JPH0650268A - 圧縮機の主駆動機の制御装置及び制御方法 - Google Patents
圧縮機の主駆動機の制御装置及び制御方法Info
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- JPH0650268A JPH0650268A JP5110662A JP11066293A JPH0650268A JP H0650268 A JPH0650268 A JP H0650268A JP 5110662 A JP5110662 A JP 5110662A JP 11066293 A JP11066293 A JP 11066293A JP H0650268 A JPH0650268 A JP H0650268A
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
- F04C28/08—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by varying the rotational speed
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- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/02—Surge control
- F04D27/0261—Surge control by varying driving speed
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
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- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 内燃機関主駆動機によって駆動される圧縮機
の動作を制御するために適用される制御装置の提供。 【構成】 圧縮機１０の二つの圧縮機段１２ａ，１２ｂ
は、内燃機関主駆動機１４により直接に駆動される一連
の歯車１６を介して駆動される。圧縮機段の各々の圧縮
機要素１１が動作する角速度は、用いられる歯車１６の
減速比にしたがって、内燃機関主駆動の角速度に対して
一定比率である。普通には後方の圧縮機段の圧縮要素
は、前の方の圧縮機段の圧縮機要素１１より高い排出圧
力を発生するために高い角速度で動作する。吸気導管２
２が吸気口２４に接続され圧縮機１０の初段１２ａに作
動流体を供給する。入口弁２６が吸気導管への流体流量
を調整する。吸気導管内の流体圧力及び温度を検知する
ための位置に圧力センサまたはトランスデューサＰＴ１
及び温度センサまたはトランスデューサＴ１を置くのが
普通である。
の動作を制御するために適用される制御装置の提供。 【構成】 圧縮機１０の二つの圧縮機段１２ａ，１２ｂ
は、内燃機関主駆動機１４により直接に駆動される一連
の歯車１６を介して駆動される。圧縮機段の各々の圧縮
機要素１１が動作する角速度は、用いられる歯車１６の
減速比にしたがって、内燃機関主駆動の角速度に対して
一定比率である。普通には後方の圧縮機段の圧縮要素
は、前の方の圧縮機段の圧縮機要素１１より高い排出圧
力を発生するために高い角速度で動作する。吸気導管２
２が吸気口２４に接続され圧縮機１０の初段１２ａに作
動流体を供給する。入口弁２６が吸気導管への流体流量
を調整する。吸気導管内の流体圧力及び温度を検知する
ための位置に圧力センサまたはトランスデューサＰＴ１
及び温度センサまたはトランスデューサＴ１を置くのが
普通である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にいえば圧縮機
のための制御装置に関し、さらに詳しくいえば内燃機関
主駆動機によって駆動される圧縮機の動作を制御するた
めに適用される制御装置に関する。
のための制御装置に関し、さらに詳しくいえば内燃機関
主駆動機によって駆動される圧縮機の動作を制御するた
めに適用される制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子制御装置がプロセスプラント工業に
おいてよく用いられる圧縮機の角速度を制御することを
含む非常にさまざまな環境に適用されてきた。工業的用
途において用いられる圧縮機は普通電気的に動力を供給
され、一定角速度で動作する。しかし、圧縮機の主駆動
機に動力を供給するために外部電源を与えることが（可
搬圧縮機適用面におけるように）困難かまたは実行不可
能である場所において、内燃機関駆動の圧縮機を備える
ことが非常に望ましい。電気的に駆動される圧縮機が一
定速度で動作しなければならないが、内燃機関主駆動機
の角速度は、比較すると、周囲条件、設定圧力及びその
他の要因の変化をよりよく調整するために変えることが
できる。したがって、内燃機関主駆動機の角速度の制御
が電動主駆動機（またはその他の定速度主駆動機）の場
合よりずっと複雑である。
おいてよく用いられる圧縮機の角速度を制御することを
含む非常にさまざまな環境に適用されてきた。工業的用
途において用いられる圧縮機は普通電気的に動力を供給
され、一定角速度で動作する。しかし、圧縮機の主駆動
機に動力を供給するために外部電源を与えることが（可
搬圧縮機適用面におけるように）困難かまたは実行不可
能である場所において、内燃機関駆動の圧縮機を備える
ことが非常に望ましい。電気的に駆動される圧縮機が一
定速度で動作しなければならないが、内燃機関主駆動機
の角速度は、比較すると、周囲条件、設定圧力及びその
他の要因の変化をよりよく調整するために変えることが
できる。したがって、内燃機関主駆動機の角速度の制御
が電動主駆動機（またはその他の定速度主駆動機）の場
合よりずっと複雑である。
【０００３】従来は、電子制御装置が発電機をも駆動す
るように接続された内燃機関主駆動機と圧縮機の組合せ
の角速度を制御するために適用された。発電機が一定周
波数を保つために動作条件に関係なく適当な動作をする
ために事実上一定の角速度を必要とするので、これらの
内燃機関主駆動機−遠心圧縮機−発電機の組合せに対す
る制御装置の機能はあらゆる条件のもとで定角速度を作
ることである。本発明においては、角速度は、周囲条件
の負荷条件の変化に応じて変わる目標値に維持される。
るように接続された内燃機関主駆動機と圧縮機の組合せ
の角速度を制御するために適用された。発電機が一定周
波数を保つために動作条件に関係なく適当な動作をする
ために事実上一定の角速度を必要とするので、これらの
内燃機関主駆動機−遠心圧縮機−発電機の組合せに対す
る制御装置の機能はあらゆる条件のもとで定角速度を作
ることである。本発明においては、角速度は、周囲条件
の負荷条件の変化に応じて変わる目標値に維持される。
【０００４】変動条件に対する角速度の設定のこの変動
は、特定の負荷条件によって変わる圧縮機の最も効率的
な状態で圧縮機を運転できるようにする。従来の内燃機
関によって駆動される圧縮機においては、速度が低過ぎ
たので所望より低い排出圧力を受けるに必要なもの（寒
い天候において、または暑い天候において）より高い角
速度で圧縮機を運転することによって必要であるよりか
なり多いエネルギーを用いることが必要なことが多かっ
た。
は、特定の負荷条件によって変わる圧縮機の最も効率的
な状態で圧縮機を運転できるようにする。従来の内燃機
関によって駆動される圧縮機においては、速度が低過ぎ
たので所望より低い排出圧力を受けるに必要なもの（寒
い天候において、または暑い天候において）より高い角
速度で圧縮機を運転することによって必要であるよりか
なり多いエネルギーを用いることが必要なことが多かっ
た。
【０００５】周囲条件の広範な範囲にわたって排出圧力
を維持できる真にエネルギー効率的な内燃機関主駆動機
を作るために、制御装置が内燃機関主駆動機を現在の動
作モードに基づいてそれの最も効率の良い角速度で駆動
できるようにプログラムされる能力を有することを確実
にすることが重要である。また主駆動機の角速度が制御
装置が角速度を設定している限界に近い限界内に留まる
ことを確実にすることが重要である。
を維持できる真にエネルギー効率的な内燃機関主駆動機
を作るために、制御装置が内燃機関主駆動機を現在の動
作モードに基づいてそれの最も効率の良い角速度で駆動
できるようにプログラムされる能力を有することを確実
にすることが重要である。また主駆動機の角速度が制御
装置が角速度を設定している限界に近い限界内に留まる
ことを確実にすることが重要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のことは、遠心圧
縮機のための現在の制御装置にあると知られている限界
を示している。したがつて、前述の限界の一つ以上を克
服することを目的とした代替品を提供することが有益で
あることが明らかである。それ故に、後でさらに完全に
開示する特徴を備える代替品を提供する。
縮機のための現在の制御装置にあると知られている限界
を示している。したがつて、前述の限界の一つ以上を克
服することを目的とした代替品を提供することが有益で
あることが明らかである。それ故に、後でさらに完全に
開示する特徴を備える代替品を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの面におい
て、これは、少なくとも一つ以上の圧縮機要素を含み、
タンクの中に排出されるべき作動流体を圧縮する圧縮機
と、変動角速度で動作でき、原動力を圧縮機に加える主
駆動機と、各圧縮機要素と主駆動機の間に配置され、圧
縮機要素の角速度を主駆動機の角速度で割ったものとし
て定義された比率が一定のままであることを確実にする
比率維持装置と、主駆動機と連通し、主駆動機への燃料
の流れを制御するために位置決めできる制御可能な燃料
弁と、可変設定タンク圧力、周囲圧力及び周囲温度を含
むパラメータ−の組み合わせに基づいて燃料弁を位置決
めする制御装置を備え、主駆動機がタンクの実際の圧力
を設定タンク圧力に保つことのできる角速度で作動され
ることを特徴とする装置を提供することによって達成さ
れる。
て、これは、少なくとも一つ以上の圧縮機要素を含み、
タンクの中に排出されるべき作動流体を圧縮する圧縮機
と、変動角速度で動作でき、原動力を圧縮機に加える主
駆動機と、各圧縮機要素と主駆動機の間に配置され、圧
縮機要素の角速度を主駆動機の角速度で割ったものとし
て定義された比率が一定のままであることを確実にする
比率維持装置と、主駆動機と連通し、主駆動機への燃料
の流れを制御するために位置決めできる制御可能な燃料
弁と、可変設定タンク圧力、周囲圧力及び周囲温度を含
むパラメータ−の組み合わせに基づいて燃料弁を位置決
めする制御装置を備え、主駆動機がタンクの実際の圧力
を設定タンク圧力に保つことのできる角速度で作動され
ることを特徴とする装置を提供することによって達成さ
れる。
【０００８】前述及びその他の面は添付図面と共に考慮
するとき本発明の以下の詳細な説明から明らかになる。
するとき本発明の以下の詳細な説明から明らかになる。
【０００９】
【実施例】圧縮機１０が一つ以上の圧縮機段１２ａ、１
２ｂを組み入れている。１ないし１０以上の圧縮機段の
任意の数を直列に用いることができるが、図１にはたっ
た二つの圧縮機段１２ａ、１２ｂが示されている。図７
は、一つの圧縮機要素１１が流体をデイフューザ部１３
の中に排出する各圧縮機段１２の図を示している。ディ
フューザ部は圧縮機要素１１から出る流体の速度を小さ
くし、それによって作動流体の圧力を大きくするように
構成される。この明細書を通して用いられる圧縮機とい
う用語は、ポンプと圧縮機並びに作動流体を押しのける
すべての装置に当てはまる。図７は、他の回転形または
往復動形圧縮機などの任意の他の形式の周知の圧縮機要
素をこの出願に用いることができるが、遠心形圧縮機要
素１１を例示している。図１を参照すると、圧縮機段１
２ａ、１２ｂは、内燃機関主駆動機１４によって直接に
駆動される一連の歯車１６を介して駆動される。圧縮機
段１２ａ、１２ｂの各々の圧縮機要素１１が動作する角
速度は、用いられる歯車１６の減速比にしたがって、内
燃機関主駆動の角速度に対して一定比率である。普通に
は、後の方の圧縮機段１２ｂの圧縮機要素は、前の方の
圧縮機段１２ａの圧縮機要素１１より高い排出圧力を発
生するために高い角速度で動作する。
２ｂを組み入れている。１ないし１０以上の圧縮機段の
任意の数を直列に用いることができるが、図１にはたっ
た二つの圧縮機段１２ａ、１２ｂが示されている。図７
は、一つの圧縮機要素１１が流体をデイフューザ部１３
の中に排出する各圧縮機段１２の図を示している。ディ
フューザ部は圧縮機要素１１から出る流体の速度を小さ
くし、それによって作動流体の圧力を大きくするように
構成される。この明細書を通して用いられる圧縮機とい
う用語は、ポンプと圧縮機並びに作動流体を押しのける
すべての装置に当てはまる。図７は、他の回転形または
往復動形圧縮機などの任意の他の形式の周知の圧縮機要
素をこの出願に用いることができるが、遠心形圧縮機要
素１１を例示している。図１を参照すると、圧縮機段１
２ａ、１２ｂは、内燃機関主駆動機１４によって直接に
駆動される一連の歯車１６を介して駆動される。圧縮機
段１２ａ、１２ｂの各々の圧縮機要素１１が動作する角
速度は、用いられる歯車１６の減速比にしたがって、内
燃機関主駆動の角速度に対して一定比率である。普通に
は、後の方の圧縮機段１２ｂの圧縮機要素は、前の方の
圧縮機段１２ａの圧縮機要素１１より高い排出圧力を発
生するために高い角速度で動作する。
【００１０】内燃機関主駆動機においては、角速度は、
負荷のほかに周囲温度と周囲圧力によって影響される。
したがって、内燃機関主駆動機の角速度の時間に関する
変動を制限することが困難である。ディ−ゼル主駆動機
が多くの用途に対して信頼性と経済性が大きいために他
の内燃機関主駆動機より好まれる。
負荷のほかに周囲温度と周囲圧力によって影響される。
したがって、内燃機関主駆動機の角速度の時間に関する
変動を制限することが困難である。ディ−ゼル主駆動機
が多くの用途に対して信頼性と経済性が大きいために他
の内燃機関主駆動機より好まれる。
【００１１】吸気導管２２が吸気口２４に接続され、圧
縮機１０の初段１２ａに作動流体を供給する。入口弁２
６が吸気導管２２への流体流量を調整する。圧縮機１０
の性能はそれの入口条件によって変わる。したがって、
吸気導管内２２の流体圧力及び温度をそれぞれ検知する
ための位置に圧力センサまたはトランスデューサＰＴ１
及び温度センサまたはトランスデューサＴ１を置くのが
普通である。
縮機１０の初段１２ａに作動流体を供給する。入口弁２
６が吸気導管２２への流体流量を調整する。圧縮機１０
の性能はそれの入口条件によって変わる。したがって、
吸気導管内２２の流体圧力及び温度をそれぞれ検知する
ための位置に圧力センサまたはトランスデューサＰＴ１
及び温度センサまたはトランスデューサＴ１を置くのが
普通である。
【００１２】初段１２ａ及び第２段１２ｂは、中間段１
５を通じて直列に連絡している。中間冷却器１７と水分
分離器１９が二つの段の間を通過する作動流体の温度と
水分含有量を作動流体がさらに第２段の圧縮を受けるこ
とのできるに十分な状態に下げるために中間段導管の中
に配置されている。中間段温度センサまたはトランスデ
ューサＴ２が中間導管１５と流体連通している。最後
（この場合第２）の段１２ｂの排出口は、排出導管２８
と通じている。排出導管２８は、最後の圧縮機段１２ｂ
の排出口３０に接続する。排出口は後置冷却器３２及び
逆止め弁３４を介してタンク３６に流体連通している。
後置冷却器３２は、作動流体が圧縮機１０を出た後で作
動流体を調質する。逆止め弁３４は作動流体が一旦排出
導管２８からタンク３６ヘ通ると、戻り作動流体の通過
を制限するが、作動流体の排出導管２８からタンク３６
への通過に影響を与えてはならない。また吹出し弁３８
が排出導管２８と流体連通している。吹出し弁３８は、
圧縮機圧力比を所定の最大値を超えないように保つため
に圧縮された空気を大気へ出すのに用いられる。
５を通じて直列に連絡している。中間冷却器１７と水分
分離器１９が二つの段の間を通過する作動流体の温度と
水分含有量を作動流体がさらに第２段の圧縮を受けるこ
とのできるに十分な状態に下げるために中間段導管の中
に配置されている。中間段温度センサまたはトランスデ
ューサＴ２が中間導管１５と流体連通している。最後
（この場合第２）の段１２ｂの排出口は、排出導管２８
と通じている。排出導管２８は、最後の圧縮機段１２ｂ
の排出口３０に接続する。排出口は後置冷却器３２及び
逆止め弁３４を介してタンク３６に流体連通している。
後置冷却器３２は、作動流体が圧縮機１０を出た後で作
動流体を調質する。逆止め弁３４は作動流体が一旦排出
導管２８からタンク３６ヘ通ると、戻り作動流体の通過
を制限するが、作動流体の排出導管２８からタンク３６
への通過に影響を与えてはならない。また吹出し弁３８
が排出導管２８と流体連通している。吹出し弁３８は、
圧縮機圧力比を所定の最大値を超えないように保つため
に圧縮された空気を大気へ出すのに用いられる。
【００１３】供給管路４０がタンクと流体連通してい
る。供給弁４２が供給管路を通る流体の流量を制御して
いる。供給管路４０−供給弁４２組合せは、使用者がタ
ンク３６内に蓄えられた作動流体を利用できるように当
該技術で周知のようにして構成される。内燃機関主駆動
機１４の角速度は当該技術で公知の方法で燃料弁によっ
て調整される燃料管路４４を通る燃料の流量によって制
御される。理想的には、燃料管路を通って内燃機関主駆
動機１４へ行く流体と流量が多ければ多いほど、内燃機
関主駆動機１４の角速度が速くなり、それによって上述
の圧縮機段１２ａ、１２ｂの圧縮機要素１１の角速度が
速くなる。燃料弁４６の位置は、制御装置１８によって
直接に制御される。このようにして、圧縮機段１２ａ、
１２ｂの圧縮機要素１１の角速度（内燃機関主駆動機１
４の角速度も）は、以下に説明する圧縮機手段１０また
は内燃機関主駆動機１４の異なるセクションからの帰還
に基づいて制御装置１８からの直接入力信号によって制
御される。
る。供給弁４２が供給管路を通る流体の流量を制御して
いる。供給管路４０−供給弁４２組合せは、使用者がタ
ンク３６内に蓄えられた作動流体を利用できるように当
該技術で周知のようにして構成される。内燃機関主駆動
機１４の角速度は当該技術で公知の方法で燃料弁によっ
て調整される燃料管路４４を通る燃料の流量によって制
御される。理想的には、燃料管路を通って内燃機関主駆
動機１４へ行く流体と流量が多ければ多いほど、内燃機
関主駆動機１４の角速度が速くなり、それによって上述
の圧縮機段１２ａ、１２ｂの圧縮機要素１１の角速度が
速くなる。燃料弁４６の位置は、制御装置１８によって
直接に制御される。このようにして、圧縮機段１２ａ、
１２ｂの圧縮機要素１１の角速度（内燃機関主駆動機１
４の角速度も）は、以下に説明する圧縮機手段１０また
は内燃機関主駆動機１４の異なるセクションからの帰還
に基づいて制御装置１８からの直接入力信号によって制
御される。
【００１４】制御装置１８は、電子型のものであり、で
きればマイクロプロセッサまたはマイクロコンピュータ
ベースであるのがよい。この願書において用いることの
できるマイクロコンピュータがＩＮＴＥＬ ８０Ｃ１９
６（ＩＮＴＥＬはインテル・コーポレーションの商標で
ある）である。操作盤（インタフェース・パネル）２０
が操作員に設定値またはその他のパラータ基準を制御装
置１８に入力できるようにして制御装置１８に電子的に
接続されている。動作を簡単にするために、この実施例
の操作盤は、操作員に設定タンク圧力のための値を選択
できるようにし、制御装置１８は、以下に説明する圧縮
機の動作を所望の設定タンク圧力を非常に効率の良い方
法で達成するよう制御する。
きればマイクロプロセッサまたはマイクロコンピュータ
ベースであるのがよい。この願書において用いることの
できるマイクロコンピュータがＩＮＴＥＬ ８０Ｃ１９
６（ＩＮＴＥＬはインテル・コーポレーションの商標で
ある）である。操作盤（インタフェース・パネル）２０
が操作員に設定値またはその他のパラータ基準を制御装
置１８に入力できるようにして制御装置１８に電子的に
接続されている。動作を簡単にするために、この実施例
の操作盤は、操作員に設定タンク圧力のための値を選択
できるようにし、制御装置１８は、以下に説明する圧縮
機の動作を所望の設定タンク圧力を非常に効率の良い方
法で達成するよう制御する。
【００１５】いくつかの温度センサまたはトランスデュ
ーサが制御装置１８に入力を送る。これらの温度センサ
は、圧縮機に入る直前の作動流体の周囲温度を求める周
囲温度センサＴ１を含んでいる。中間段温度センサＴ２
が多重段の間の作動流体の温度を測定する（図１には二
つの段１２ａ、１２ｂしか示されていないが、直列に接
続された各追加の段にもう一つの中間段温度センサＴ２
が必要になる。）潤滑油温度センサＴ３が圧縮機の油だ
め（図示なし）の中の油の温度を検知する。エンジン冷
却材温度センサＴ４が主駆動機内の冷却流体の温度を測
定する。
ーサが制御装置１８に入力を送る。これらの温度センサ
は、圧縮機に入る直前の作動流体の周囲温度を求める周
囲温度センサＴ１を含んでいる。中間段温度センサＴ２
が多重段の間の作動流体の温度を測定する（図１には二
つの段１２ａ、１２ｂしか示されていないが、直列に接
続された各追加の段にもう一つの中間段温度センサＴ２
が必要になる。）潤滑油温度センサＴ３が圧縮機の油だ
め（図示なし）の中の油の温度を検知する。エンジン冷
却材温度センサＴ４が主駆動機内の冷却流体の温度を測
定する。
【００１６】制御装置１８に送られる出力を有し、異な
る圧力を求めるいくつかの圧力センサまたはトランスデ
ューサがある。これらには圧縮機によって検知される作
動流体の周囲温度を求める入口圧力センサＰＴ１があ
る。圧縮機排出圧力センサＰＴ２が圧縮機排出口３０に
おける作動流体の出力圧力を求める。タンク圧力センサ
ＰＴ３がタンク内に蓄えられた作動流体の圧力を検知す
る。
る圧力を求めるいくつかの圧力センサまたはトランスデ
ューサがある。これらには圧縮機によって検知される作
動流体の周囲温度を求める入口圧力センサＰＴ１があ
る。圧縮機排出圧力センサＰＴ２が圧縮機排出口３０に
おける作動流体の出力圧力を求める。タンク圧力センサ
ＰＴ３がタンク内に蓄えられた作動流体の圧力を検知す
る。
【００１７】主駆動機１４の角速度を求める主駆動機速
度センサＳがある。内燃機関主駆動機１４と遠心羽根車
１１の間の角速度の比が各段１２ａ、１２ｂに対して一
定なので（内燃機関主駆動機１４の角度の如何にかかわ
らず）、各段の角速度を主駆動機速度センサＳによって
指示される内燃機関主駆動機１４の角速度から計算でき
る。
度センサＳがある。内燃機関主駆動機１４と遠心羽根車
１１の間の角速度の比が各段１２ａ、１２ｂに対して一
定なので（内燃機関主駆動機１４の角度の如何にかかわ
らず）、各段の角速度を主駆動機速度センサＳによって
指示される内燃機関主駆動機１４の角速度から計算でき
る。
【００１８】制御装置１８が圧縮機手段１０による作動
流体の圧縮を制御するために利用できる機構は、燃料弁
４６の制御、入口弁２６の制御及び吹出し弁３８の制御
を含んでいる。燃料弁４６が内燃機関主駆動機１４と圧
縮機１０の動作のこのような密な制御をするので、本発
明の制御論理は、燃料弁４６の位置決めと特に関係があ
る。
流体の圧縮を制御するために利用できる機構は、燃料弁
４６の制御、入口弁２６の制御及び吹出し弁３８の制御
を含んでいる。燃料弁４６が内燃機関主駆動機１４と圧
縮機１０の動作のこのような密な制御をするので、本発
明の制御論理は、燃料弁４６の位置決めと特に関係があ
る。
【００１９】圧縮機１１の角速度を制御する論理は、タ
ンク３６におけるそのような所望の圧力の場合、内燃機
関主駆動機を作動できる速度の範囲があるという前提に
大いに基づいている。この範囲の高い方の端は、圧縮機
が必要以上の流体を作ろうとしており、関連の機械的損
失が高くなっているので圧縮機の非効率的使用法を表し
ている。従来の内燃機関主駆動機を変化する周囲温度と
周囲圧力（これらは変動することがあるので）に関係く
角速度の最も効率的な値でまたはその近くで一定に動作
するように制御するときに困難が生ずる。本発明は、卓
越入口条件を考慮して所望の圧力と流量を維持できる最
小角速度で圧縮機を作動することによって効率を最大に
する装置を提供する。
ンク３６におけるそのような所望の圧力の場合、内燃機
関主駆動機を作動できる速度の範囲があるという前提に
大いに基づいている。この範囲の高い方の端は、圧縮機
が必要以上の流体を作ろうとしており、関連の機械的損
失が高くなっているので圧縮機の非効率的使用法を表し
ている。従来の内燃機関主駆動機を変化する周囲温度と
周囲圧力（これらは変動することがあるので）に関係く
角速度の最も効率的な値でまたはその近くで一定に動作
するように制御するときに困難が生ずる。本発明は、卓
越入口条件を考慮して所望の圧力と流量を維持できる最
小角速度で圧縮機を作動することによって効率を最大に
する装置を提供する。
【００２０】入口弁２６及び吹出し弁３８を制御すると
きに制御装置１８によって利用される論理は、この開示
の後の部分で詳述する。これらの論理部分は、燃料弁４
６を制御するときに用いられる論理からの機関を利用す
る。
きに制御装置１８によって利用される論理は、この開示
の後の部分で詳述する。これらの論理部分は、燃料弁４
６を制御するときに用いられる論理からの機関を利用す
る。
【００２１】制御装置１８は操作員または制御装置１８
の動作によって選択される９の異なるモードにおいて圧
縮機を作動できる。圧縮機１０及び内燃機関主駆動機の
動作のモードは、インタフエース・パネルを通るユーザ
入力を介して制御ループ（図４、５及び６）の論理に挿
入されている。第１モードは、主駆動機及び圧縮機とも
にオフ状態にあるということである。第２モードは、制
御装置のパワがオンであるが機械が動作していないこと
である。モード３は、内燃機関主駆動機に対する始動モ
ードである。モード４は、圧縮機がほとんど空気を送っ
ていない間のエンジンに対する低アイドル制御である。
モード５は、入口弁及び吹出し弁の制御ループを動作さ
せながら、内燃機関主駆動機の速度を大きくし圧縮機に
負荷をかける初期負荷モードである。モード６は、圧縮
機が無負荷状態にあるが、主駆動機が普通の動作速度に
なっているとき用いられる。
の動作によって選択される９の異なるモードにおいて圧
縮機を作動できる。圧縮機１０及び内燃機関主駆動機の
動作のモードは、インタフエース・パネルを通るユーザ
入力を介して制御ループ（図４、５及び６）の論理に挿
入されている。第１モードは、主駆動機及び圧縮機とも
にオフ状態にあるということである。第２モードは、制
御装置のパワがオンであるが機械が動作していないこと
である。モード３は、内燃機関主駆動機に対する始動モ
ードである。モード４は、圧縮機がほとんど空気を送っ
ていない間のエンジンに対する低アイドル制御である。
モード５は、入口弁及び吹出し弁の制御ループを動作さ
せながら、内燃機関主駆動機の速度を大きくし圧縮機に
負荷をかける初期負荷モードである。モード６は、圧縮
機が無負荷状態にあるが、主駆動機が普通の動作速度に
なっているとき用いられる。
【００２２】モード７は、モード７−Ａとモード７−Ｂ
からなる二つの部分を備えている。モード７−Ａは、圧
力制御を入口弁２６の調整によって達成して、圧縮機が
選択された排出圧力で空気を送っておりエンジンが一定
速度で動いている正常な動作モードである。モード７−
Ｂは、主駆動機が正規の運転速度で動作している状態で
設定値圧力が達成できないとき入れられる増速モードで
ある。モード７−Ｂは、設定圧力がタンク３６で達成さ
れるか圧縮機がそれの最大動作速度に達するまで内燃機
関主駆動機を加速することによって圧縮機の速度を漸増
的に大きくする。モード８は、入口弁を広く開いておい
て排出圧力を吹出し弁によって制御する試験目的のため
の定速度モードである。モード９は、主駆動機を停止状
態に減速させる結果になるすべての特定の警報による運
転停止状態である。
からなる二つの部分を備えている。モード７−Ａは、圧
力制御を入口弁２６の調整によって達成して、圧縮機が
選択された排出圧力で空気を送っておりエンジンが一定
速度で動いている正常な動作モードである。モード７−
Ｂは、主駆動機が正規の運転速度で動作している状態で
設定値圧力が達成できないとき入れられる増速モードで
ある。モード７−Ｂは、設定圧力がタンク３６で達成さ
れるか圧縮機がそれの最大動作速度に達するまで内燃機
関主駆動機を加速することによって圧縮機の速度を漸増
的に大きくする。モード８は、入口弁を広く開いておい
て排出圧力を吹出し弁によって制御する試験目的のため
の定速度モードである。モード９は、主駆動機を停止状
態に減速させる結果になるすべての特定の警報による運
転停止状態である。
【００２３】制御装置１８は、図２〜６及び図８に流量
図になっている論理を用いて圧縮機の動作を制御する。
図２は、４ステップを含む主ループ１００を示してい
る。主プログラムのステップは、操作盤走査ステップ１
１０、被要求データ表示（テップ１１０から）ステップ
１１２、警報限界検査及び運転停止ステップ１１４及び
論理制御機能処理ステップ１１６である。制御装置は、
主ループを繰り返し実行する。主ループの実行は、２５
ミリ秒毎に図３に示されている２５ミリ秒割り込みルー
プによって割り込まれる。２５ミリ秒ループの動作は後
で説明する。
図になっている論理を用いて圧縮機の動作を制御する。
図２は、４ステップを含む主ループ１００を示してい
る。主プログラムのステップは、操作盤走査ステップ１
１０、被要求データ表示（テップ１１０から）ステップ
１１２、警報限界検査及び運転停止ステップ１１４及び
論理制御機能処理ステップ１１６である。制御装置は、
主ループを繰り返し実行する。主ループの実行は、２５
ミリ秒毎に図３に示されている２５ミリ秒割り込みルー
プによって割り込まれる。２５ミリ秒ループの動作は後
で説明する。
【００２４】操作盤走査ステップ１１０は操作盤２０か
らの入力に対して操作盤を走査する。可能な入力は、ス
タート、ストップ、ロード、アンロード圧縮機機能、圧
縮機排出圧力（設定圧力）を含む所望の動作パラメータ
及び圧縮機が向けられようとしている動作の形式であ
る。操作盤は、普通は、ＬＣＤ表示装置を備え、入力情
報は、当該技術において周知であるスクロール型入力か
ら選択できる。
らの入力に対して操作盤を走査する。可能な入力は、ス
タート、ストップ、ロード、アンロード圧縮機機能、圧
縮機排出圧力（設定圧力）を含む所望の動作パラメータ
及び圧縮機が向けられようとしている動作の形式であ
る。操作盤は、普通は、ＬＣＤ表示装置を備え、入力情
報は、当該技術において周知であるスクロール型入力か
ら選択できる。
【００２５】被要求データ表示ステップ１１２は、操作
盤走査ステップ１１０から選択されるデータを表示す
る。データは、操作盤２０上に現れる。現れるデータ
は、操作盤から直接に選択されるものであってもよい
し、または当該技術で周知のように二、三の関数の値を
表示してもよい。
盤走査ステップ１１０から選択されるデータを表示す
る。データは、操作盤２０上に現れる。現れるデータ
は、操作盤から直接に選択されるものであってもよい
し、または当該技術で周知のように二、三の関数の値を
表示してもよい。
【００２６】警報限界検査及び運転停止ステップ１１４
は、圧力、温度及び速度のトランスデューサ（この明細
書に記載されない機能を行うトランスデューサを含む）
の値を検査し、それらの値のどれかが圧縮機を危険な状
態に置くに十分であるかどうかを決める。
は、圧力、温度及び速度のトランスデューサ（この明細
書に記載されない機能を行うトランスデューサを含む）
の値を検査し、それらの値のどれかが圧縮機を危険な状
態に置くに十分であるかどうかを決める。
【００２７】図３に示された２５ミリ秒割り込みループ
１２０は、４ステップ、すなわち、全センサ走査ステッ
プ１２２、主駆動機制御ループ１２４、入口弁制御ルー
プ１２６及び吹出し弁制御ループステップ１２８を含ん
でいる。あとの方の３ステップの論理は、それぞれ図
４、５及び６に示されており、後で説明する。
１２０は、４ステップ、すなわち、全センサ走査ステッ
プ１２２、主駆動機制御ループ１２４、入口弁制御ルー
プ１２６及び吹出し弁制御ループステップ１２８を含ん
でいる。あとの方の３ステップの論理は、それぞれ図
４、５及び６に示されており、後で説明する。
【００２８】全センサ走査ステップ１２２は、周囲温度
センサＴ１、中間段温度センサＴ２、潤滑油温度センサ
Ｔ３及び帰還冷却材温度センサＴ４の読みを走査する。
全センサ走査ステップは、また、主駆動機角速度センサ
Ｓのほかに入口圧力センサＰＴ１、排出圧力センサＰＴ
２及びタンク圧力センサＰＴ３の圧力を検知する。
センサＴ１、中間段温度センサＴ２、潤滑油温度センサ
Ｔ３及び帰還冷却材温度センサＴ４の読みを走査する。
全センサ走査ステップは、また、主駆動機角速度センサ
Ｓのほかに入口圧力センサＰＴ１、排出圧力センサＰＴ
２及びタンク圧力センサＰＴ３の圧力を検知する。
【００２９】全センサ走査ステップ１２２はまた、運転
停止条件を検査するために装置（図示されていないが当
該技術において周知である。）内の他の圧力、温度及び
流体水準のトランスデューサの読みをも走査する。全セ
ンサ走査ステップ１２２は検査された臨界パラメータ
（温度センサＴ１、Ｔ２、Ｔ３またはＴ４、圧力センサ
Ｔ１、ＰＴ２またはＰＴ３及び速度センサＳ、並びに図
示してない他のセンサ）のどれかが所定の許容限界の範
囲外に入る場合、圧縮機を遮断するための命令を含む。
停止条件を検査するために装置（図示されていないが当
該技術において周知である。）内の他の圧力、温度及び
流体水準のトランスデューサの読みをも走査する。全セ
ンサ走査ステップ１２２は検査された臨界パラメータ
（温度センサＴ１、Ｔ２、Ｔ３またはＴ４、圧力センサ
Ｔ１、ＰＴ２またはＰＴ３及び速度センサＳ、並びに図
示してない他のセンサ）のどれかが所定の許容限界の範
囲外に入る場合、圧縮機を遮断するための命令を含む。
【００３０】．全センサ走査ステップ１２２は、どれか
の温度または圧力トランスデューサが信頼できない読み
を与えているかどうかを特定のトランスデューサが検知
しそうにない所定の限界の範囲外の読みを与えることに
よって検査する。たとえば、吹出し弁３８が閉じられ、
入口弁２６が開いており、内燃機関主駆動機１４が比較
的高い回転速度で動作しているときは、排出口圧力セン
サＰＴ２へかなりの流体圧力が加わっているはずであ
る。排出口圧力センサＰＴ２から制御装置１８へのこれ
らの条件のもとの実際の信号がゼロに近い圧力または圧
縮機が発生できるずっと高い圧力のいずれかを示す場
合、その圧力トランスデューサが信頼できない指示を与
えているということを信じる理由がある。これらの条件
のもとでは、全センサ走査ステップ１２２に含まれる論
理を用いて制御装置は、（センサが臨界的のものであれ
ば）圧縮機を運転停止し、操作盤２０を介してその要素
が不適当に作動していることを指示する。さもなけれ
ば、制御装置は、圧縮機の動作を続けて操作盤２０上に
機能不良をさ表示する。各圧力センサ、温度センサまた
は速度センサからの不正確な指示か制御装置１８及び操
作盤２０によつて類似の応答をもたらす。
の温度または圧力トランスデューサが信頼できない読み
を与えているかどうかを特定のトランスデューサが検知
しそうにない所定の限界の範囲外の読みを与えることに
よって検査する。たとえば、吹出し弁３８が閉じられ、
入口弁２６が開いており、内燃機関主駆動機１４が比較
的高い回転速度で動作しているときは、排出口圧力セン
サＰＴ２へかなりの流体圧力が加わっているはずであ
る。排出口圧力センサＰＴ２から制御装置１８へのこれ
らの条件のもとの実際の信号がゼロに近い圧力または圧
縮機が発生できるずっと高い圧力のいずれかを示す場
合、その圧力トランスデューサが信頼できない指示を与
えているということを信じる理由がある。これらの条件
のもとでは、全センサ走査ステップ１２２に含まれる論
理を用いて制御装置は、（センサが臨界的のものであれ
ば）圧縮機を運転停止し、操作盤２０を介してその要素
が不適当に作動していることを指示する。さもなけれ
ば、制御装置は、圧縮機の動作を続けて操作盤２０上に
機能不良をさ表示する。各圧力センサ、温度センサまた
は速度センサからの不正確な指示か制御装置１８及び操
作盤２０によつて類似の応答をもたらす。
【００３１】制御ループ ３制御ループ（主駆動制御ループ１２４、入口弁制ルー
プ１２６及び吹出し弁制御レープ１２８、これらは図
４、５及び６にそれぞれ示されている）は、制御装置１
８が圧縮機１０の設定タンク圧力の効率的発生を制御す
るときに用いる論理を含んでいる。主駆動機制御ループ
１２４は、内燃機関主駆動機１４がそれの最小角速度で
またはその近くで動作でき、なお設定タンク圧力を発生
できるように内燃機関主駆動機１４の速度を制御する。
入口弁制御ループ１２６は、圧縮機をロードまたはアン
ロードするのに必要な入口弁２６の位置を制御または調
整する。吹出し弁制御ループ１２８は、排出口（及びタ
ンク）の圧力を精密に制御するように吹出し弁３８の位
置を制御または調整し、周知のサージの発生またはそれ
からの回復を制御する。
プ１２６及び吹出し弁制御レープ１２８、これらは図
４、５及び６にそれぞれ示されている）は、制御装置１
８が圧縮機１０の設定タンク圧力の効率的発生を制御す
るときに用いる論理を含んでいる。主駆動機制御ループ
１２４は、内燃機関主駆動機１４がそれの最小角速度で
またはその近くで動作でき、なお設定タンク圧力を発生
できるように内燃機関主駆動機１４の速度を制御する。
入口弁制御ループ１２６は、圧縮機をロードまたはアン
ロードするのに必要な入口弁２６の位置を制御または調
整する。吹出し弁制御ループ１２８は、排出口（及びタ
ンク）の圧力を精密に制御するように吹出し弁３８の位
置を制御または調整し、周知のサージの発生またはそれ
からの回復を制御する。
【００３２】主駆動機制御ループ１２４は、７ステップ
と一つの判断を含んでいる。７ステップは、設定速度判
定ステップ２００、圧力誤差について進み後れの遂行ス
テップ２０６、圧力比誤差のの速度誤差への変換ステッ
プ２０８、実際の圧縮機速度の取得ステップ２１２、速
度誤差計算ステップ２１４、ＰＩＤ制御機能遂行ステッ
プ２１６及び出力の燃料制御弁への更新ステップ２１８
である。一つの判断は、モード＝７ｂかどうかの判断２
０４である。
と一つの判断を含んでいる。７ステップは、設定速度判
定ステップ２００、圧力誤差について進み後れの遂行ス
テップ２０６、圧力比誤差のの速度誤差への変換ステッ
プ２０８、実際の圧縮機速度の取得ステップ２１２、速
度誤差計算ステップ２１４、ＰＩＤ制御機能遂行ステッ
プ２１６及び出力の燃料制御弁への更新ステップ２１８
である。一つの判断は、モード＝７ｂかどうかの判断２
０４である。
【００３３】主駆動機制御ループ１２４は四つの部分を
含んでいる。第１部分は、設定速度判定ステップ２００
を含む動作パラータ部分２１１である。第２部分は、圧
力比誤差について進み後れの遂行ステップ２０６及び圧
力比誤差の速度誤差への変換ステップ２０８を含む圧力
部分２１３である。第３部分は、実際の圧縮速度取得ス
テップ２１２及び速度誤差計算ステップ２１４を含む速
度誤差部分２１５である。第４部分は、ＰＩＤ制御機能
遂行ステップ２１６及び燃料制御弁への出力更新ステッ
プ２１８を含む速度調節部分である。設定速度判定ステ
ップ２００は内燃機関主駆動機が動作でき、なお操作盤
２０で使用者によって選択される設定タンク圧力を圧縮
機が送ることができるように原動力を与えることのでき
る最小角速度を計算する。設定速度判定ステップ２００
は、周囲圧力センサＰＴ１及び周囲温度センサＴ１から
データを受けて５分毎に約１回設定速度を判定する。
含んでいる。第１部分は、設定速度判定ステップ２００
を含む動作パラータ部分２１１である。第２部分は、圧
力比誤差について進み後れの遂行ステップ２０６及び圧
力比誤差の速度誤差への変換ステップ２０８を含む圧力
部分２１３である。第３部分は、実際の圧縮速度取得ス
テップ２１２及び速度誤差計算ステップ２１４を含む速
度誤差部分２１５である。第４部分は、ＰＩＤ制御機能
遂行ステップ２１６及び燃料制御弁への出力更新ステッ
プ２１８を含む速度調節部分である。設定速度判定ステ
ップ２００は内燃機関主駆動機が動作でき、なお操作盤
２０で使用者によって選択される設定タンク圧力を圧縮
機が送ることができるように原動力を与えることのでき
る最小角速度を計算する。設定速度判定ステップ２００
は、周囲圧力センサＰＴ１及び周囲温度センサＴ１から
データを受けて５分毎に約１回設定速度を判定する。
【００３４】内燃機関主駆動機の設定速度は動作のモー
ドに基づいて変わる。たとえば、モード４において、設
定速度は遊び速度に設定される。内燃機関主駆動機がモ
ード７ａで動作しているとき、設定速度（ＧＩＳＥＴ）
は以下のように計算れれる。 Ｇ１ＳＥＴ＝ＭＡＸ［ＭＩＮ（Ｇ１ＨＰ、ＧＦＬＯ
Ｗ）、ＧＳＵＲＧＥ］ ここで Ｇ１ＳＥＴ＝設定速度 Ｇ１ＨＰ＝必要なエンジン馬力が定格エンジン馬力の所
定の百分率に等しいときの速度 ＧＦＬＯＷ＝吐出し圧縮機流量が定格流量に等しいとき
の速度 ＧＳＵＲＧＥ＝適当なサージマージンが維持される最小
速度。ＧＳＵＲＧＥは、遠心圧縮機とポンプに適用でき
るだけである。この制御方式が内燃機関駆動機によって
駆動さる非遠心圧縮機またはポンに適用されるとき、こ
れと以下の式のＧＳＵＲＧＥ部分は省略される。
ドに基づいて変わる。たとえば、モード４において、設
定速度は遊び速度に設定される。内燃機関主駆動機がモ
ード７ａで動作しているとき、設定速度（ＧＩＳＥＴ）
は以下のように計算れれる。 Ｇ１ＳＥＴ＝ＭＡＸ［ＭＩＮ（Ｇ１ＨＰ、ＧＦＬＯ
Ｗ）、ＧＳＵＲＧＥ］ ここで Ｇ１ＳＥＴ＝設定速度 Ｇ１ＨＰ＝必要なエンジン馬力が定格エンジン馬力の所
定の百分率に等しいときの速度 ＧＦＬＯＷ＝吐出し圧縮機流量が定格流量に等しいとき
の速度 ＧＳＵＲＧＥ＝適当なサージマージンが維持される最小
速度。ＧＳＵＲＧＥは、遠心圧縮機とポンプに適用でき
るだけである。この制御方式が内燃機関駆動機によって
駆動さる非遠心圧縮機またはポンに適用されるとき、こ
れと以下の式のＧＳＵＲＧＥ部分は省略される。
【００３５】上の式及び図８において指摘されたよう
に、設定速度判定（Ｇ１ＳＥＴ）ステップ２００はＧ１
ＨＰ判定ステップ３５０、ＧＦＬＯＷ判定ステップ３５
２及びＧＳＵＲＧＥ判定ステッブ３５４（以下に記載さ
れるように判定される）からの結果を利用する。最小値
とＧＳＵＲＧＥの最大値は判断３５８と３６０によって
判定され、適当な値はステップ３６２、３６４または３
６６に例示されるＧ１ＳＥＴに等しくされる。
に、設定速度判定（Ｇ１ＳＥＴ）ステップ２００はＧ１
ＨＰ判定ステップ３５０、ＧＦＬＯＷ判定ステップ３５
２及びＧＳＵＲＧＥ判定ステッブ３５４（以下に記載さ
れるように判定される）からの結果を利用する。最小値
とＧＳＵＲＧＥの最大値は判断３５８と３６０によって
判定され、適当な値はステップ３６２、３６４または３
６６に例示されるＧ１ＳＥＴに等しくされる。
【００３６】Ｇ１ＨＰ、ＧＦＬＯＷ及びＧＳＵＲＧＥは
周囲温度、周囲圧力及び設定圧力の特定関数である。Ｇ
ＦＬＯＷ及びＧ１ＨＰは周囲圧力、周囲温度及び設定圧
力の異なる値における圧縮機装置の性能解析の結果を直
線的に内挿することによって求められる。一般に、 Ｇ１ＨＰ＝Ａ＋ＢｘＴ１、 および ＧＦＬＩＷ＝Ｃ＋ＤｘＴ１、 ここで、Ｔ１＝圧縮機入口温度、ランキン度（Ｔ１から
測定される）。
周囲温度、周囲圧力及び設定圧力の特定関数である。Ｇ
ＦＬＯＷ及びＧ１ＨＰは周囲圧力、周囲温度及び設定圧
力の異なる値における圧縮機装置の性能解析の結果を直
線的に内挿することによって求められる。一般に、 Ｇ１ＨＰ＝Ａ＋ＢｘＴ１、 および ＧＦＬＩＷ＝Ｃ＋ＤｘＴ１、 ここで、Ｔ１＝圧縮機入口温度、ランキン度（Ｔ１から
測定される）。
【００３７】Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、周囲温度及び圧縮機
１０と内燃機関主駆動機１４の特性によって変わる（Ｇ
ＳＵＲＧＥをするよう）性能解析から定められる設定圧
力の線形関数である。ＧＳＵＲＧＥは遠心圧縮機に対す
るサージ対修正速度における圧力比からなる実験的に導
出されたサージ線データ（図示されていないが当該技術
において周知）から判定される。
１０と内燃機関主駆動機１４の特性によって変わる（Ｇ
ＳＵＲＧＥをするよう）性能解析から定められる設定圧
力の線形関数である。ＧＳＵＲＧＥは遠心圧縮機に対す
るサージ対修正速度における圧力比からなる実験的に導
出されたサージ線データ（図示されていないが当該技術
において周知）から判定される。
【００３８】 ＧＳＵＲＧＥ＝ＦＣｘ平方根（Ｔ１／Ｚ）ｘＧＣ、 ここで、Ｚ＝Ａ一定 ＦＣ＝サージマージン係数、一般に１．０８以上 及び ＧＣ＝サージが必要な圧力比（ＲＥＱＤ−ＰＲ）で起こ
る修正速度 ＲＥＱＤ−ＰＲ＝必要な圧力比＝（ＰＳＥＴ＋ＤＰ２）
ＰＴ１、 ここで、 ＰＳＥＴ＝設定タンク圧力、 Ｄ０２＝排出導管圧力降下（ＰＴ３とＰＴ２の間測定
差）、 及び ＰＴ１＝圧縮機入口における周囲温度（ＰＴ１から測定
される）。
る修正速度 ＲＥＱＤ−ＰＲ＝必要な圧力比＝（ＰＳＥＴ＋ＤＰ２）
ＰＴ１、 ここで、 ＰＳＥＴ＝設定タンク圧力、 Ｄ０２＝排出導管圧力降下（ＰＴ３とＰＴ２の間測定
差）、 及び ＰＴ１＝圧縮機入口における周囲温度（ＰＴ１から測定
される）。
【００３９】圧力部分２１３は、圧力比誤差について進
み遅れ遂行ステップ２０６及びを含んでいる。圧力誤差
について進み遅れ遂行ステップ２０６は、当該技術にお
いて周知の標準補償である。圧力比誤差の速度誤差への
変換ステップ２０８は、ステップ２０６から決められる
圧力比誤差に基づいて内燃機関主駆動機１４がタンク圧
力を設定値に保つために加速されるべきか減速されるべ
きかどうかを判定する。 速度誤差部分２１５におい
て、実際の圧縮機速度取得ステップ２１２は内燃機関主
駆動機角速度センサＳによって指示される内燃機関主駆
動機１４の実際の角速度を定める。ステップ２１４はス
テップ２００からの設定値に基づいて速度誤差を計算す
る。
み遅れ遂行ステップ２０６及びを含んでいる。圧力誤差
について進み遅れ遂行ステップ２０６は、当該技術にお
いて周知の標準補償である。圧力比誤差の速度誤差への
変換ステップ２０８は、ステップ２０６から決められる
圧力比誤差に基づいて内燃機関主駆動機１４がタンク圧
力を設定値に保つために加速されるべきか減速されるべ
きかどうかを判定する。 速度誤差部分２１５におい
て、実際の圧縮機速度取得ステップ２１２は内燃機関主
駆動機角速度センサＳによって指示される内燃機関主駆
動機１４の実際の角速度を定める。ステップ２１４はス
テップ２００からの設定値に基づいて速度誤差を計算す
る。
【００４０】速度調節部分２１７において、速度誤差は
ＰＩＤ（比例積分微分）制御機能遂行ステップ２１６送
られる。ＰＩＤ制御機能は当該技術で周知の方法で速度
誤差を小さくするよう燃料弁の位置変化を計算する。Ｐ
ＩＤ制御機能を適切に記載する用語が燃料弁の調整であ
る。燃料弁への出力更新ステップ２１８は燃料弁４６を
ステップ２１６から決められる所望の量に調整するため
に制御装置１８からの信号を加える。
ＰＩＤ（比例積分微分）制御機能遂行ステップ２１６送
られる。ＰＩＤ制御機能は当該技術で周知の方法で速度
誤差を小さくするよう燃料弁の位置変化を計算する。Ｐ
ＩＤ制御機能を適切に記載する用語が燃料弁の調整であ
る。燃料弁への出力更新ステップ２１８は燃料弁４６を
ステップ２１６から決められる所望の量に調整するため
に制御装置１８からの信号を加える。
【００４１】図５は、７ステップと２判断を含む入口弁
制御ループ１２６を示している。７ステップは、設定タ
ンク圧力（ＰＴ３）取得ステップ２５０、現在の装置圧
力取得ステップ２５４、圧力誤差計算ステップ２５６、
ＰＩ制御機能遂行ステップ２５８、入口弁への位置信号
更新ステップ２６０、入口弁閉鎖ステップ２６２及び入
口弁開放ステップ２６８である。
制御ループ１２６を示している。７ステップは、設定タ
ンク圧力（ＰＴ３）取得ステップ２５０、現在の装置圧
力取得ステップ２５４、圧力誤差計算ステップ２５６、
ＰＩ制御機能遂行ステップ２５８、入口弁への位置信号
更新ステップ２６０、入口弁閉鎖ステップ２６２及び入
口弁開放ステップ２６８である。
【００４２】入口弁制御ループ１２６は、圧縮機がどの
モードで作動されているかにしたがって入口弁の位置決
めを可能にする。設定タンク圧力取得ステップ２５０
は、操作盤２０上で使用者によって設定される設定タン
ク圧力を得る。設定タンク圧力は、上述のように、ステ
ップ２００において設定速度を得るときに用いられる。
現在の装置圧力取得ステップ２５４は、圧力センサまた
はトランスジューサＰＴ１、ＰＴ２及びＰＴ３すべての
圧力の値を、最初と最後のものだけが入口弁制御ループ
１２６の動作に必要であってさえ、定める。全入口弁制
御ループ論理は、ステップ２５０及び２５４の情報に基
づいて行われることかできる。正常な条件のもとでは、
制御装置は、装置をモード７ａで作動する。この場合に
は、ＰＩ制御機能遂行ステップ２５８は、入口弁の制御
信号の変化を計算するために実行される。次に、入口弁
への位置信号更新ステップ２６０は、入口弁の位置を調
節するために行われる。
モードで作動されているかにしたがって入口弁の位置決
めを可能にする。設定タンク圧力取得ステップ２５０
は、操作盤２０上で使用者によって設定される設定タン
ク圧力を得る。設定タンク圧力は、上述のように、ステ
ップ２００において設定速度を得るときに用いられる。
現在の装置圧力取得ステップ２５４は、圧力センサまた
はトランスジューサＰＴ１、ＰＴ２及びＰＴ３すべての
圧力の値を、最初と最後のものだけが入口弁制御ループ
１２６の動作に必要であってさえ、定める。全入口弁制
御ループ論理は、ステップ２５０及び２５４の情報に基
づいて行われることかできる。正常な条件のもとでは、
制御装置は、装置をモード７ａで作動する。この場合に
は、ＰＩ制御機能遂行ステップ２５８は、入口弁の制御
信号の変化を計算するために実行される。次に、入口弁
への位置信号更新ステップ２６０は、入口弁の位置を調
節するために行われる。
【００４３】設定圧力をモード７ａで達成できなけれ
ば、制御装置はモード７ｂに切り替わり、増速すること
でそれを達成する。この場合には、モード５及び８にお
けるように、入口弁は入口弁開放ステップ２６８を行う
ことによって全開に保持される。 入口弁制御ループ１
２６に入るときのモードがモード３、４、６、または９
であれば、入口弁閉鎖ステップ２６２の論理を行うこと
になる。
ば、制御装置はモード７ｂに切り替わり、増速すること
でそれを達成する。この場合には、モード５及び８にお
けるように、入口弁は入口弁開放ステップ２６８を行う
ことによって全開に保持される。 入口弁制御ループ１
２６に入るときのモードがモード３、４、６、または９
であれば、入口弁閉鎖ステップ２６２の論理を行うこと
になる。
【００４４】吹出し弁制御ループは、圧力比（圧縮機排
出口圧力を圧縮機入口圧力で割ったものに等しいＰＴ２
／ＰＴ１として定義される）が周囲温度と主駆動機速度
の関数であるプログラム値、ＰＲｍａｘ、を超えないよ
うに圧力比を制御するように作用する。図６は、７ステ
ップを含む吹出し弁制御ル−プ１２８を示している。こ
れらは入口及び排出口圧力取得ステップ３００、圧力比
計算ステップ３０２、進み後れ機能のＰＲへの適用ステ
ップ３０４、ＰＲｍａｘ判定ステップ３０６、圧力比誤
差計算ステップ３０８、ＰＩ制御機能遂行ステップ３１
０及び吹出し弁への位置信号の更新ステップ３１２を含
んでいる。
出口圧力を圧縮機入口圧力で割ったものに等しいＰＴ２
／ＰＴ１として定義される）が周囲温度と主駆動機速度
の関数であるプログラム値、ＰＲｍａｘ、を超えないよ
うに圧力比を制御するように作用する。図６は、７ステ
ップを含む吹出し弁制御ル−プ１２８を示している。こ
れらは入口及び排出口圧力取得ステップ３００、圧力比
計算ステップ３０２、進み後れ機能のＰＲへの適用ステ
ップ３０４、ＰＲｍａｘ判定ステップ３０６、圧力比誤
差計算ステップ３０８、ＰＩ制御機能遂行ステップ３１
０及び吹出し弁への位置信号の更新ステップ３１２を含
んでいる。
【００４５】入口及び排出口圧力取得ステップ３００
は、圧縮機１２ａの初段１２ａへの入口圧力をＰＴ１か
ら得て、圧縮機の最終段１２ｂからの排出口圧力をＰＴ
２を介して求める。圧力比計算ステップ３０２は、出口
圧力を入口圧力（ステップ３００において得られた値か
ら）によって割ることによって圧力比を求める。
は、圧縮機１２ａの初段１２ａへの入口圧力をＰＴ１か
ら得て、圧縮機の最終段１２ｂからの排出口圧力をＰＴ
２を介して求める。圧力比計算ステップ３０２は、出口
圧力を入口圧力（ステップ３００において得られた値か
ら）によって割ることによって圧力比を求める。
【００４６】進み後れ機能のＰＲへの適用ステップ３０
４は、制御ループの応答速度を大きくするように圧力比
に補償を与える。ＰＲｍａｘ判定ステップ３０６は、当
該技術において周知の方法で周囲温度、周囲圧力及び内
燃機関主駆動機の速度を考慮してサージの開始を避ける
ために圧縮機をどちらの最大圧力比で運転できるかを決
める。圧力比誤差計算ステップ３０８は、実際の圧力比
と最大許容圧力比の間の誤差をステップ３０６において
得た値をステップ３０４で得た値から差し引くことによ
って計算する。ＰＩ制御機能遂行ステップ３１０は、ス
テップ３０８において得られた誤差の値を考慮して吹出
し弁が入るべき位置を定める。吹出し弁への位置信号の
更新ステップ３１２はステップ３１０において得られた
値に基づいて吹出し弁に信号を送る。
４は、制御ループの応答速度を大きくするように圧力比
に補償を与える。ＰＲｍａｘ判定ステップ３０６は、当
該技術において周知の方法で周囲温度、周囲圧力及び内
燃機関主駆動機の速度を考慮してサージの開始を避ける
ために圧縮機をどちらの最大圧力比で運転できるかを決
める。圧力比誤差計算ステップ３０８は、実際の圧力比
と最大許容圧力比の間の誤差をステップ３０６において
得た値をステップ３０４で得た値から差し引くことによ
って計算する。ＰＩ制御機能遂行ステップ３１０は、ス
テップ３０８において得られた誤差の値を考慮して吹出
し弁が入るべき位置を定める。吹出し弁への位置信号の
更新ステップ３１２はステップ３１０において得られた
値に基づいて吹出し弁に信号を送る。
【００４７】本発明を好ましい実施例にしたがって図示
して説明したが、特許請求の範囲に記載された発明から
それることなく他の変形及び変更形を作ることのできる
ことが認められる。
して説明したが、特許請求の範囲に記載された発明から
それることなく他の変形及び変更形を作ることのできる
ことが認められる。
【図１】 本発明の主駆動機を用いる遠心圧縮機のため
の制御装置と関連の接続部の実施例を示す略図である。
の制御装置と関連の接続部の実施例を示す略図である。
【図２】 制御装置に含まれる論理のための主ループの
１実施例の論理を含む流量図である。
１実施例の論理を含む流量図である。
【図３】 本発明の１実施例に含まれる割り込みシーケ
ンスの流量図である。
ンスの流量図である。
【図４】 本発明の１実施例に用いられる主駆動機制御
ループの流量図である。
ループの流量図である。
【図５】 本発明の１実施例に用いられる入口弁制御ル
ープの流量図である。
ープの流量図である。
【図６】 本発明の１実施例に用いられる吹出し弁制御
ループの流量図である。
ループの流量図である。
【図７】 遠心羽根車とデフューザ部分を組み入れた圧
縮機段の断面図である。
縮機段の断面図である。
【図８】 図４の設定速度判定ステップ２００の流量図
である。
である。
１０ 圧縮機 １４ 内燃機関主駆動機 １６ 歯車 １７ 中間冷却器 １８ 制御装置 １９ 水分分離器 ２０ 操作盤 ３２ 後置冷却器 ３６ タンク ＰＴ１〜ＰＴ３ 圧力センサ Ｔ１〜Ｔ４ 温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル ティー マーチン アメリカ合衆国ノースカロライナ州27012、 クレモンス、ラベンヒル コート 604 (72)発明者 ウイリアム エッチ ハーデン アメリカ合衆国ノースカロライナ州27055、 ヤドキンビル、ボックス 244、ルート １
Claims (31)
- 【請求項１】 少なくとも一つの圧縮機要素を備えてお
り、タンクの中へ排出されるべき作動流体を圧縮する圧
縮機手段と、 変動角速度で動作でき、原動機を圧縮機手段に加える主
駆動機手段と、 各圧縮機要素と主駆動機の間に配置され、圧縮機要素の
角速度を主駆動機手段の角速度で割ったものとして定義
された比率が一定のままであることを確実にする比率維
持手段と、 主駆動機手段と連通し、主駆動機手段への燃料の流量を
制御するために位置決めできる制御可能な燃料弁手段
と、 可変設定タンク圧力、周囲圧力及び周囲温度を含むパラ
メータの組み合わせに基づいて燃料弁手段を位置決めす
る制御装置手段を備え、主駆動機がタンクの実際の圧力
を設定タンク圧力に保つことのできる角速度で作動され
ることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 前記パラメータの組合せが可変設定タン
ク圧力とタンクにおける現在の圧力の間の差をさらに含
む請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記圧縮機手段が圧縮機排出口から出る
流体を一部分含む排出導管と、 前記排出導管に連通し前記導管から大気へ流体を通すこ
とができるようにする位置吹出し弁をさらに備える請求
項１に記載の装置。 - 【請求項４】 前記制御装置手段が位置吹出し弁手段の
位置決めもする請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】 前記圧縮機手段が圧縮機手段への流体の
流量を制御する加減入口手段をさらに含む請求項１に記
載の装置。 - 【請求項６】 前記制御手段が前記加減入口弁手段をも
位置決めする請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 前記装置がさらに、 前記圧縮機手段が圧縮機排出口から通過する流体を一部
分含む排出導管と、 前記排出導管に連通し前記導管から大気へ流体を通過で
きるようにする位置吹出し弁と、 前記圧縮機手段が圧縮機手段への流体の流量を制御する
加減入口弁手段と、を備え、前記吹出し弁手段の位置決
めが前記制御装置手段によって制御され、前記加減入口
弁手段の調節が前記制御装置手段によって制御されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項８】 前記制御装置手段の論理が吹出し弁手段
と入口弁手段の一方を設定タンク圧力とタンク内の現在
の圧力とに基づいて位置決めする燃料弁制御ループを含
む請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 前記制御装置手段が電子回路に基づいて
いる請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記制御装置手段がマイクロプロセッ
サベースである請求項９に記載の装置。 - 【請求項１１】 前記制御装置手段がさらに、 圧縮機が指定された期間動作していて、タンク内の流体
圧力が設定タンク圧力を達成しなかつたときタンク内の
流体圧力を増大する設定調節手段を備える請求項１に記
載の装置。 - 【請求項１２】 前記比率維持手段が歯車組合せを含む
請求項１に記載の装置。 - 【請求項１３】 与えられた可変設定タンク圧力の場
合、角速度が周囲圧力と周囲温度に基づいて決められる
請求項１に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記制御装置手段がまた主駆動機手段
の診断を行う請求項１に記載の装置。 - 【請求項１５】 前記主駆動機手段が内燃機関を動力と
している請求項１に記載の装置。 - 【請求項１６】 前記主駆動機手段がタンクの実際の圧
力を設定タンク圧力に保つことの可能な事実上最低角速
度で作動される請求項１に記載の装置。 - 【請求項１７】 圧縮機要素、吸気口及びタンクを有す
る圧縮機と、 前記圧縮機要素に回転可能に結合され前記圧縮機を駆動
する主駆動機手段と、 可変設定タンク圧力、周囲温度及び周囲圧力を含む１群
のパラータに基づいて前記主駆動機手段の角速度を制御
する制御装置手段と、 前記制御装置手段によって利用され、燃料弁制御ループ
を含む計算機論理と、 流量設定手段とを備え、 前記主駆動機手段の角速度と前記圧縮機要素の角速度が
常に一定の比率に保たれ、 前記主駆動機手段がタンク内の作動流体の実際の圧力を
設定タンク圧力に保つことが可能である角速度で作動さ
れ、 各設定タンク圧力の設定値ごとに、燃料弁制御ループが
主駆動機手段の角速度の明確な値を周囲温度と周囲圧力
に基づいて計算し、前記制御装置手段が前記主駆動機手
段の角速度を前記明確な値に基づいて調節することを特
徴とする装置。 - 【請求項１８】 前記計算機論理がさらに、吸気弁制御
ループと吹出し弁制御ループを備える請求項１７に記載
の装置。 - 【請求項１９】 前記計算機論理がさらに、使用者が前
記圧縮機が動作しようとしているモードを決める動作モ
ード手段を含み、前記吸気弁制御ループと前記吹出し弁
制御ループの論理が設定タンク圧力設定、タンクの実際
の圧力及び前記動作モード手段に基づいている請求項１
７に記載の装置。 - 【請求項２０】 前記制御装置手段が前記圧縮機と前記
主駆動機に診断機能を与える請求項１７に記載の装置。 - 【請求項２１】 使用者が設定タンク圧力設定を変更で
きるようにするインタフェース・パネル手段をさらに備
える請求項１７に記載の制御装置手段。 - 【請求項２２】 前記制御装置手段がマイクロプロセッ
サを備える請求項２１に記載の制御装置手段。 - 【請求項２３】 前記制御装置手段がマイクロコンピュ
ータを備える請求項２１に記載の制御装置手段。 - 【請求項２４】 前記主駆動機手段がタンクの実際の圧
力を設定タンク圧力に保つことの可能な事実上最低角速
度で作動される請求項１７に記載の装置。 - 【請求項２５】 前記主駆動機手段が内燃機関を動力と
している請求項１７に記載の装置。 - 【請求項２６】 圧縮機の角速度を主駆動機手段の角速
度で割った比率を一定の比率に保つ段階と、 主駆動機手段への燃料の流れを調整することによって主
駆動機手段の角速度を調節する段階と、 周囲温度、周囲圧力及び設定タンク圧力を検知する段階
と、 設定タンク圧力を達成するために主駆動機手段への所望
の流体の流量を計算する段階と、 前記流体流量を所望の流体流量に設定する段階を含む圧
縮機の角速度を制御する方法。 - 【請求項２７】 前記所望の流体流量が設定タンク圧力
を達成する事実上最低の流体流量である請求項２６に記
載の方法。 - 【請求項２８】 前記計算する段階がマイクロプロセッ
サを利用する請求項２６に記載の方法。 - 【請求項２９】 前記計算する段階がマイクロプロコン
ピュータを利用する請求項２６に記載の方法。 - 【請求項３０】 前記角速度を調節する段階がさらに、 Ｇ１ＨＰ値とＧＦＬＯＷ値を決める段階と、 Ｇ１ＨＰ値とＧＦＬＯＷ値の最小値を最小値として割り
当てる段階を含む請求項２６に記載の方法。 - 【請求項３１】 前記角速度を調節する段階がさらに、 ＧＳＵＲＧＥ値を決める段階と、 前記最小値と前記ＧＳＵＲＧＥ値を最大値として割り当
てる段階を含む請求項２６に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/881948 | 1992-05-12 | ||
| US07/881,948 US5224836A (en) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | Control system for prime driver of compressor and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0650268A true JPH0650268A (ja) | 1994-02-22 |
| JP2591898B2 JP2591898B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=25379547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5110662A Expired - Fee Related JP2591898B2 (ja) | 1992-05-12 | 1993-05-12 | 圧縮機の主駆動機の制御装置及び制御方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5224836A (ja) |
| EP (1) | EP0570114B1 (ja) |
| JP (1) | JP2591898B2 (ja) |
| DE (1) | DE69306301T2 (ja) |
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