JP2737254B2 - コンプレッサの容量制御切換方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はコンプレッサの容量制御切換方法に関する。

（従来の技術） 一般に、コンプレッサは消費側（負荷側）の消費空気
量に応じ容量制御装置を制御して消費側における空気配
管内圧力を適正に保つようにしている。このような容量
制御方法として、吸気閉塞型アンローダを有するコンプ
レッサにおいて、消費側の空気配管内圧力の変化を圧力
検出装置によって検出してアンローダバルブを開閉して
コンプレッサをアンロードもしくはフルロードとするこ
とにより消費側圧力を適正圧力範囲に維持するオンオフ
式容量制御と、無段階圧力調整式のレギュレータを介し
てレシーバタンク圧力をアンローダに導入しアンローダ
バルブの開度を制御することにより吸入空気量を無段階
に制御する無段階式容量制御とを選択して切換えるコン
プレッサの容量制御切換方法が知られている。

この種のものとして特開昭58−140498号公報のスクリ
ュ圧縮機の運転制御方法が公知である。これはオンオフ
制御を２回繰り返して実行したのちフルロード期間の所
要時間とアンロード期間の所要時間とをそれぞれ計時
し、各所要時間の比率を算出して使用空気量比を求め、
これを一定値と比較し、一定値以下のときには無段階式
容量制御を選択し、一定値以上のときにはオンオフ式容
量制御を選択している。

また、無段階式容量制御とオンオフ式容量制御との切
換えを行うものではないが、特開平１−104990号公報に
は、待機状態で電動機を停止させる断続運転制御モード
と、電動機を停止させることなくコンプレッサを無負荷
状態にする連続運転制御モードとを切換えるコンプレッ
サにおいて、無負荷運転状態において空気を貯留するタ
ンク内の圧力が基準圧力から下限圧力まで降下するのに
要した時間と、その後負荷運転状態に入って圧力が下限
圧力から基準圧力まで上昇するのに要した時間とを計時
し、それらの比に応じて次回の待機時の運転モードを決
めることが記載されている。

（発明が解決しようとする課題） 前記特開昭58−140498号公報記載の従来技術はオンオ
フ制御を２回繰り返して行いこのフルロード所要時間と
アンロード所要時間の比率に基づいてオンオフ式容量制
御か無段階式容量制御かの選択を判定するものであるた
め、判定に要する時間が長くなり十分な省エネ効果を得
ることができなかった。

また、特開平１−104990号公報記載の従来技術は、判
定のための時間として実測値を用いているため、判定ま
でに時間がかかり、無駄な電力を消費する問題があっ
た。

そこで、本発明はオンオフ式容量制御と無段階式容量
制御の選択を短時間に行ことによって従来以上に消費電
力の節減を図ることが可能なコンプレッサの容量制御切
換方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、消費側の消費空気量に応じオンオフ式容量
制御と無段階式容量制御とを選択して切換えるコンプレ
ッサの容量制御切換方法において、フルロード期間の所
要時間を計時し、こののちアンロード運転を所定時間継
続させるとともにその間の圧力低下の割合に基づいてア
ンロード期間の所要時間を算出し、このアンロード期間
の所要時間と前記フルロード期間の所要時間とを加算し
た時間が一定時間より長いときにオンオフ式容量制御を
選択し、短いときに無段階式容量制御を選択するもので
ある。

さらに本発明は、無段階式容量制御時には前記アンロ
ード所要時間と前記フルロード所要時間とを加算した時
間が一定時間より長いときにオンオフ式容量制御に切換
えるものである。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図乃至第３図において、コンプレッサ１の吐出空
気はレシーバタンク２に蓄えられたのち逆止弁３を介し
て消費側に導かれている。また前記逆止弁３より消費側
には圧力センサ４が消費側の空気配管内圧力を検出する
ために設けられている。コンプレッサ１の吸入側にはエ
アクリーナ５で塵埃を除かれた清浄な空気が吸気閉塞型
のアンローダ６を通って供給される。また、レシーバタ
ンク２からの吐出圧力は管路７とアンローダ制御用電磁
弁８を有する管路９を介してアンローダ６に直接導かれ
るとともに、その吐出圧力は、前記アンローダ制御用電
磁弁８により管路９を遮断したときレギュレータ10、逆
止弁11、管路７を介してアンローダ６に導かれるように
なっている。

制御回路12はマイクロコンピュータから構成され、A/
D変換回路13、入力回路14、演算処理回路15、タイマ1
6、データ設定回路17およひ駆動回路18を有しており、
前記入力回路14には開始スイッチ19と停止スイッチ20が
接続され、前記駆動回路18には電磁接触器であるモータ
用コンタクタ21と前記アンローダ制御用電磁弁８が接続
されている。そして圧力センサ４により検出された消費
側の圧力はA/D変換回路13によりデジタル信号に変換さ
れて演算処理回路15へ送られ、また演算処理回路15には
タイマ16から計時信号が、データ設定回路17から予めコ
ンプレッサの種類，用途等に応じてセットされた種々の
データが送られ、演算処理回路15はこれらのデータに基
づいてコンプレッサ１を容量制御する制御信号を駆動回
路18へ出力し、駆動回路18を介してアンローダ制御用電
磁弁８を制御するとともに、コンプレッサ１を自動発停
する制御信号を駆動回路18へ出力し、駆動回路18を介し
てモータ用コンタクタ21を制御する。

次に制御回路12の動作について第２図のフローチャー
ト並びに第３図のグラフを参照して説明する。

先ず、開始スイッチ19を投入してスタートさせると、
コンプレッサ１はオンオフ式容量制御を選択して実行す
る（ステップ１）。つまりアンローダ制御用電磁弁８を
介してレシーバタンク２の吐出圧力が管路7,9を介し直
接アンローダ６に導入された状態においてアンロード開
始圧力P₁とフルロード開始圧力P₂との間で消費側圧力に
基づきアンロードとフルロードを繰り返して容量制御を
行う。制御回路12はコンプレッサ１のフルロード期間の
所要時間t₁を計時する（ステップ２）。次に制御回路12
はアンロード開始圧力P₁に達したのちアンロード期間が
圧力安定のために予め設定された待ち時間t₂（２秒程
度）経過したか否かを判定する（ステップ３）。この条
件を満足した時点Ａにおいて、この時点Ａからフルロー
ド開始圧力P₂に達するまでの所要時間t₃を次式により算
出する（ステップ４）。

Δｔ（P₃−P₂/ΔＰ）＝t₃ ここで、Δｔは圧力勾配の演算所要時間、ΔＰはΔｔ
間に降下した圧力、P₃は時点Ａの圧力である。

次に制御回路12はフルロード期間の所要時間t₁と圧力
安定待ち時間t₂とステップ４にて算出された時点Ａから
のフルロード開始圧力P₂に達するまでの所要時間t₃とを
加算した時間T₁を求める（ステップ５）、次に制御回路
12はオンオフ制御の繰り返しを行ったときの電磁弁など
の機械的寿命を考慮して決定された一定時間Tk（１分程
度）と前記時間T₁とを比較判定し、時間T₁が一定時間Tk
より長いときにはオンオフ式容量制御を選択し、短いと
きには電磁弁８により管路９を閉じレギュレータ10によ
る無段階式容量制御を選択して切り換える（ステップ
６）。即ち、無段階式容量制御が選択された場合は演算
処理回路15から制御信号が出力され、駆動回路18を介し
てアンローダ制御用電磁弁８が励磁され、管路９が遮断
される。これにより無段階式容量制御に移行する（ステ
ップ７）。ここでレギュレータ10の設定圧力はP₁より若
干高いP₄に設定する。これはオンオフ制御時に電磁弁８
が閉じているにもかかわらずレギュレータ10が開弁を開
始してアンローダ６に制御圧力が導入されることを防止
するためである。

次いで、消費側における空気の消費状態（圧力の降下
状態）を調べ、再度容量制御の方式を選択するため、一
定間隔（約１分間程度）で強制的にオンオフ制御（ステ
ップ２）に移行させる（ステップ８）。

このようにしてステップ８にて１分間に１回程度毎に
オンオフ制御されたか否かを判定し、経過したならばス
テップ２に戻りステップ２〜ステップ６を実行し、ステ
ップ６にてT₁≧Tkと判定された場合はオンオフ式容量制
御に切換わる。一方、ステップ６にてオンオフ式容量制
御と判断された場合は出願人が特願平１−42671号によ
り提案したコンプレッサ自動発停制御を行う。制御回路
12は先ずステップ９にて第１の停止条件であるコンプレ
ッサ１の運転継続時間が予め設定された停止時間T₂以上
であるか否かを判定するとともに、第２の停止条件であ
るアンロード時間が予め設定された一定時間T₃（５秒程
度）に後述するコンプレッサの再始動圧力P₆に達するま
での所要時間t₅を加えた値に達したか否かを判定する
（ステップ９）。制御回路12はこれらの２つの条件を満
足しないときにステップ１に戻りオンオフ式容量制御を
継続させ、満足したときこの時点Ｂにおいてコンプレッ
サ１をアンロードからフルロードに切り換える（ステッ
プ10）とともに、その後消費側圧力がアンロード開始圧
力P₁に達したか否かを判定する（ステップ11）。そして
達したならば制御回路12は予め設定された所定時間t
₄（５秒程度）が経過する時点Ｃまでアンロード期間を
継続させる（ステップ12）とともに、この所定時間t₄と
このアンロード期間における圧力低下分ΔＰ′から得ら
れる圧力低下の割合と、時点Ｃの圧力P₅とに基づいて消
費側圧力が再始動圧力P₆に達するまでの所要時間t₅を次
式により算出する（ステップ13）。

t₄（P₅−P₆/ΔＰ′）＝t₅ 次に制御回路12は所要時間t₃が予め設定された再始動
制限時間T₄（15秒程度）以上であるか否かを判定する
（ステップ14）。これはコンプレッサ１の停止準備及び
昇圧中に消費側空気量が急激に増加していないかを確認
するためである。そしてt₅＜T₄のときはステップ１に戻
りオンオフ式容量制御を継続させ、t₅≧T₄のときは時点
Ｃにおいてコンプレッサ１を停止させる（ステップ1
5）。その後制御回路12は消費側圧力が再始動圧力P₆に
達したか否かを判定し（ステップ16）、再始動圧力P₆に
達した時点Ｄにおいてコンプレッサ１を再始動させ（ス
テップ17）ステップ１に戻りオンオフ式容量制御を行
う。

このように上記実施例においては、消費側の消費空気
量の変化に応じてオンオフ式容量制御と無段階式容量制
御とを選択的に切換えて運転するものであるため、消費
側レシーバタンク２または配管容積が小さい場合でも電
磁弁その他の動作頻度を一定範囲内に抑えるように制御
することができ、これにより各機器の寿命を長期間補償
することができる。さらに、オンオフ式容量制御と無段
階式容量制御とを選択する判定はステップ４にて圧力勾
配から算出されたアンロード所要時間t₃に基づいてステ
ップ６にてT₁≧Tkの条件を満足するか否かを判断するこ
とにより行うものであるため、従来のようにオンオフ制
御を２回繰り返しフルロード時間とアンロード時間を計
時して使用空気量比を求めるものや、判定のための時間
として実測値を用いるものに比べ非常に短くなり、特に
消費側に２次タンクを設けたり、また外部配管容積が大
きい場合あるいは消費空気量が少ない場合等において短
時間に選択して切換えることができるので消費電力の節
減効果をより増大することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく
本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能で
ある。例えばオンオフ式容量制御が選択され、かつ所定
の条件を満足したときに自動発停制御を行うことにより
発停頻度を減らすことができるようにしたが、この自動
発停制御機能は必要に応じ設ければよい。また吸気閉塞
式アンローダは各種タイプのものにすべて適用できるこ
とは勿論である。

［発明の効果］ 本発明はフルロード期間の所要時間を計時し、このの
ちアンロード運転を所定時間継続させるとともにその間
の圧力低下の割合に基づいてアンロード期間の所要時間
を算出し、このアンロード期間の所要時間と前記フルロ
ード期間の所要時間とを加算した時間が一定時間より長
いときにオンオフ式容量制御を選択し、短いときに無段
階式容量制御を選択するものであるため、オンオフ式容
量制御と無段階式容量制御の選択を短時間に行うことが
でき従来以上に大巾な消費電力の節減を図ることが可能
なコンプレッサの容量制御切換方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略説明図、第２図は
フローチャート、第３図は本発明に基づいてコンプレッ
サの容量制御を行ったときの圧力変化を示すグラフであ
る。 １……コンプレッサ ６……吸気閉塞式アンローダ 12……制御回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】消費側の消費空気量に応じオンオフ式容量
   制御と無段階式容量制御とを選択して切換えるコンプレ
   ッサの容量制御切換方法において、フルロード期間の所
   要時間を計時し、こののちアンロード運転を所定時間継
   続させるとともにその間の圧力低下の割合に基づいてア
   ンロード期間の所要時間を算出し、このアンロード期間
   の所要時間と前記フルロード期間の所要時間とを加算し
   た時間が一定時間より長いときにオンオフ式容量制御を
   選択し、短いときに無段階式容量制御を選択することを
   特徴とするコンプレッサの容量制御切換方法。
2. 【請求項２】無段階式容量制御時には前記アンロード所
   要時間と前記フルロード所要時間とを加算した時間が一
   定時間より長いときにオンオフ式容量制御に切換えるこ
   とを特徴とする請求項１記載のコンプレッサの容量制御
   切換方法。