(57)【要約】【課題】ガス供給装置のコスト低減や省スペース化を図ることができる制御装置及びこの制御装置を用いたガス供給装置を提供する。【解決手段】圧縮機５１の回転数をインバータ５５で制御し、圧縮機５１により圧縮されたガスを供給するガス供給装置５０において、圧縮機５１の吐出側のガス圧力を検出し、この検出したガス圧力に応じた値の信号をインバータ５５に出力すると共に、圧縮機５１の駆動／停止制御用の電気接点を備え、この接点を該信号に基づいてオン／オフする制御装置１０を設ける。そして、この制御装置１０が、該信号に基づいて、該接点をオンとしてインバータ５５により圧縮機５１の回転数を制御させ、ガス圧力が予め定めた閾値を超えた場合に該接点をオフに切り換えて圧縮機５１の駆動を停止させるようにした。【選択図】      図４
2005042562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス圧力を検出する検出手段と、
この検出手段が検出したガス圧力に応じた値の信号を出力する信号出力手段と、
外部機器制御用の接点を有し、この接点を前記信号に基づいてオン／オフする接点切換手段とを備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
圧縮機の回転数をインバータで制御し、該圧縮機により圧縮されたガスを供給するガス供給装置において、
前記圧縮機の吐出側のガス圧力を検出する検出手段と、この検出手段が検出したガス圧力に応じた値の信号を出力する信号出力手段と、前記圧縮機の駆動／停止制御用の接点を有し、この接点を前記信号に基づいてオン／オフする接点切換手段とを備える制御装置を設け、
この制御装置は、前記信号に基づいて、前記接点をオンとして前記インバータにより前記圧縮機の回転数を制御させ、前記ガス圧力が予め定めた閾値を超えた場合に前記接点をオフに切り換えて前記圧縮機の駆動を停止させることを特徴とするガス供給装置。
【請求項３】
圧縮機の回転数をインバータで制御し、該圧縮機により圧縮されたガスを供給するガス供給装置において、
前記圧縮機から吐出されたガスを前記圧縮機の吸込側に導くバイパス管と、このバイパス管に設けられたバイパス弁とを設けると共に、
前記圧縮機の吐出側のガス圧力を検出する検出手段と、この検出手段が検出したガス圧力に応じた値の信号を出力する信号出力手段と、前記バイパス弁の開／閉制御用の接点を有し、この接点を前記信号に基づいてオン／オフする接点切換手段とを備える制御装置を設け、
この制御装置は、前記信号に基づいて、前記接点をオフとして前記バイパス弁を閉じて前記インバータにより前記圧縮機の回転数を制御させると共に、前記ガス圧力が予め定めた閾値を超えた場合に前記接点をオフに切り換えて前記バイパス弁を開くことを特徴とするガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍機やガス圧送装置などのガス供給装置に用いられる制御装置及びガス供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、冷媒回路内で冷媒ガスを強制循環する冷凍機や、ガス消費機器にガスを圧送するガス圧送装置などのガス供給装置においては、ガス圧力を検出し、ガス圧力が設定値を超えたときに電気接点をオン／オフする圧力スイッチを用いて圧縮機の駆動／停止を制御するものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−７５８１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のガス供給装置は、圧力スイッチ以外に、圧縮機の回転数をインバータで制御するために、圧縮機の吐出圧力を検出する圧力センサや、圧力センサの検出結果に応じて圧縮機を制御するための制御装置を備えている。この種のガス供給装置において、圧力センサの省略化や制御装置の小型化を図ることができればコスト低減及び省スペース化に有利である。
【０００５】
そこで、本発明は、ガス供給装置のコスト低減や省スペース化を図ることができる制御装置及びこの制御装置を用いたガス供給装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、制御装置において、ガス圧力を検出する検出手段と、この検出手段が検出したガス圧力に応じた値の信号を出力する信号出力手段と、外部機器制御用の接点を有し、この接点を前記信号に基づいてオン／オフする接点切換手段とを備えることを特徴とする。この構成によれば、検出手段が検出したガス圧力に応じた値の信号を出力する一方、この信号に基づいて外部機器制御用の接点をオン／オフするので、圧力スイッチを用いることなく、圧縮機などの外部機器をオン／オフすることが可能となる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、圧縮機の回転数をインバータで制御し、該圧縮機により圧縮されたガスを供給するガス供給装置において、前記圧縮機の吐出側のガス圧力を検出する検出手段と、この検出手段が検出したガス圧力に応じた値の信号を出力する信号出力手段と、前記圧縮機の駆動／停止制御用の接点を有し、この接点を前記信号に基づいてオン／オフする接点切換手段とを備える制御装置を設け、この制御装置は、前記信号に基づいて、前記接点をオンとして前記インバータにより前記圧縮機の回転数を制御させ、前記ガス圧力が予め定めた閾値を超えた場合に前記接点をオフに切り換えて前記圧縮機の駆動を停止させることを特徴とする。この構成によれば、制御装置が、検出手段が検出したガス圧力に応じた値の信号に基づいて、圧縮機の駆動／停止制御用の接点をオンとして圧縮機の回転数を制御させ、ガス圧力が予め定めた閾値を超えた場合に該接点をオフに切り換えて圧縮機の駆動を停止させるので、圧力スイッチを用いることなく、圧縮機の駆動／停止を制御することが可能となる。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、圧縮機の回転数をインバータで制御し、該圧縮機により圧縮されたガスを供給するガス供給装置において、前記圧縮機から吐出されたガスを前記圧縮機の吸込側に導くバイパス管と、このバイパス管に設けられたバイパス弁とを設けると共に、前記圧縮機の吐出側のガス圧力を検出する検出手段と、この検出手段が検出したガス圧力に応じた値の信号を出力する信号出力手段と、前記バイパス弁の開／閉制御用の接点を有し、この接点を前記信号に基づいてオン／オフする接点切換手段とを備える制御装置を設け、この制御装置は、前記信号に基づいて、前記接点をオフとして前記バイパス弁を閉じて前記インバータにより前記圧縮機の回転数を制御させると共に、前記ガス圧力が予め定めた閾値を超えた場合に前記接点をオフに切り換えて前記バイパス弁を開くことを特徴とする。この構成によれば、制御装置が、検出手段が検出したガス圧力に応じた値の信号に基づいて、バイパス弁の開／閉制御用の接点をオフとしてバイパス弁を閉じて圧縮機の回転数を制御させる一方、ガス圧力が予め定めた閾値を超えた場合に接点をオフに切り換えてバイパス弁を開くので、圧力スイッチを用いることなく、バイパス弁の開／閉を制御することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
【００１０】
図１は本発明の制御装置に係る圧力スイッチ機能付き制御装置（以下、「制御装置」と表記する。）の正面図であり、図２は制御装置の右側面図である。また、図３は制御装置のパネルを開いたときの正面図であり、図４は制御装置の電気回路を示す図である。
【００１１】
この制御装置１０は、外装ケース１１内に圧力センサ３０（図４参照）を内蔵し、ガス管接続部１２に接続されたガス管内のガス圧力を検出し、所定位置に設けられた、外部機器制御用の電気接点２１（接点出力１）、電気接点２２（接点出力２）をオン／オフ（閉／開）する圧力スイッチの機能を備える。図１に示すように、この外装ケース１１の前面上部には、３桁の７セグメントＬＥＤから構成されるデジタル表示部１３及び複数のＬＥＤ１４、１５が設けられる。ここで、デジタル表示部１３は、検出したガス圧力などを表示するものであり、ＬＥＤ１４、１５は、電気接点２１（接点出力１）、電気接点２２（接点出力２）の状態（オン／オフ）に応じて点灯されるものである。本実施形態では、ＬＥＤ１４が電気接点２１がオン（閉）の場合に点灯し、ＬＥＤ１５が電気接点２２がオン（閉）の場合に点灯する。
【００１２】
図２に示すように、外装ケース１１の後側には、電気接点２１、２２や電源入力用端子が設けられた端子板（接点出力部）が設けられる。この端子板は、ねじにより脱着可能なカバー１６で覆われる。
【００１３】
図１乃至図３に示すように、外装ケース１１の前面下部には、開閉可能なパネル１７が設けられる。このパネル１７で覆われる部分には、制御装置１０の各種設定を行うための操作子が配置される。具体的には、操作子として、図３に示すように、この制御装置１０の動作モードを選択するための回転スイッチ１８、設定値を変更するためのアップスイッチ１９やダウンスイッチ２０が配置される。なお、動作モードとしては、通常運転を行う運転モード、電気接点２１、２２のオン／オフの閾値を設定する設定モード、ガス圧力を測定する測定モードなどがある。
【００１４】
さらに、この外装ケース１１には、図２に示すように、左右側面、上部及び下部に複数のピンホール穴２３が設けられる。このピンホール穴２３は、この外装ケース１１内に漏れたガスを安全かつ速やかに外に排出するためのものである。なお、このピンホール穴２３は、ガス（気体）は通過させるが、雨水などの液体は通過できない寸法にすることが好ましい。
【００１５】
また、本実施形態の制御装置１０は、後述する制御部４０からのガス圧力を示す信号を外部に出力するための信号出力用コード２６を有している。この信号出力用コード２６は、外装ケース１１から延び、その先端に接続端子（コネクタ）２７が設けられ、これにより、該信号を入力する外部機器（後述するインバータなど）に簡易に接続できるようになっている。
【００１６】
図４に示すように、この制御装置１０において、圧力センサ（検出手段）３０は、ガス管接続部１２に供給されたガスの圧力を検出して基盤３１上に形成されたマイクロコンピュータなどからなる制御部４０に出力する。この圧力センサ３０には、ダイヤフラムに歪みゲージを貼り付けて抵抗値の変化を検出するタイプ、ダイヤフラムともう一つの電極間の容量値の変化を検出するタイプ、或いは、圧電効果により発生する電圧を検出するタイプが用いられる。本実施形態では、圧電効果により発生する電圧を検出する圧電センサを適用する場合を例に説明する。
【００１７】
制御部４０は、圧力センサ３０の検出結果から圧力（ガス圧力）を演算する回路、その圧力を表示すべくデジタル表示部１３を駆動する回路、検出されたガス圧力に応じて電気接点２１及び２２をオン（閉）／オフ（開）する回路（接点切換手段）、各ＬＥＤ１４、１５を駆動する回路などが設けられる。
【００１８】
さらに、本実施形態の制御部４０には、検出したガス圧力を電圧変換して信号出力用コード２６に出力する信号出力回路（信号出力手段）が設けられている。本実施形態では、この信号出力回路は、圧力センサ３０から出力された電圧を所定レベルに増幅して信号出力用コード２６の信号線２６ａ、２６ｂ間に印可する。これにより、制御装置１０は、検出したガス圧力に応じた電圧値を有する信号を外部に出力する。なお、圧力センサ３０が容量値又は抵抗値の変化によってガス圧力を検出するタイプの場合、信号出力回路は、この容量値又は抵抗値の変化に比例する電圧を発生して信号線２６ａ、２６ｂ間に印可する回路が適用される。
【００１９】
なお、電気接点２１及び２２をオン（閉）／オフ（開）する回路は、この信号出力回路から出力された信号の信号レベルをそれぞれ予め定めた閾値と比較することで、検出したガス圧力に応じて電気接点２１、２２をオン／オフする。
【００２０】
図５は、この制御装置１０を用いたガス供給装置５０を示すブロック図である。このガス供給装置５０は、冷媒ガス、六弗化イオウガス、天然ガスなどのガスを吸い込んで圧縮する例えば無給油式のレシプロ式圧縮機５１と、この圧縮機５１の吐出側に接続され、圧縮機５１で圧縮されたガスを一旦貯溜するリザーバタンク５２と、このリザーバタンク５２から圧縮機５１の吸込側に渡って設けられたバイパス管５３と、このバイパス管５３に設けられたバイパス弁（電磁弁）５４と、圧縮機５１の駆動（オン）／停止（オフ）並びにその回転数をＰＩＤ制御するためのインバータ５５から概略構成されている。つまり、このガス供給装置５０は、ガス源から吸引したガスを圧縮機５１で圧縮し、一旦リザーバタンク５２に溜め、そこからガス消費機器に供給する装置である。
【００２１】
上述した制御装置１０は、圧縮機５１の吐出側のガス圧力を検出するように配置される。つまり、制御装置１０のガス管接続部１２には、リザーバタンク５２に連通接続された圧力検知管５６が接続される。これにより、制御装置１０は、圧縮機５１の吐出側のガス圧力に応じて電気接点２１、２２をオン／オフする。
【００２２】
この電気接点２１にはインバータ５５が負荷として接続され、電気接点２２にはバイパス弁５４が負荷として接続される。また、制御装置１０の信号出力用コード２６はインバータ５５に接続される。
【００２３】
以上の構成の下、制御装置１０やガス供給装置５０の動作及び操作について説明する。まず、制御装置１０の接点出力１及び接点出力２の設定操作について説明する。
【００２４】
まず、パネル１７が開かれ、操作者により回転スイッチ１８が第１オン値設定モードの位置（図３に示す「設定１のＯＮ」の位置）に合わされると、制御部４０は、アップスイッチ１９やダウンスイッチ２０の押下操作に応じて電気接点２１をオンに切り換える閾値としてのオン値を変更する。次に、操作者により回転スイッチ１８が第１オフ値設定モードの位置（図３に示す「設定１のＯＦＦ」の位置）に合わされると、アップスイッチ１９やダウンスイッチ２０の押下操作に合わせて電気接点２１をオフに切り換える閾値としてのオフ値を変更する。このとき、制御部４０は、この設定値をデジタル表示部１３に表示させ、操作者が設定中のオン値又はオフ値を確認できるようになっている。
【００２５】
次に、回転スイッチ１８が第２オン値設定モードの位置（図３に示す「設定２のＯＮ」の位置）に合わされると、制御部４０は、アップスイッチ１９やダウンスイッチ２０の押下操作により電気接点２２のオン値を変更し、次に、回転スイッチ１８が第２オフ値設定モードの位置（図３に示す「設定２のＯＦＦ」の位置）に合わされると、アップスイッチ１９やダウンスイッチ２０の押下操作により電気接点２２のオフ値を変更する。そして、回転スイッチ１８が運転モードの位置（図３に示す「運転」の位置）に合わされると、制御部４０は、図示しないメモリに格納した各設定値を上記変更後の値に更新する。本実施形態では、ガス圧力の目標値を６ＭＰａとした場合、電気接点２１については、オン値として５ＭＰａ、オフ値として７ＭＰａが設定され、電気接点２２については、オン値として６．８ＭＰａ、オフ値として６．５ＭＰａを設定した場合を説明する。
【００２６】
今、リザーバタンク５２内のガス圧力が十分に低いものとすると、このガス圧力を検出する制御装置１０の電気接点２１はオンとなり、電気接点２２はオフとなる。このガス供給装置６０においては、電気接点２１によりインバータ５５のオン／オフ（駆動／停止）を制御し、電気接点２２によりバイパス弁５４の閉／開を制御するようになっている。つまり、電気接点２１がオンの場合、インバータ５５は運転可能な状態となり、圧縮機５１を起動する。そして、圧縮機５１が起動されると、圧縮機５１にて圧縮されたガスがリザーバタンク５２に吐出され、このガスがガス消費機器に供給される。また、電気接点２２がオフの場合、バイパス弁５４は閉状態に保持される。
【００２７】
このとき、制御装置１０は、検出したガス圧力をデジタル表示部１３に表示すると共に、この検出したガス圧力に応じた電圧値の信号を信号出力用コード２６を介してインバータ５５に出力する。
【００２８】
インバータ５５は、この入力したガス圧力を示す信号（電圧値）に基づき、ガス圧力の目標値である６ＭＰａからの偏差ｅからＰ（比例）Ｉ（積分）Ｄ（微分）演算を実行して圧縮機５１の回転数（Ｈｚ）を制御する。これにより、制御装置１０にて検出されたガス圧力に基づいて、リザーバタンク５２内のガス圧力を短時間でかつ精度良く目標値に近づけることができる。
【００２９】
ところで、ガス消費機器側のガス消費が急激に減少する等の理由によりリザーバタンク５２内のガス圧力が急激に変化すると、インバータ５５のＰＩＤ制御では対応し切れないおそれがある。
【００３０】
本実施形態では、リザーバタンク５２内のガス圧力が上昇して、電気接点２２のオン値である６．８ＭＰａを超えると、制御装置１０の電気接点２２がオンとなり、バイパス弁５４が開となる。これにより、リザーバタンク５２内のガスをバイパス管５３を介して圧縮機５１の吸込側に逃がし、リザーバタンク５２内のガス圧力の上昇を抑制することができる。この場合、通常ではガス圧力が降下に転じる。そして、電気接点２２のオフ値である６．５ＭＰａ以下に降下すると、制御装置１０の電気接点２２がオフとなるので、バイパス弁５４が再び閉となる。このように、制御装置１０の電気接点２２によりバイパス弁５４を開閉することで、ガス圧力の急激な上昇を抑制することができる。
【００３１】
一方、バイパス弁５４を開放しても圧力上昇が止まらない場合、電気接点２１のオフ値である７ＭＰａを超えると、制御装置１０の電気接点２１がオフとなり、圧縮機５１の駆動が停止される。この停止によりリザーバタンク５２内のガス圧力は降下に転じ、電気接点２１のオン値である５ＭＰａに達した時点で、制御装置１０の電気接点２１がオンとなり、圧縮機５１が再び駆動される。これにより、リザーバタンク５２内（圧縮機５１の高圧側）のガス圧力が高くなり過ぎる場合を確実に回避することができ、圧縮機５１やガス消費機器に故障や異常が発生するのを回避することができる。
【００３２】
このように、リザーバタンク５２内（圧縮機５１の高圧側）に圧力上昇が生じた場合は、バイパス弁５４を開放してバイパス管５３にガスを逃がし、それでも圧力上昇が継続する場合に圧縮機５１を停止することにより、圧縮機５１の停止を抑制しつつ、圧縮機５１やガス消費機器の長寿命化を図ることができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態のガス供給装置５０によれば、制御装置１０から出力される信号に基づいて圧縮機５１の回転を制御する一方、制御装置１０の電気接点２１及び２２）により圧縮機５１及びバイパス弁５４のオン／オフ（駆動／停止、閉／開）を制御するので、従来のガス供給装置に比べて、部品点数の削減や制御回路の小型化を図ることができる。これにより、ガス供給装置５４のコスト低減や省スペース化を図ることが可能となる。
【００３４】
なお、上記実施形態においては、制御装置１０がガス圧力に応じた電圧値の信号を出力する場合について述べたが、ガス圧力に応じた電流値の信号であってもよい。また、上記実施形態においては、制御装置１０に電気接点を２個設けたが、１個若しくは３個以上あってもよい。
【００３５】
また、上記実施形態において、各電気接点のオン値やオフ値に対し、ガス圧力がオン値或いはオフ値に達してから実際に電気接点がオン或いはオフに切り換わるまでの遅延時間を設定可能にしてもよい。これにより、例えば、電気接点２１のオン値を５．５ＭＰａに設定した場合に、遅延時間を１０秒（通常では、０．５ＭＰａ低下しない時間）にすることで、５ＭＰａに低下する前に圧縮機５１をオン（駆動）させて駆動開始タイミングを早めることが可能となる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、この制御装置１０を制御装置としてガス供給装置５０に適用する場合について説明したが、冷凍機や空気調和装置などの他の電気機器に適用してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
上述したように本発明は、検出したガス圧力に応じて外部機器制御用の接点をオン／オフするので、外部機器のオン／オフ制御のために圧力スイッチを用いる必要がなく、その分、ガス供給装置のコスト低減や省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置の一実施形態に係る圧力スイッチの正面図である。
【図２】同圧力スイッチの右側面図である。
【図３】同圧力スイッチのパネルを開いたときの正面図である。
【図４】同圧力スイッチの電気回路を示す図である。
【図５】同圧力スイッチを用いたガス供給装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  圧力スイッチ
１１  外装ケース
１２  ガス管接続部
１３  デジタル表示部
２１、２２  電気接点
２６  信号出力用コード
２７  接続端子
４０  制御部
５０  ガス供給装置
５１  圧縮機
５２  リザーバタンク
５３  バイパス管
５４  バイパス弁
５５  インバータ
５６  圧力検知管
【図１】
2005042562.tif 000003
【図２】
2005042562.tif 000004
【図３】
2005042562.tif 000005
【図４】
2005042562.tif 000006
【図５】
2005042562.tif 000007