JP2003065273A - 空気圧縮機のアンロード方法 - Google Patents
空気圧縮機のアンロード方法Info
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- JP2003065273A JP2003065273A JP2001308023A JP2001308023A JP2003065273A JP 2003065273 A JP2003065273 A JP 2003065273A JP 2001308023 A JP2001308023 A JP 2001308023A JP 2001308023 A JP2001308023 A JP 2001308023A JP 2003065273 A JP2003065273 A JP 2003065273A
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- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 8
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スクリューコンプレッサ等の空気圧縮機にお
いて、アンロード運転での電力消費量がフルロード運転
の電力消費量の70%以上に達する場合が多く、省エネ
ルギーの観点からアンロード運転での電力消費量の低減
が要望されている。 【解決手段】 アンロード運転では吸入口を閉鎖し、逆
止弁により高圧空気回路からの背圧を遮断し、圧縮機構
内部の空気圧を真空または極めて低圧状態に保って空気
工学的損失を零または極めて小さい値まで軽減して、ア
ンロード運転での電力消費量を機械的摩擦損失分のみに
低減する。
いて、アンロード運転での電力消費量がフルロード運転
の電力消費量の70%以上に達する場合が多く、省エネ
ルギーの観点からアンロード運転での電力消費量の低減
が要望されている。 【解決手段】 アンロード運転では吸入口を閉鎖し、逆
止弁により高圧空気回路からの背圧を遮断し、圧縮機構
内部の空気圧を真空または極めて低圧状態に保って空気
工学的損失を零または極めて小さい値まで軽減して、ア
ンロード運転での電力消費量を機械的摩擦損失分のみに
低減する。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スクリューコンプ
レッサ、スクロールコンプレッサ等の空気圧縮機のアン
ロード方法に関する。 【0002】 【従来の技術】空気圧系統は電力系統に並ぶ使い易いエ
ネルギー源として多くの工場、プラント等の重要なイン
フラストラクチャーとなっている。空気圧は利用する末
端で定格空気圧である例えば0.5MPaを維持するた
めに、空気圧縮機の供給空気量と利用空気量がバランス
していなくてはならない。一般に空気圧縮機近傍に容量
が大きい空気タンクを設置し、その圧力が上限値を超せ
ば空気圧縮機を停止させ、その圧力が下限値を下回れば
空気圧縮機を運転するオンオフ制御方式により空気圧の
制御を行っている場合が多い。 【0003】定格出力が3KW程度までの電動機であれ
ば、起動電流も大きくなく、起動時間も短いため電動機
を運転・停止することにより空気圧縮機を運転・停止さ
せても運転上何ら支障ない。しかし、工場等で使われる
ことが多い定格出力20KW、30KW級かそれ以上の
電動機では起動電流が大きく、起動時間が長いため、頻
繁な起動は累積するダメージとなって機器寿命を縮め、
電力系統の電圧変動を誘起して他の機器の運転にも悪影
響を与えるので避けなければならない。このため、この
クラスの空気圧縮機では電動機は定常運転を続けたまま
で逆止弁により空気タンクからの逆流を阻止し、空気圧
縮機の吐出側の弁を開放して圧縮された空気を大気圧に
放出する、吸入側を弁で閉鎖して空気を吸入できなくす
る、或いはこの両方の方法を併用する等で空気圧縮機か
らの空気の供給を停止する制御方式を採用することが多
い。この状態での運転をアンロード運転と呼んでいる。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】アンロード運転には重
大な問題がある。空気圧縮機が全く圧縮空気を送り出し
ていないにも拘わらず、電動機の負荷が大きいため大き
な電力消費が行われることである。工場等において現在
最も多数使用されているスクリューコンプレッサの場合
について説明しよう。大方のスクリューコンプレッサの
アンロード方式は吸入口閉鎖方式であり、圧縮空気を供
給しているフルロード運転での電力消費に対して、アン
ロード運転においてもおよそ70%から80%の電力消
費を行う。その理由は、この方式では吐出側に定格圧力
に近い圧力が残存して背圧が高いために圧縮機構がこれ
に逆らって回転するためにフルロード運転時に近い大き
なトルクを必要とし、定格回転速度で回転すればトルク
と回転速度の積である機械的入力が前述数値のように大
きくなるのである。 【0005】最近、吸入口を閉鎖し、吐出側を大気圧に
開放するアンロード方式を採用するスクリューコンプレ
ッサが市場に現れ始めた。この場合は背圧が大気圧とな
るため、それに逆らって回転する圧縮機構が要するトル
クも軽減されるからアンロード状態での電力消費もかな
り低減するが、それでもフルロード運転に対してほぼ5
0%の電力消費となる。これでも従来のアンロード方式
と比べれば電力消費量の点で相当の改善がなされてはい
るが、省エネルギーに対する関心が著しく高まってきて
いる現状から見れば、決して満足できる水準であるとは
言い難い。 【0006】 【課題を解決するための手段】この発明ではアンロード
期間中は空気圧縮機の圧縮機構内部を真空または大気圧
に比べて極めて低い圧力に保つことにより、空気力学的
な損失を零または極限まで低減して、空気圧縮機の損失
を機械的損失のみに限定して減少させようとするもので
ある。 【0007】スクリューコンプレッサを例にとって説明
しよう。2ロータ方式のドライタイプの場合、二つのロ
ータは微小ギャップを隔てて非接触状態で回転している
ので、真空中で運転する場合は機械的損失は原理的には
存在しない。残る機械的損失はロータを駆動する歯車群
と圧力差のある箇所に設けられたシール類やベアリング
等に存在する摩擦損失だけになる。これらは全部加えて
もフルロード運転での電力消費量に比べて10%程度の
極めて低い値にしかならない。一方で真空を保つための
機構に新たな電力消費が発生するから、アンロード損失
は総合的に考えなくてはならない。これら全てを加えて
フルロードの20%以下の電力消費量で収めることがで
きるから、従来のアンロード方式に比較して省エネルギ
ー効果が大きい方式であると言える。 【0008】 【発明の実施の形態】以上のような本発明になる動作様
態を実現する実施の形態について、図1を用いて以下に
説明する。 【0009】図1の2個の2ポート電磁弁の位置はフル
ロード運転におけるものを書いてある。この時、空気吸
入口1から吸入された外気はエアフィルタ2を通過し、
2ポート電磁弁3を経て電動機4に駆動されたスクリュ
ーコンプレッサ5により圧縮されて高圧空気となり、高
圧空気配管6に吐出される。この高圧空気は逆止弁7を
通過してエアタンク8につながれた高圧空気接続口9よ
り負荷に向かって供給される。 【0010】いま、エアタンク8の圧力が上限値に達
し、アンロード運転に切り替えるための信号が制御装置
16に与えられたとしよう。制御装置16は最初に2ポ
ート電磁弁3に電流を送って空気を閉鎖する。スクリュ
ーコンプレッサ5は圧縮すべき空気が供給されないので
高圧空気を高圧空気配管6に送出することができず、空
気流は停止するので逆止弁7はバネの力で高圧空気接続
口9と高圧空気配管6の間を閉鎖する。次に制御装置1
6は2ポート電磁弁10に電流を送って空気回路を真空
配管11に向かって開放し、高圧空気配管6とそれに連
なるスクリューコンプレッサ5の圧縮機構内部の空気を
まず真空タンク12に吸引し、真空タンク内12の真空
圧低下を検知して運転を開始した電動機13により駆動
される真空ポンプ14が真空配管11内部の空気を排気
口15を経て大気中に放出する。真空タンク12の真空
圧が規定値まで回復すれば電動機13は停止する。 【0011】アンロード運転中はこのようにして2ポー
ト電磁弁3と逆止弁7の間のスクリューコンプレッサ5
と高圧空気配管6は真空または極めて低い圧力に保た
れ、スクリューコンプレッサ5の空気力学的損失は最小
限に制限され、電力消費量はフルロード運転時のおよそ
5分の1から10分の1の低い値に保たれる。 【0012】エアタンク8の高圧空気が消費され、圧力
が下限値より低下するとアンロード運転からフルロード
運転に移行する。制御装置16は最初に2ポート電磁弁
10の電流を切って高圧空気配管6と真空配管11の間
を閉鎖し、次いで2ポート電磁弁3の電流を切って開放
して空気を吸入できるようになったスクリューコンプレ
ッサ5は高圧空気配管6へ向かって圧縮された高圧空気
を送出し、逆止弁7を押し開けてエアタンク8、高圧空
気接続口9に高圧空気を供給するフルロード運転に入
る。 【0013】以上、本発明の動作原理をスクリューコン
プレッサを例にとって説明した。スクロールコンプレッ
サの場合も同様の省エネルギー効果を挙げることができ
る。これらの空気圧縮機は吸入した空気を一定体積比ま
で圧縮するように設計されているため、フルロード運転
における効率は高いが、アンロード運転において空気を
存在させると大きな空気力学的損失を発生させる点、お
よび圧縮機構内部に空気を存在させなければ空気力学的
損失は極小化する点において共通している。レシプロコ
ンプレッサはクランク室側に大気圧が存在するから真空
にしても空気力学的損失が発生するので本発明は有効で
ない。 【0014】本発明のアンロード方式は圧縮機構の空気
力学的損失を極限まで低減できるメリットがあるが、一
方で真空を発生させるための装置の費用と運転に要する
電力料が加わるデメリットがある。一般に全運転時間に
対するアンロード運転時間比は10%から50%と巾が
広い。当然ながらアンロード時間比が大きい場合ほど省
エネルギー効果は大きく、アンロード時間比がある限界
より小さいとこの方式のために追加された固定費と変動
費が省エネルギー効果より大きくなる。また、エアタン
ク容量が小さ過ぎる等であまりに高頻度でアンロード運
転を繰り返す場合は、真空ポンプの排気能力が追い付か
なくなったり、電動真空ポンプの電力消費量が大きくな
って、全体としての省エネルギーが達成できなくなる場
合もあり得る。これらを総合的に判断した上で省エネル
ギー効果が勝る場合に限って採用されねばならない。 【0015】 【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、スクリューコンプレッサやスクロールコ
ンプレッサ等の空気圧縮機を使用する場合、従来のアン
ロード方式に比べてアンロード運転において電力消費量
を著しく低減できる効果がある。
レッサ、スクロールコンプレッサ等の空気圧縮機のアン
ロード方法に関する。 【0002】 【従来の技術】空気圧系統は電力系統に並ぶ使い易いエ
ネルギー源として多くの工場、プラント等の重要なイン
フラストラクチャーとなっている。空気圧は利用する末
端で定格空気圧である例えば0.5MPaを維持するた
めに、空気圧縮機の供給空気量と利用空気量がバランス
していなくてはならない。一般に空気圧縮機近傍に容量
が大きい空気タンクを設置し、その圧力が上限値を超せ
ば空気圧縮機を停止させ、その圧力が下限値を下回れば
空気圧縮機を運転するオンオフ制御方式により空気圧の
制御を行っている場合が多い。 【0003】定格出力が3KW程度までの電動機であれ
ば、起動電流も大きくなく、起動時間も短いため電動機
を運転・停止することにより空気圧縮機を運転・停止さ
せても運転上何ら支障ない。しかし、工場等で使われる
ことが多い定格出力20KW、30KW級かそれ以上の
電動機では起動電流が大きく、起動時間が長いため、頻
繁な起動は累積するダメージとなって機器寿命を縮め、
電力系統の電圧変動を誘起して他の機器の運転にも悪影
響を与えるので避けなければならない。このため、この
クラスの空気圧縮機では電動機は定常運転を続けたまま
で逆止弁により空気タンクからの逆流を阻止し、空気圧
縮機の吐出側の弁を開放して圧縮された空気を大気圧に
放出する、吸入側を弁で閉鎖して空気を吸入できなくす
る、或いはこの両方の方法を併用する等で空気圧縮機か
らの空気の供給を停止する制御方式を採用することが多
い。この状態での運転をアンロード運転と呼んでいる。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】アンロード運転には重
大な問題がある。空気圧縮機が全く圧縮空気を送り出し
ていないにも拘わらず、電動機の負荷が大きいため大き
な電力消費が行われることである。工場等において現在
最も多数使用されているスクリューコンプレッサの場合
について説明しよう。大方のスクリューコンプレッサの
アンロード方式は吸入口閉鎖方式であり、圧縮空気を供
給しているフルロード運転での電力消費に対して、アン
ロード運転においてもおよそ70%から80%の電力消
費を行う。その理由は、この方式では吐出側に定格圧力
に近い圧力が残存して背圧が高いために圧縮機構がこれ
に逆らって回転するためにフルロード運転時に近い大き
なトルクを必要とし、定格回転速度で回転すればトルク
と回転速度の積である機械的入力が前述数値のように大
きくなるのである。 【0005】最近、吸入口を閉鎖し、吐出側を大気圧に
開放するアンロード方式を採用するスクリューコンプレ
ッサが市場に現れ始めた。この場合は背圧が大気圧とな
るため、それに逆らって回転する圧縮機構が要するトル
クも軽減されるからアンロード状態での電力消費もかな
り低減するが、それでもフルロード運転に対してほぼ5
0%の電力消費となる。これでも従来のアンロード方式
と比べれば電力消費量の点で相当の改善がなされてはい
るが、省エネルギーに対する関心が著しく高まってきて
いる現状から見れば、決して満足できる水準であるとは
言い難い。 【0006】 【課題を解決するための手段】この発明ではアンロード
期間中は空気圧縮機の圧縮機構内部を真空または大気圧
に比べて極めて低い圧力に保つことにより、空気力学的
な損失を零または極限まで低減して、空気圧縮機の損失
を機械的損失のみに限定して減少させようとするもので
ある。 【0007】スクリューコンプレッサを例にとって説明
しよう。2ロータ方式のドライタイプの場合、二つのロ
ータは微小ギャップを隔てて非接触状態で回転している
ので、真空中で運転する場合は機械的損失は原理的には
存在しない。残る機械的損失はロータを駆動する歯車群
と圧力差のある箇所に設けられたシール類やベアリング
等に存在する摩擦損失だけになる。これらは全部加えて
もフルロード運転での電力消費量に比べて10%程度の
極めて低い値にしかならない。一方で真空を保つための
機構に新たな電力消費が発生するから、アンロード損失
は総合的に考えなくてはならない。これら全てを加えて
フルロードの20%以下の電力消費量で収めることがで
きるから、従来のアンロード方式に比較して省エネルギ
ー効果が大きい方式であると言える。 【0008】 【発明の実施の形態】以上のような本発明になる動作様
態を実現する実施の形態について、図1を用いて以下に
説明する。 【0009】図1の2個の2ポート電磁弁の位置はフル
ロード運転におけるものを書いてある。この時、空気吸
入口1から吸入された外気はエアフィルタ2を通過し、
2ポート電磁弁3を経て電動機4に駆動されたスクリュ
ーコンプレッサ5により圧縮されて高圧空気となり、高
圧空気配管6に吐出される。この高圧空気は逆止弁7を
通過してエアタンク8につながれた高圧空気接続口9よ
り負荷に向かって供給される。 【0010】いま、エアタンク8の圧力が上限値に達
し、アンロード運転に切り替えるための信号が制御装置
16に与えられたとしよう。制御装置16は最初に2ポ
ート電磁弁3に電流を送って空気を閉鎖する。スクリュ
ーコンプレッサ5は圧縮すべき空気が供給されないので
高圧空気を高圧空気配管6に送出することができず、空
気流は停止するので逆止弁7はバネの力で高圧空気接続
口9と高圧空気配管6の間を閉鎖する。次に制御装置1
6は2ポート電磁弁10に電流を送って空気回路を真空
配管11に向かって開放し、高圧空気配管6とそれに連
なるスクリューコンプレッサ5の圧縮機構内部の空気を
まず真空タンク12に吸引し、真空タンク内12の真空
圧低下を検知して運転を開始した電動機13により駆動
される真空ポンプ14が真空配管11内部の空気を排気
口15を経て大気中に放出する。真空タンク12の真空
圧が規定値まで回復すれば電動機13は停止する。 【0011】アンロード運転中はこのようにして2ポー
ト電磁弁3と逆止弁7の間のスクリューコンプレッサ5
と高圧空気配管6は真空または極めて低い圧力に保た
れ、スクリューコンプレッサ5の空気力学的損失は最小
限に制限され、電力消費量はフルロード運転時のおよそ
5分の1から10分の1の低い値に保たれる。 【0012】エアタンク8の高圧空気が消費され、圧力
が下限値より低下するとアンロード運転からフルロード
運転に移行する。制御装置16は最初に2ポート電磁弁
10の電流を切って高圧空気配管6と真空配管11の間
を閉鎖し、次いで2ポート電磁弁3の電流を切って開放
して空気を吸入できるようになったスクリューコンプレ
ッサ5は高圧空気配管6へ向かって圧縮された高圧空気
を送出し、逆止弁7を押し開けてエアタンク8、高圧空
気接続口9に高圧空気を供給するフルロード運転に入
る。 【0013】以上、本発明の動作原理をスクリューコン
プレッサを例にとって説明した。スクロールコンプレッ
サの場合も同様の省エネルギー効果を挙げることができ
る。これらの空気圧縮機は吸入した空気を一定体積比ま
で圧縮するように設計されているため、フルロード運転
における効率は高いが、アンロード運転において空気を
存在させると大きな空気力学的損失を発生させる点、お
よび圧縮機構内部に空気を存在させなければ空気力学的
損失は極小化する点において共通している。レシプロコ
ンプレッサはクランク室側に大気圧が存在するから真空
にしても空気力学的損失が発生するので本発明は有効で
ない。 【0014】本発明のアンロード方式は圧縮機構の空気
力学的損失を極限まで低減できるメリットがあるが、一
方で真空を発生させるための装置の費用と運転に要する
電力料が加わるデメリットがある。一般に全運転時間に
対するアンロード運転時間比は10%から50%と巾が
広い。当然ながらアンロード時間比が大きい場合ほど省
エネルギー効果は大きく、アンロード時間比がある限界
より小さいとこの方式のために追加された固定費と変動
費が省エネルギー効果より大きくなる。また、エアタン
ク容量が小さ過ぎる等であまりに高頻度でアンロード運
転を繰り返す場合は、真空ポンプの排気能力が追い付か
なくなったり、電動真空ポンプの電力消費量が大きくな
って、全体としての省エネルギーが達成できなくなる場
合もあり得る。これらを総合的に判断した上で省エネル
ギー効果が勝る場合に限って採用されねばならない。 【0015】 【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、スクリューコンプレッサやスクロールコ
ンプレッサ等の空気圧縮機を使用する場合、従来のアン
ロード方式に比べてアンロード運転において電力消費量
を著しく低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になる請求項1に相当する実施例の電
気回路・空気回路図である。 【符号の説明】 1 空気吸入口 2 エアフィルタ 3 2ポート電磁弁 4 電動機 5 スクリューコンプレッサ 6 高圧空気配管 7 逆止弁 8 エアタンク 9 高圧空気接続口 10 2ポート電磁弁 11 真空配管 12 真空タンク 13 電動機 14 真空ポンプ 15 排気口 16 制御装置
気回路・空気回路図である。 【符号の説明】 1 空気吸入口 2 エアフィルタ 3 2ポート電磁弁 4 電動機 5 スクリューコンプレッサ 6 高圧空気配管 7 逆止弁 8 エアタンク 9 高圧空気接続口 10 2ポート電磁弁 11 真空配管 12 真空タンク 13 電動機 14 真空ポンプ 15 排気口 16 制御装置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】アンロード期間において空気吸入口を閉鎖
し、 高圧空気側の逆止弁が作動して空気圧縮機と高圧空気側
との連絡が遮断された状態で、 空気圧縮機の吐出口側の空気を排除して圧縮機構内部の
空気を真空もしくは大気圧に対して極めて低圧状態に保
つようにしてなる空気圧縮機のアンロード方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001308023A JP2003065273A (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 空気圧縮機のアンロード方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001308023A JP2003065273A (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 空気圧縮機のアンロード方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003065273A true JP2003065273A (ja) | 2003-03-05 |
Family
ID=19127387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001308023A Withdrawn JP2003065273A (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 空気圧縮機のアンロード方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003065273A (ja) |
-
2001
- 2001-08-30 JP JP2001308023A patent/JP2003065273A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081104 |