示づ説明図、
第５図は従来のスクリュー圧縮機における動力ロスを示
す説明図、第６図は都市ガス圧送ラインを示す説明図で
ある。１１・・・スクリュー圧縮機、１２・・・吸込配管１３
・・・吐出圧力配管、１７・・・油圧シリンダ１つ・・
・四方電磁弁、２０・・・流量調整弁２２・・・圧力発
信器、２３・・・演算装置第２図第３図時間時間

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スクリュー圧縮機の内部容積比を連続的に変化さ
せるための内部容積比可変機構と、圧縮比の増減を検知
するための圧縮比検知手段とを備え、前記圧縮比検知手
段により検知した圧縮比の増減幅が所定値以上に達した
ときに前記内部容積比可変機構を所定時間だけ駆動して
、圧縮比が増加傾向にあるときには内部容積比を大きく
し、圧縮比が減少傾向にあるときには内部容積比を小さ
くするようにしたことを特徴とする、スクリュー圧縮機
の制御方法。
（２）前記内部容積比可変機構は、内部容積比を調整す
るためのスライド可能な調節弁と、該調節弁を駆動する
ための油圧シリンダとを含む、特許請求の範囲第１項記
載のスクリュー圧縮機の制御方法。
（３）前記圧縮比検知手段は吐出圧力の増減を検知する
ための吐出圧力検知手段を含み、前記圧縮比の増減は前
記検知した吐出圧力の増減に基づいて定める、特許請求
の範囲第１項記載のスクリュー圧縮機の制御方法。
（４）前記圧縮比検知手段は吐出圧力の増減を検知する
ための吐出圧力検知手段と、吸込圧力を検知するための
吸込圧力検知手段とを含み、前記圧縮比の増減は前記検
知した吐出圧力および吸込圧力の比の増減に基づいて定
める、特許請求の範囲第１項記載のスクリュー圧縮機の
制御方法。