JP2008248846A - ガス昇圧圧縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無駄な電力消費を抑制することができるガス昇圧圧縮装置の提供。
【解決手段】ガス供給源１２から供給された加圧状態の製品ガスを昇圧するガス圧縮機１４と、ガス圧縮機１４により昇圧された製品ガスを貯留する貯留タンク１６とを有し、ガス圧縮機１４は、ガス供給源１２からの製品ガスの供給開始後の所定のタイミングで起動される。つまり、起動前の停止状態でガス供給源１２からの製品ガスにより内部をパージしてからガス圧縮機１４を起動することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスを昇圧するガス昇圧圧縮装置に関する。

ガス昇圧圧縮装置は、ガス供給源から供給された加圧状態の製品ガスをガス圧縮機に供給し、この製品ガスをガス圧縮機により昇圧して貯留タンクに貯留するものである。通常、ガス供給源から供給する製品ガスを無駄に消費しないように、ガス圧縮機の運転と同時もしくはガス圧縮機の起動後にガス供給源から製品ガスをガス圧縮機に供給するようになっているが、ガス圧縮機の運転停止中にガス圧縮機内に空気が入り込むことがあり、この空気が製品ガスとともにガス圧縮機から貯留タンクに流入すると、貯留タンク内におけるガス濃度が低下してしまう。

このような空気の混入による製品ガスの濃度低下を防止するため、ガス圧縮機と貯留タンクとの間に切替弁を設け、起動直後はこの切替弁により製品ガスを大気に放気して、ガス圧縮機内に残存していた空気を製品ガスでパージした後に貯留タンクに導入する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３３６５７４号公報

上記のようにガス圧縮機と貯留タンクとの間に切替弁を設けてガス圧縮機で圧縮した製品ガスを大気に放気するのでは、ガス圧縮機内の空気を製品ガスでパージする間もガス圧縮機を駆動しなければならず、無駄な電力を消費してしまうという問題があった。

したがって、本発明は、無駄な電力消費を抑制することができるガス昇圧圧縮装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ガス供給源から供給された加圧状態の製品ガスを昇圧するガス圧縮機と、該ガス圧縮機により昇圧された製品ガスを貯留する貯留タンクと、を有するガス昇圧圧縮装置において、前記ガス圧縮機は、前記ガス供給源からの製品ガスの供給開始後の所定のタイミングで起動されることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ガス圧縮機のケーシング内の製品ガスの濃度を検出する濃度検出手段を設け、前記所定のタイミングは、前記濃度検出手段の信号に基づくタイミングであることを特徴としている。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記ケーシングの内側空間を外部に連通させる配管に前記濃度検出手段が設けられていることを特徴としている。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に係る発明において、前記ガス供給源と前記貯留タンクとを前記ガス圧縮機をバイパスして連通させるバイパス配管を設けてなることを特徴としている。

請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、前記貯留タンク内の製品ガスを排気する排気管を有しており、前記濃度検出手段で検出される前記貯留タンク内の製品ガスの濃度が、前記濃度検出手段で検出される前記貯留タンク内の製品ガスの濃度が基準濃度よりも低い場合、前記排気管により前記貯留タンクの製品ガスを排気することを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、ガス供給源からの製品ガスの供給開始後の所定のタイミングでガス圧縮機を起動することになるため、起動前の停止状態でガス供給源からの製品ガスにより内部をパージしてからガス圧縮機を起動することができる。したがって、無駄な電力消費を抑制することができる。

請求項２に係る発明によれば、濃度検出手段により検出されたガス圧縮機のケーシング内の製品ガスの濃度に基づくタイミングでガス圧縮機が起動されるため、ガス圧縮機において、内部を確実に且つ無駄なく製品ガスでパージした後の起動が可能となる。

請求項３に係る発明によれば、ケーシングの内側空間を外部に連通させる配管に濃度検出手段を設けるため、濃度検出手段を容易に取り付けることができる。

請求項４に係る発明によれば、パージのためのガス圧縮機の停止中に、ガス圧縮機をバイパスするバイパス配管を介してガス供給源から貯留タンクに製品ガスを直接導入することができるため、パージのためのガス圧縮機の停止によって製品ガスを供給できない状況が生じることを防止できる。

請求項５に係る発明によれば、貯留タンク内のガス濃度を上昇させる際に、ガス圧縮機を運転する必要がなく、消費電力を軽減できる。

本発明の第１実施形態のガス昇圧圧縮装置を図１〜図４を参照して以下に説明する。
図１に示すように、第１実施形態のガス昇圧圧縮装置１１は、加圧された製品ガスである窒素ガスを供給する窒素ガス供給源（ガス供給源）１２に配管１３を介して接続されこの窒素ガス供給源１２から吐出された窒素ガスをさらに昇圧するガス圧縮機１４と、ガス圧縮機１４と一体に設けられるとともにこのガス圧縮機１４に配管１５を介して接続されこのガス圧縮機１４により昇圧された窒素ガスを貯留する窒素ガスタンク（貯留タンク）１６と、ガス圧縮機１４を駆動する電動機１７と、窒素ガスタンク１６に配管１８を介して接続され窒素ガスタンク１６から吐出される窒素ガスを外部に供給するための窒素ガス取出口１９と、配管１８内の圧力つまり窒素ガスタンク１６内の圧力を検出する圧力センサ２０と、各部を制御する制御部２１とを有している。

ここで、窒素ガス供給源１２は、例えば、空気圧縮機により生成された圧縮空気から窒素ガスを分離するＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）式あるいは膜分離式の窒素ガス生成機や、窒素ガスを貯留する窒素ガスボンベ等からなるもので、比較的低圧の窒素ガスを供給する。

また、ガス昇圧圧縮装置１１は、窒素ガス供給源１２とガス圧縮機１４とを結ぶ配管１３に設けられた電磁式の開閉弁２５と、この開閉弁２５をバイパスするように配管１３に接続された配管２６と、この配管２６に設けられて上流側の圧力を所定圧まで減圧する減圧弁２７と、配管２６に設けられた電磁式の減圧用開閉弁２８とを有している。

さらに、ガス昇圧圧縮装置１１は、ガス圧縮機１４内を大気に開放する配管３０と、配管３０の端末部に設けられた排気サイレンサ３１と、配管３０に設けられて配管３０内の窒素ガスの濃度を検出する濃度センサ（濃度検出手段）３２とを有している。ここで、濃度センサ３２は酸素センサであり、配管３０には、酸素を含む空気あるいは窒素ガスが導入されるため、酸素濃度を検出することで代替え的に窒素ガスの濃度を検出する。

このガス昇圧圧縮装置１１では、窒素ガス供給源１２から加圧された製品ガスとしての窒素ガスが開状態の開閉弁２５によって配管１３を介してガス圧縮機１４に供給されると、供給された窒素ガスをこのガス圧縮機１４で昇圧し、このように昇圧された窒素ガスが配管１５を介して窒素ガスタンク１６に貯留され、窒素ガス取出口１９を介して適宜供給先に送られる。

ここで、ガス圧縮機１４は、図２に示す構成をなしている。
図２において、符号３５は略円筒状のシリンダで、このシリンダ３５の上端側には弁板３６を介してシリンダヘッド３７が設けられ、このシリンダヘッド３７内には隔壁３８によって配管１３に連通する吸入室Ａと配管１５に連通する吐出室Ｂとが画成されている。シリンダ３５内は、ピストン４０およびこれに設けられたピストンリング４０ａでシリンダヘッド３７側に圧縮室Ｃが画成されている。なお、ピストンリング４０ａは圧縮室Ｃの圧力を受けてシリンダ３５へのシール性を増すリップリングからなっている。

符号４３は、弁板３６に設けられた吸入ポートで、この吸入ポート４３は吸入室Ａと圧縮室Ｃとを連通させるものである。符号４４はシリンダヘッド３７に設けられた吐出ポートで、この吐出ポート４４は、吐出室Ｂと圧縮室Ｃとを連通させるものである。

符号４５は、吸入室Ａと圧縮室Ｃとの間に位置して弁板３６に設けられた吸入弁で、この吸入弁４５は、板状をなしており、弁板３６に当接することで、吸入ポート４３を閉塞する。吸入弁４５は、ピストン４０が上死点から下死点に移動するときに開弁し、下死点から上死点に移動するときに閉弁する。

符号４６は、吐出室Ｂと圧縮室Ｃとの間に位置して弁板３６に設けられた吐出弁で、この吐出弁４６は、板状をなしており、弁板３６に当接することで、吐出ポート４４を閉塞する。吐出弁４６は、ピストン４０が下死点から上死点に移動するときに開弁し、上死点から下死点に移動するときに閉弁する。

符号４８は、シリンダ３５の下端側に連設されるケーシングで、このケーシング４８の内側空間Ｄにピストン４０に連結された連接棒４９が延びており、連接棒４９に連結されたクランク軸５０がケーシング４８に回転可能に保持されている。そして、内部空間Ｄを大気に開放するように配管３０がケーシング４８に接続されている。

このような往復動式のガス圧縮機１４は、電動機１７の駆動によるクランク軸５０の偏心回転運動によって、連接棒４９を介してピストン４０およびピストンリング４０ａがシリンダ３５内でシリンダ軸方向に往復動することになり、吸入行程では、ピストン４０およびピストンリング４０ａのシリンダヘッド３７とは反対方向への移動で圧縮室Ｃが拡大し吐出弁４６は閉状態のまま吸入弁４５を開いて窒素ガスを吸入室Ａから圧縮室Ｃに導入する。続く圧縮行程では、ピストン４０およびピストンリング４０ａのシリンダヘッド３７の方向への移動で圧縮室Ｃが縮小し吸入弁４５は閉状態のまま吐出弁４６を開いて圧縮室Ｃから窒素ガスを吐出室Ｂに吐出する。

ここで、ガス圧縮機１４は、停止状態が続くと、徐々に空気がケーシング４８の内部空間Ｄに入り込むことになり、さらに、圧縮室Ｃのガス圧が下がり、ピストンリング４０ａに加わるガス圧が大気圧に近づくとピストン４０およびピストンリング４０ａとシリンダ３５とに隙間が生じ、この隙間を介して圧縮室Ｃ内にも空気が入り込んでしまう。よって、このままガス圧縮機１４を駆動すると、特に圧縮室Ｃの空気が窒素ガスタンク１６に入り込んで窒素ガス濃度を下げてしまう。このため、第１実施形態では、以下の制御を行う。

ガス昇圧圧縮装置１１の図示しない電源スイッチがオンされスタート信号が入力されると、制御部２１は、図３に示すように、圧力センサ２０により検出される配管１８内つまり窒素ガスタンク１６内の窒素ガスの圧力Ｐが、所定の運転開始圧力Ｐ０以下になったか否かを判定し（ステップＳＡ１）、運転開始圧力Ｐ０以下でなければ、圧力センサ２０による検出圧力Ｐが運転開始圧力Ｐ０以下となるまで待機する。

圧力センサ２０による検出圧力Ｐが運転開始圧力Ｐ０以下となると、制御部２１は、減圧用開閉弁２８を開く（ステップＳＡ２）。このとき、開閉弁２５は閉じられているため、窒素ガス供給源１２から加圧された窒素ガスが配管２６に導入され減圧弁２７で減圧されてさらに低圧に調圧された後、配管１３の下流側部分を介してガス圧縮機１４に供給される。

このとき、ガス圧縮機１４は停止状態が維持されているため、圧縮室Ｃの圧力が圧縮時のように高くなることはない。よって、吸入弁４５の開弁圧は低く維持され、減圧弁２７で減圧されたガス圧でも吸入弁４５を開くことができる。また、圧縮室Ｃの圧力が低いため、リップリングからなるピストンリング４０ａとシリンダ３５との間に隙間が生じている。さらに、窒素ガスタンク１６側のガス圧（図２に矢印Ｘ１で示す）が、減圧弁２７で減圧されたガス圧（図２に矢印Ｘ２で示す）より大きければ、吐出弁４６は閉弁状態が維持される。

このような状態では、減圧弁２７で減圧されてガス圧縮機１４の吸入室Ａに導入された窒素ガスが、吸入弁４５を開き、吐出室Ｂに流入することなく、圧縮室Ｃに充満し、さらにピストンリング４０ａとシリンダ３５との隙間を介してケーシング４８の内側空間Ｄに充満して、空気を含んだ不純ガスの状態で配管３０を介して大気に排出され、時間の経過とともに不純成分が減少する。このようにして、圧縮室Ｃの空気が窒素ガスに置換され、ケーシング４８の内側空間Ｄの空気も窒素ガスに置換される。

そして、圧縮室Ｃの空気が窒素ガスに置換され、ケーシング４８の内側空間Ｄの空気も窒素ガスに置換され、配管３０の窒素ガスの濃度が許容値以上になったことが配管３０に設けられた濃度センサ３２からの信号により検出されると（ステップＳＡ３）、制御部２１は、減圧用開閉弁２８を閉じ（ステップＳＡ４）、開閉弁２５を開くと同時に電動機１７を運転してガス圧縮機１４を駆動する（ステップＳＡ５）。これにより、窒素ガス供給源１２から配管１３を介してガス圧縮機１４に供給された加圧状態の窒素ガスが、ピストン４０の吸入行程でガス圧縮機１４の吸入室Ａから吸入弁４５を開いて圧縮室Ｃに導入され、ピストン４０の圧縮行程で圧縮室Ｃで圧縮されることで昇圧されながら吐出弁４６を開いて吐出室Ｂから配管１５を介して窒素ガスタンク１６に貯留される。ここで、濃度センサ３２は酸素センサであり、酸素の検出濃度が予め設定された所定値より下がると、酸素を含む空気の濃度が予め設定された許容値より下がったと判定し、これを除いた窒素ガス濃度（純度）が許容値以上になったと判断する。

そして、制御部２１は、圧力センサ２０により検出される配管１８内つまり窒素ガスタンク１６内の窒素ガスの圧力Ｐが、所定の運転停止圧力Ｐ１（Ｐ１＞Ｐ０）以上になったか否かを判定し（ステップＳＡ６）、運転停止圧力Ｐ１以上でなければ、圧力センサ２０による検出圧力Ｐが運転停止圧力Ｐ１以上となるまでガス圧縮機１４を運転した状態のまま待機する。

圧力センサ２０による検出圧力Ｐが運転停止圧力Ｐ１以上となると、制御部２１は、電動機１７つまりガス圧縮機１４を停止すると同時に開閉弁２５を閉じて（ステップＳＡ７）、ステップＳＡ１に戻る。

上記した制御により、ガス圧縮機１４は、窒素ガスタンク１６内を設定下限値である所定の運転開始圧力Ｐ０〜設定上限値である所定の運転停止圧力Ｐ１の範囲の圧力に維持するように駆動および駆動停止が制御され、駆動時初期には必ず停止状態でパージ処理が行われる。

以上に述べた第１実施形態によれば、窒素ガス供給源１２からの窒素ガスの供給開始後の所定のタイミングでガス圧縮機１４を起動することになるため、起動前の停止状態で窒素ガス供給源１２からの窒素ガスにより内部をパージしてからガス圧縮機１４を起動することができる。したがって、無駄な電力消費を抑制することができる。

また、濃度センサ３２により検出されたガス圧縮機１４のケーシング４８内の窒素ガスの濃度に基づくタイミングでガス圧縮機１４が起動されるため、ガス圧縮機１４において、内部を確実に且つ無駄なく窒素ガスでパージした後の起動が可能となる。

さらに、ガス圧縮機１４のケーシング４８の内側空間Ｄを外部に連通させる配管３０に濃度センサ３２を設けるため、濃度センサ３２を容易に取り付けることができる。

なお、上記のように濃度センサ３２を設けステップＳＡ３で濃度センサ３２により窒素ガスのパージが完了したか否かを判定するのではなく、濃度センサ３２を設けずに、図４に示すように、ステップＳＡ３’において予め設定された所定時間が経過したか否かを判定するようにしても良い。つまり、窒素ガスのパージが完了するのに十分な時間を予め実験的に求め、この時間を所定時間とすれば、所定時間の経過によりパージの完了を判定できるのである。ただし、停止から再起動までの時間は場合により異なり、圧縮室Ｃおよびケーシング４８の内側空間Ｄへの空気の入り込み具合も場合によって異なるため、最大に充満していることを想定して所定時間を設定する必要がある。このように、パージ停止を時間で制御すると、無駄にパージを行ってしまう可能性があることから、濃度センサ３２を設けてその検出に基づいてパージ停止を制御するのが好ましい。

また、パージ時にガスを大気に放出する配管３０は、シリンダ３５の圧縮室Ｃを形成する以外の場所や、クランク軸５０に設けても良い。

さらに、開閉弁２５と減圧用開閉弁２８とを一つの三方弁とすることも可能である。

ここで、窒素ガスタンク１６のガス圧は、ガス圧縮機１４の運転停止後、微少量ずつ徐々に経時的に下がって最終的に大気圧となるため、長期にわたって運転しない可能性があると、その後の運転時に、上記の制御でガス圧縮機１４を停止状態に維持しても、減圧弁２７で減圧された窒素ガス供給源１２のガス圧が、圧縮室Ｃに導入された後、吐出弁４６を開いてしまい、その結果、圧縮室Ｃにあった空気が窒素ガスタンク１６に入り込んでしまう可能性がある。よって、第１実施形態のガス昇圧圧縮装置１１は、このような使用条件で使用されることがない場合に適している。勿論、窒素ガス供給源１２のガス圧を減圧弁２７で減圧しているため、減圧していない場合と比べて、使用条件を緩くできる。

次に、本発明の第２実施形態のガス昇圧圧縮装置を主に図５および図６を参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。

第２実施形態では、図５に示すように、第１実施形態の配管２６、減圧弁２７および減圧用開閉弁２８が設けられていない。このため、ガス圧縮機１４には、窒素ガス供給源１２からの窒素ガス供給時に常に窒素ガスが減圧されずに供給されることになる。よって、窒素ガスのガス圧縮機１４へのパージ時に窒素ガス供給源１２のガス圧で吐出弁４６を開いてしまうことを回避するための使用条件が、第２実施形態は第１実施形態よりも厳しい。しかしながら、使用条件が合えば、使用できる。

このような第２実施形態では、以下の制御を行う。

図６に示すように、制御部２１は、圧力センサ２０により検出される圧力Ｐが、所定の運転開始圧力Ｐ０以下になったか否かを判定し（ステップＳＢ１）、検出圧力Ｐが運転開始圧力Ｐ０以下となると、開閉弁２５を開く（ステップＳＢ２）。すると、窒素ガス供給源１２から配管１３を介してガス圧縮機１４の吸入室Ａに導入された窒素ガスが、停止状態のガス圧縮機１４において、吸入弁４５を開き、吐出室Ｂに流入することなく、圧縮室Ｃに充満し、さらにピストンリング４０ａとシリンダ３５との隙間を介してケーシング４８の内側空間Ｄに充満して、配管３０を介して大気に排出される。これにより、圧縮室Ｃの空気が窒素ガスに置換され、ケーシング４８の内側空間Ｄの空気も窒素ガスに置換される。

そして、配管３０の窒素ガスの濃度が許容値以上になったことが濃度センサ３２により検出されると（ステップＳＢ３）、制御部２１は、電動機１７を運転してガス圧縮機１４を駆動する（ステップＳＢ４）。これにより、窒素ガス供給源１２から配管１３を介してガス圧縮機１４に供給された加圧状態の窒素ガスが、昇圧されて窒素ガスタンク１６に貯留される。

続いて、制御部２１は、圧力センサ２０により検出される配管１８内つまり窒素ガスタンク１６内の窒素ガスの圧力Ｐが、所定の運転停止圧力Ｐ１（Ｐ１＞Ｐ０）以上になったか否かを判定し（ステップＳＢ５）、検出圧力Ｐが運転停止圧力Ｐ１以上となると、ガス圧縮機１４を停止すると同時に開閉弁２５を閉じて（ステップＳＢ６）、ステップＳＢ１に戻る。

上記した制御により、第１実施形態と同様、ガス圧縮機１４は、窒素ガスタンク１６内を設定下限値である所定の運転開始圧力Ｐ０〜設定上限値である所定の運転停止圧力Ｐ１の範囲の圧力に維持するように駆動および駆動停止が制御され、駆動時初期には必ず停止状態でパージ処理が行われる。

以上に述べた第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる上、使用条件は厳しいものの低コスト化が図れる。

なお、この場合も、上記のように濃度センサ３２を設けステップＳＢ３で濃度センサ３２により窒素ガスのパージが完了したか否かを判定するのではなく、濃度センサ３２を設けずに、予め設定された、窒素ガスのパージが完了するのに要するであろう所定時間が経過したか否かを判定するようにしても良い。

次に、本発明の第３実施形態のガス昇圧圧縮装置を主に図７および図８を参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。

第３実施形態では、図７に示すように、第１実施形態の配管２６、減圧弁２７および減圧用開閉弁２８が設けられていない。また、窒素ガス供給源１２と窒素ガスタンク１６とをガス圧縮機１４をバイパスして連通させるバイパス配管６０が設けられており、この配管６０に、電磁式のバイパス開閉弁６１と、窒素ガス供給源１２側へのガスの逆流を防止する逆止弁６２とが設けられている。また、配管１３における配管６０の分岐位置と窒素ガス供給源１２との間に、配管１３内の圧力を検出する供給側圧力センサ６３が設けられている。また、窒素ガスタンク１６内の窒素ガスを窒素ガスタンク１６外に排出する、排気電磁弁７１と、排出量を調整する流量調整弁７２、排気音を低減させる排気サイレンサ７３が設けられている。また、窒素ガスタンク１６内の窒素ガスの濃度を検出する濃度センサ２２を有している。

以上により、ガス圧縮機１４には、窒素ガス供給源１２からの窒素ガス供給時に窒素ガスが減圧されずに供給されることになる。これに対応して、窒素ガスのガス圧縮機１４へのパージ時に窒素ガス供給源１２のガス圧で吐出弁４６が開いてしまうことを回避するようになっている。

このような第３実施形態では、以下の制御を行う。

図８に示すように、制御部２１は、窒素ガスタンク１６内の窒素ガスの濃度が許容値以上であることが濃度センサ２２より検出されると（ステップＳＣ０）、圧力センサ２０により検出される窒素ガスタンク１６の圧力Ｐが、所定の運転開始圧力Ｐ０以下になったか否かを判定し（ステップＳＣ１）、検出圧力Ｐが運転開始圧力Ｐ０以下となると、圧力センサ２０の検出圧力Ｐが、供給側圧力センサ６３によって検出される圧力Ｐ２よりも高いか否かを判定する（ステップＳＣ２）。窒素ガスタンク１６側の検出圧力Ｐが、窒素ガス供給源１２の検出圧力Ｐ２よりも高ければ、吐出弁４６を開いてしまうことがないため、開閉弁２５を開く（ステップＳＣ３）。すると、窒素ガス供給源１２から配管１３を介してガス圧縮機１４の吸入室Ａに導入された窒素ガスが、停止状態のガス圧縮機１４において、吸入弁４５を開き、吐出室Ｂに流入することなく、圧縮室Ｃに充満し、さらにピストンリング４０ａとシリンダ３５との隙間を介してケーシング４８の内側空間Ｄに充満して、配管３０を介して大気に排出される。これにより、圧縮室Ｃの空気が窒素ガスに置換され、ケーシング４８の内側空間Ｄの空気も窒素ガスに置換される。

そして、配管３０の窒素ガスの濃度が許容値以上になったことが濃度センサ３２により検出されると（ステップＳＣ４）、制御部２１は、電動機１７を運転してガス圧縮機１４を駆動する（ステップＳＣ５）。これにより、窒素ガス供給源１２から配管１３を介してガス圧縮機１４に供給された加圧状態の窒素ガスが、昇圧されて窒素ガスタンク１６に貯留される。

続いて、制御部２１は、圧力センサ２０により検出される配管１８内つまり窒素ガスタンク１６内の窒素ガスの圧力Ｐが、所定の運転停止圧力Ｐ１（Ｐ１＞Ｐ０）以上になったか否かを判定し（ステップＳＣ６）、検出圧力Ｐが運転停止圧力Ｐ１以上となると、ガス圧縮機１４を停止すると同時に開閉弁２５を閉じて（ステップＳＣ７）、ステップＳＣ１に戻る。

上記した制御により、第１実施形態と同様、ガス圧縮機１４は、窒素ガスタンク１６内を設定下限値である所定の運転開始圧力Ｐ０〜設定上限値である所定の運転停止圧力Ｐ１の範囲の圧力に維持するように駆動および駆動停止が制御され、駆動時初期には必ず停止状態でパージ処理が行われる。

他方、上記したステップＳＣ２において、圧力センサ２０により検出される配管１８内つまり窒素ガスタンク１６内の窒素ガスの圧力Ｐが、供給側圧力センサ６３によって検出される窒素ガス供給源１２側の圧力Ｐ２以下であると、窒素ガス供給源１２側の圧力で吐出弁４６を開いてしまう可能性があるため、制御部２１は、バイパス開閉弁６１を開く（ステップＳＣ８）。すると、窒素ガス供給源１２側の圧力と窒素ガスタンク１６内の圧力とが等しくなるまで、窒素ガス供給源１２からバイパス配管６０を介して窒素ガスが直接窒素ガスタンク１６に供給される。

そして、制御部２１は、窒素ガスタンク１６内の窒素ガスの圧力Ｐが、窒素ガス供給源１２側の圧力Ｐ２以上になると（ステップＳＣ９）、バイパス開閉弁６１を閉じて（ステップＳＣ１０）、開閉弁２５を開く（ステップＳＣ３）。これにより、吐出弁４６が開くことを防止した上で、上記したガス圧縮機１４の停止状態でのパージ処理を行う。

他方、上記したステップＳＣ０において、濃度センサ２２により検出される窒素ガスタンク１６内の窒素ガスの濃度が、許容値以下であることが濃度センサ２２より検出されると、許容値以上の濃度の窒素ガスを取り込むため、制御部２１は、バイパス開閉弁６１を開く（ステップＳＣ２１）。さらに、許容値以下のガスを窒素ガスタンク１６外に排出するため、制御部２１は、排気開閉弁７１を開く（ステップＳＣ２２）。窒素ガスタンク１６内は、許容値以上の濃度の窒素ガスが供給され、許容値以下の濃度の窒素ガスが排出されるため、窒素ガスタンク１６内の窒素ガス濃度は、許容値以上となるまで、窒素ガス供給源１２からバイパス配管６０を介して窒素ガスが直接窒素ガスタンク１６に供給される。

そして、制御部２１は、窒素ガスタンク１６内の窒素ガスの濃度が、許容値以上になると（ステップＳＣ２３）、排気開閉弁７１を閉じて（ステップＳＣ２４）、バイパス開閉弁６１を閉じる（ステップＳＣ２５）。これにより、ガス圧縮機１４を停止した上で、上記した窒素ガスタンク１６内の窒素ガスの濃度を許容値以上とする処理を行う。

以上に述べた第３実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる上、使用条件が限定されることもない。

しかも、窒素ガスパージのためのガス圧縮機１４の停止中に、ガス圧縮機１４をバイパスするバイパス配管６０を介して窒素ガス供給源１２から窒素ガスタンク１６に窒素ガスを直接導入することができるため、窒素ガスタンク１６内のガス圧が低く、且つパージのためガス圧縮機１４が停止していることによって、窒素ガスを供給できない状況が生じることを防止できる。つまり、窒素ガス供給源１２から直接窒素ガスを供給先に供給することができる。

なお、この場合も、上記のように濃度センサ３２を設けステップＳＣ４で濃度センサ３２により窒素ガスのパージが完了したか否かを判定するのではなく、濃度センサ３２を設けずに、予め設定された、窒素ガスのパージが完了するのに要するであろう所定時間が経過したか否かを判定するようにしても良い。

なお、窒素ガスタンク１６内の窒素ガス濃度を上昇させる場合も、濃度センサ２２を設けステップＳＣ２３で濃度センサ２２により窒素ガスの濃度が許容値以上であるか否かを判定するのではなく、濃度センサ２２を設けずに、予め設定された、窒素ガスの濃度が上昇するのに要するであろう所定時間が経過したか否かを判定するようにしても良い。

本発明の第１実施形態のガス昇圧圧縮装置の全体構成を示す図である。 本発明の第１実施形態のガス昇圧圧縮装置におけるガス圧縮機を示す断面図である。 本発明の第１実施形態のガス昇圧圧縮装置における制御内容を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態のガス昇圧圧縮装置における制御内容の変形例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態のガス昇圧圧縮装置の全体構成を示す図である。 本発明の第２実施形態のガス昇圧圧縮装置における制御内容を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態のガス昇圧圧縮装置の全体構成を示す図である。 本発明の第３実施形態のガス昇圧圧縮装置における制御内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ ガス昇圧圧縮装置
１２ 窒素ガス供給源（ガス供給源）
１４ ガス圧縮機
１６ 窒素ガスタンク（貯留タンク）
３０ 配管
３２ 濃度センサ（濃度検出手段）
４８ ケーシング
６０ バイパス配管
Ｄ 内側空間

Claims (5)

1. ガス供給源から供給された加圧状態の製品ガスを昇圧するガス圧縮機と、
   該ガス圧縮機により昇圧された製品ガスを貯留する貯留タンクと、
   を有するガス昇圧圧縮装置において、
   前記ガス圧縮機は、前記ガス供給源からの製品ガスの供給開始後の所定のタイミングで起動されることを特徴とするガス昇圧圧縮装置。
2. 請求項１記載のガス昇圧圧縮装置において、
   前記ガス圧縮機のケーシング内の製品ガスの濃度を検出する濃度検出手段を設け、前記所定のタイミングは、前記濃度検出手段の信号に基づくタイミングであることを特徴とするガス昇圧圧縮装置。
3. 請求項２記載のガス昇圧圧縮装置において、
   前記ケーシングの内側空間を外部に連通させる配管に前記濃度検出手段が設けられていることを特徴とするガス昇圧圧縮装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載のガス昇圧圧縮装置において、
   前記ガス供給源と前記貯留タンクとを前記ガス圧縮機をバイパスして連通させるバイパス配管を設けてなることを特徴とするガス昇圧圧縮装置。
5. 請求項４記載のガス昇圧圧縮装置において、
   前記貯留タンク内の製品ガスを排気する排気管を有しており、
   前記濃度検出手段で検出される前記貯留タンク内の製品ガスの濃度が、前記濃度検出手段で検出される前記貯留タンク内の製品ガスの濃度が基準濃度よりも低い場合、前記排気管により前記貯留タンクの製品ガスを排気することを特徴とするガス昇圧圧縮装置。

Images