JPS622315Y2

JPS622315Y2 -

Info

Publication number: JPS622315Y2
Application number: JP13743277U
Authority: JP
Priority date: 1977-10-13
Filing date: 1977-10-13
Publication date: 1987-01-20
Also published as: JPS5463206U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はターボ圧縮機の制御弁操作装置の改良
に係り、特に負荷から無負荷への切替時、及び無
負荷から負荷への切替時に生ずるエネルギーロス
を減少させたターボ圧縮機の制御弁操作装置に関
する。

従来のターボ圧縮機の制御弁操作装置は第１図
に例示するように構成されていた。即ち、吸入フ
イルタ１から吸入された空気を吸入制御弁２を介
して圧縮機３に導き、ここで加圧した後、逆止弁
４を通してレシーバ５に貯える。圧縮機３と逆止
弁４の間から分岐する放風管に放風制御弁６を設
け、この制御弁６と吸入制御弁２を夫々スピード
コントローラ７，８で制御する。これらのスピー
ドコントローラはレシーバ５に付設した圧力スイ
ツチ９からの切替指令信号によつて作動する三方
電磁弁１０により制御される。すなわち、三方電
磁弁１０は、圧力スイツチ９からの切替指令信号
によつて無負荷運転または負荷運転を示す空気圧
信号（例えば０と1.0Kg／cm²の２値信号）をスピ
ードコントローラ７，８に切替出力する。スピー
ドコントローラ７および８は、それぞれ入力する
空気圧信号を或る時定数をもつて吸入制御弁２お
よび放風制御弁６に加えるもので、０から1.0
Kg／cm²に達するまでの時間、1.0から０Kg／cm²に
達するまでの時間を後述するように適宜セツトす
ることができぬ。

一方、吸入制御弁２および放風制御弁６は、入
力する空気圧信号の大きさによつてその開度がコ
ントロールされ、例えば０Kg／cm²の空気圧信号を
入力する場合には吸入制御弁２は全開、放風制御
弁６は全閉となり、1.0Kg／cm²の空気圧信号を入
力する場合には吸入制御弁２は全閉、放風制御弁
６は全開となるように構成されている。このよ
うに構成した従来装置において、ターボ圧縮機３
が負荷状態のときは吸入制御弁２は開（加圧）、
放風制御弁６は閉（加圧）、三方電磁弁１０は励
磁とされており、また、無負荷状態のときは、吸
入制御弁２は閉（無圧）、放風制御弁６は開（無
圧）、三方電磁弁１０は無励磁とされる。ターボ
圧縮機３を負荷状態から無負荷に切替える場合の
経過は第２図Ａに示す点→→の順になる。
この例では圧力が7.5Kg／cm²のとき圧力スイツチ
９が作動して無負荷となるが点から点に移る
とき点線ｂの経路を通るとハツチングで示すサー
ジ域に入り好ましくないので、実線ａの経路を通
るようにするため、吸入制御弁２が閉になる時間
を放風制御弁６が開になる時間よりも遅くする。
通常、吸入制御弁２はスピードコントローラ７に
よつて開から閉に約20秒で切替わり、放風制御弁
６はスピードコントローラ８によつて閉から開に
約10秒で切替わるようにセツトされる。この間の
消費パワーの経過は第２図Ｂのようになり、ま
た、その時間的経過は第２図ｃのようになる。な
お、吸入制御弁２および放風制御弁６が開閉する
開始時点は、コントローラ７，８が三方電磁弁１
０から無負荷運転を示す信号を入力する同じ時点
であり、前述した時間のセツトにより、放風制御
弁６が全開（約10秒）してから吸入制御弁２が全
閉（約20秒）するまでの時間差は約10秒ある。ま
た、この図の斜線部分は、空気を吐出しないのに
馬力を消費している状態であるから、全く無駄な
エネルギ消費を示すことになる。

圧縮機３を無負荷から負荷に切替える場合にも
ほぼ同様のことが言える。即ち、無負荷から負荷
への切替えは第２図Ｄの点→実線ｃ→点の経
過を通り、消費動力も同図Ｅの→ｃ→のよう
になる。この場合、吸入制御弁２はスピードコン
トローラ７によつて閉から開に約15秒で切替わ
り、放風制御弁６はスピードコントローラ８によ
つて開から閉に約20秒の時間で切替わるようにセ
ツトされるので、切替時における無駄なエネルギ
ー消費は同図Ｆの斜線部分に示すようになる。

上記において吸入制御弁２と放風制御弁６の切
替え時のセツト時間を短縮できれば無駄なエネル
ギー消費を低減できるわけであるが、従来装置の
ように、これらの弁をスピードコントローラ７，
８で制御する場合には、上述のセツト時間を更に
短縮することは困難であつた。すなわち、スピー
ドコントローラ７，８は三方電磁弁１０からの空
気圧信号（吸入制御弁２および放風制御弁６をそ
れぞれ全閉および全開または全開および全閉する
ための信号）に或る時定数を付与するものにすぎ
ず、両制御弁２，６の動作開始時刻は同時とな
り、したがつてサージングの防止を図るためには
上述のセツト時間をとる必要があつた。

本考案は上記実情に鑑みてなされたもので、タ
ーボ圧縮機の負荷運転から無負荷運転及び無負荷
運転から負荷運転への切替時間を、サージングが
生じることなく短縮することができるターボ圧縮
機の制御弁操作装置を提供することを目的とす
る。

本考案によれば、ターボ圧縮機の吸入制御弁の
開度が、ターボ圧縮機の放風制御弁を閉に切替え
てもサージングが発生しない所定の開度に達した
ことを検出する第１スイツチと、放風制御弁の開
度が、吸入制御弁を閉に切替えてもサージングが
発生しない所定の開度に達したことを検出する第
２スイツチとを設け、ターボ圧縮機を無負荷運転
から負荷運転に切替える場合には、直ちに吸入制
御弁を開放し、その後前記第１スイツチによつて
吸入制御弁が前記所定の開度に達したことが検出
されると放風制御弁を閉成し、ターボ圧縮機を負
荷運転から無負荷運転に切替える場合には、直ち
に放風制御弁を開放し、その後前記第２スイツチ
によつて放風制御弁が前記所定の開度に達したこ
とが検出されると吸入制御弁を閉成するようにし
ている。

以下、図示の実施例につき本考案の詳細を説明
すると、第３図において、吸入フイルター１１を
通して吸入された空気は吸入制御弁１２を経てタ
ーボ圧縮機１３に導かれ、圧縮後、逆止弁１４を
経てレシーバ１５に貯えられる。圧縮機１３と逆
止弁１４の間から分岐した放風管には放風制御弁
１６が設けられている。これらの制御弁１２，１
６はピストン弁のような高速作動の制御弁で構成
され、レシーバ１５に付設した圧力スイツチ１７
からの切替指令信号によつて作動する三方電磁弁
１８，１９によつて制御される。圧力スイツチと
しては、例えば7.5Kg／cm²以上でオフ、6.5Kg／cm²
以下でオンとなる２回路接点式のスイツチ１７
及び１７が使用される。また、吸入制御弁１２
にはそれが開いたときにオンとなるリミツトスイ
ツチ１２Ｌが付設されており、放風制御弁１６に
はそれが開いたときオフとなるリミツトスイツチ
１６Ｌが付設されている。リミツトスイツチ１６
Ｌの接点１６L′は第４図に示すように圧力スイツ
チの第１接点１７に並列接続されている三方電
磁弁１８と直列に電源線２０，２１間に接続され
ており、またリミツトスイツチ１２Ｌの接点１２
L′は圧力スイツチの第２接点１７および三方電
磁弁１９と直列に電源線２０，２１間に接続され
ている。圧力スイツチ１７（スイツチ１７及び
１７）がオフのときは無負荷指令（負荷から無
負荷へ切替えるべきことの指令）として作用し、
オンのときは負荷指令（無負荷から負荷に切替え
るべきことの指令）として作用する。

上述のように構成した本考案の装置において、
レシーバ１５の内圧Ｊが7.5Kg／cm²以上に達する
と圧力スイツチ１７が作動して第１接点１７と
第２接点１７は開路する。これによつて三方電
磁弁１９は無励磁となり放風制御弁１６は開とな
る。この制御弁１６が全開または吸入制御弁１２
を閉に切替えてもサージングが発生しない所定の
開度に達するとリミツトスイツチ１６Ｌはオフと
なり、三方電磁弁１８が無励磁となり、その結
果、吸入制御弁１２は閉となつて無負荷状態への
切替えが完了する。

次にレシーバ１５の圧力が6.5Kg／cm²以下にな
ると圧力スイツチ１７が作動して第１接点１７
と第２接点１７は夫々閉路する。これにより、
三方電磁弁１８が励磁されて吸入制御弁１２は開
となる。この制御弁１２が全開または放風制御弁
１６を閉に切替えてもサージングが発生しない所
定の開度に達するとこれに付設したリミツトスイ
ツチ１２Ｌが閉路し、その結果、三方電磁弁１９
が励磁され、放風制御弁１６は閉となる。こうし
て負荷状態となる。

このように本考案においては吸入制御弁１２と
放風制御弁１６の開閉入力信号に夫々他方の制御
弁の開閉に伴うリミツトスイツチ信号を利用して
いるので、両制御弁は所定の時間差を保つて作動
する。例えば、吸入制御弁１２としてその開放に
要する時間が2.4秒で、閉成に要する時間が3.1秒
のものを使用し、放風制御弁１６としてその開放
に要する時間が1.8秒で、閉成に要する時間が1.9
秒のものを使用した場合を考えると、負荷から無
負荷への切替時には圧力スイツチ１７の作動後、
放風制御弁１６は1.8秒間で開き、吸入制御弁１
２は約５秒後に閉じる。また、無負荷から負荷へ
の切替時には圧力スイツチ１７の作動後、吸入制
御弁１２は2.4秒間で開き、放風制御弁１６は約
４秒後に閉じる。なお、適当な開閉時間（弁の開
閉を制御する系の固有の遅れ時間）を有する吸入
制御弁１２および放風制御弁１６を選択すること
により、上記各時間は適宜セツトすることができ
る。

以上述べたように、本考案においては、相手方
の制御弁にリミツトスイツチを取付けてその遅動
性を利用しているのでサージングを生ずることが
なく、また切替時間を短縮できるので切替時のエ
ネルギーロスを大巾に減らすことができる。即
ち、負荷から無負荷への切替時の無効動力は第５
図Ａの斜線部分に示すようになり、同図中の点線
（第２図Ｃの斜線部分を示す）と比較すれば明ら
かなように約1/4になる。同様に無負荷から負荷
への切替時の無効動力は第５図Ｂの斜線部分に示
すようになり、同図中の点線（第２図Ｆの斜線部
分を示す）と比較すれば明らかなように約1/4に
なる。これらの省エネルギーは1000KW級の圧縮
機において、負荷←→無負荷の繰返しが夫々１日に
つき100回づつ行われる場合、切替時の超過消費
動力を40％と仮定すれば、１日につき356KW・
Ｈ／dayにも達する。

このように本考案によれば、負荷から無負荷運
転への切替に際し、放風制御弁が所定の開度に達
したのち、吸入制御弁の閉成指令を与え、放風制
御弁が所定の開度に達してから吸入制御弁が閉に
なるまでの時間を吸入制御弁の閉成に要する応答
遅れ時間だけ確実に送らせてサージングを防止す
るようにし、同様に無負荷から負荷運転への切換
に際し、吸入制御弁が所定の開度に達したのち、
放風制御弁の閉成指令を与え、吸入制御弁が所定
の開度に達してから放風制御弁が閉になるまでの
時間を放風制御弁の閉成に要する応答遅れ時間だ
け確実に遅らせてサージングを防止するようにし
たため、従来のようにスピードコントローラによ
つて両制御弁に開閉のスピード差をもたせてサー
ジングを防止する場合に比べて運転切換時間の短
縮化を図ることができ、切替時の無効動力を大幅
に減少させることができる。

なお、本実施例ではリミツトスイツチによつて
吸入制御弁および放風制御弁が所定の開度に達し
たことを検出するようにしたが、これに限らず、
例えば各制御弁を閉開させるための空気回路に圧
力スイツチを設け、この圧力スイツチによつて前
記空気回路の空気圧力が制御弁の所定開度に対応
する値に達したことを検出することにより各制御
弁が所定の開度に達したことを検出するようにし
てもよい。もち論、各制御弁の開閉を制御する空
気圧力と制御弁の開度は一対一に対応するもので
あることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のターボ圧縮機の制御弁操作装置
を示す系統図、第２図はその作動説明図、第３図
は本考案の制御弁操作装置の実施例を示す系統
図、第４図は第３図において使用される電気系統
図、第５図は本考案装置における作動説明図であ
る。１，１１……吸入フイルタ、２，１２……吸入
制御弁、３，１３……ターボ圧縮機、５，１５…
…レシーバ、６，１６……放風制御弁、７，８…
…スピードコントローラ、９，１７……圧力スイ
ツチ、１０，１８，１９……三方電磁弁、２０，
２１……電源線、１２Ｌ，１６Ｌ……リミツトス
イツチ、１７，１７……圧力スイツチの第
１、第２接点。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ターボ圧縮機の出力側に加わる圧力状態を検出
して負荷指令または無負荷指令を発生する指令発
生手段１７と、ターボ圧縮機の吸入制御弁の開度
が、ターボ圧縮機の放風制御弁を閉に切替えても
サージングが発生しない所定の開度に達したこと
を検出する第１スイツチ１２Ｌと、前記放風制御
弁の開度が、前記吸入制御弁を閉に切替えてもサ
ージングが発生しない所定の開度に達したことを
検出する第２スイツチ１６Ｌと、開放指令または
閉成指令により前記吸入制御弁および放風制御弁
をそれぞれ開閉制御する第１および第２の開閉手
段１８，１９と、前記指令発生手段から負荷指令
が発生されると直ちに前記吸入制御弁の第１の開
閉手段に開放指令を加え、その後前記第１スイツ
チが当該吸入制御弁が所定の開度に達したことを
検出すると前記放風制御弁の第２の開閉手段に閉
成指令を加え、前記指令発生手段から無負荷指令
が発生されると直ちに前記放風制御弁の第２の開
閉手段に開放指令を加え、その後前記第２スイツ
チが当該放風制御弁が所定の開度に達したことを
検出すると前記吸入制御弁の第１の開閉手段に閉
成指令を加える制御手段１２L′，１６L′，１７
，１７，２０，２１とを具えたターボ圧縮機
の制御弁操作装置。