JP2011190724A - 多段往復動圧縮機及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮気体を大風量から小風量まで切り換えて供給することができ、更に、従来よりも小風量の圧縮気体を負荷に応じた小さい消費動力で供給できるようにする。
【解決手段】第１シリンダ１と第２シリンダ２に備えた各吸入弁を開放状態に維持するための電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ａ，４８ｂと、第２シリンダ２から吐出される圧縮気体の圧力に基づいて、第１シリンダ１のヘッド側室とロッド側室に備えた吸入弁を開放すると共に、第２シリンダ２のヘッド側室とロッド側室に備えた吸入弁の一方を開放し、第２シリンダ２のヘッド側室とロッド側室の他方のみを圧縮作動させて最小風量を得るように電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ａ，４８ｂを制御する切換制御器５０とからなる吐出容量制御装置５３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮気体を大風量から小風量まで切り換えて供給することができ、更に、小風量の圧縮気体を負荷に応じた小さい消費動力によって供給できるようにした多段往復動圧縮機及びその運転方法に関する。

多段往復動圧縮機としては、クランクケースと、電動モータ等により前記クランクケース内で回転するクランク軸と、前記クランクケース上に搭載されて空気等の気体を圧縮する低圧側のシリンダと、該低圧側のシリンダによって加圧された１次圧縮気体を更に加圧して２次圧縮気体を生成する高圧側のシリンダと、両シリンダの中間に配置して低圧の１次圧縮気体を冷却するためのインタークーラ等を備えた２段型往復動圧縮機が広く知られている。

この２段型往復動圧縮機は、前記クランク軸が電動モータ等によって回転駆動されると、クランク軸に接続されたコネクティングロッドを介して低圧側および高圧側のシリンダに備えたピストンが往復動し、低圧側のシリンダのヘッド側室とロッド側室に気体を交互に吸入し圧縮を行って１次圧縮気体を交互に吐出し、この１次圧縮気体を高圧側のシリンダのヘッド側室とロッド側室に交互に吸入し圧縮を行って２次圧縮気体を交互に吐出するようにしている。そして、高圧側のシリンダから吐出された圧縮気体はレシーバタンク内に貯えられて目的場所に送給される（特許文献１、２参照）。

上記従来の多段往復動圧縮機では、低圧側のシリンダのヘッド側室及びロッド側室と、高圧側のシリンダのヘッド側室及びロッド側室の全てを作動させることにより大風量の圧縮気体を吐出する状態と、低圧側のシリンダのヘッド側室とロッド側室の一方の圧縮を停止して他方のみを作動させる共に、高圧側のシリンダのヘッド側室とロッド側室の一方の圧縮を停止して他方のみを作動させることにより、前記大風量に対して半分の風量の圧縮気体を吐出する状態とに切り換えられるようになっている。

特開平０７−１３９４６０号公報 特開平１１−１１７８７０号公報

例えば、セメント搬送船に前記多段往復動圧縮機を搭載し、該多段往復動圧縮機により生成した圧縮気体を用いて搬送管によりセメントを空気搬送して陸揚げするような場合においては、セメントをサイロに供給する場合と、セメントをトラックに積載する場合とが存在する。ここで、セメントをサイロに供給する際には大風量の圧縮気体により短期間に効率良く搬送することが要求され、又、セメントをトラックに積載する場合には小風量の圧縮気体で搬送することが要求される。

このため、セメント搬送船に多段往復動圧縮機を搭載する場合には、セメントを高効率でサイロに搬送できる大容量の多段往復動圧縮機を搭載し、セメントをサイロに搬送する際は最大風量を供給するようにし、セメントをトラックに積載する場合には、風量を半分に減少して供給するようにしている。

しかし、セメントをトラックに積載する場合には、風量を半分にしても風量が過多となってしまい、そのために、圧縮気体の圧力を減圧弁により調整して放風弁及び放風サイレンサ等により圧縮気体の一部を放風させ、この放風量を制御機器で制御することによって小風量の圧縮気体を得ている。

従って、小風量の圧縮気体が必要なときにも大きな負荷で多段往復動圧縮機を運転して余剰の空気を放風するようにしているため、小風量の圧縮気体を供給する際の多段往復動圧縮機の消費動力が増大するという問題を有していた。

又、前記したように大風量と小風量の圧縮気体が必要な場合に、大容量と小容量の専用の多段往復動圧縮機を設置することも考えられるが、こうした場合には、設備費用が増大してしまうと共に、設置面積も増加するという問題がある。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなしたもので、圧縮気体を大風量から小風量まで切り換えて供給することができ、更に、従来よりも小風量の圧縮気体を負荷に応じた小さい消費動力で供給できるようにした多段往復動圧縮機及びその運転方法を提供しようとするものである。

請求項１に記載の発明は、クランク軸により往復移動するピストンを備えた第１シリンダと、前記クランク軸により往復移動するピストンを備え前記第１シリンダより小容量の第２シリンダとからなる１組のシリンダ装置を有し、前記各シリンダのヘッド側室とロッド側室の夫々には逆止構造の吸入弁と吐出弁が備えられ、前記各シリンダに備えた吸入弁は夫々吸入室に連通すると共に、前記各シリンダに備えた吐出弁は夫々吐出室に連通しており、前記第１シリンダの吐出室が第２シリンダの吸入室に連通した多段往復動圧縮機であって、前記第１シリンダと第２シリンダに備えた各吸入弁を開放状態に維持するための開放駆動手段と、第２シリンダから吐出される圧縮気体の圧力に基づいて、前記第１シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた吸入弁を開放すると共に、前記第２シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた吸入弁の一方を開放し、前記第２シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた吸入弁の他方のみを圧縮作動させて最小風量を得るように前記開放駆動手段を制御する切換制御器とからなる吐出容量制御装置を備えたことを特徴とする多段往復動圧縮機である。

請求項２に記載の発明は、前記１組のシリンダ装置が２組備えられ、切換制御器が、２組の一方のシリンダ装置における前記第２シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた吸入弁の１つのみを圧縮作動させ他の全ての吸入弁を開放するよう開放駆動手段を制御して最小風量を得るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の多段往復動圧縮機である。

請求項３に記載の発明は、前記開放駆動手段が、プロセスガスを前記吸入弁に送って該吸入弁を開放させる電磁弁であることを特徴とする請求項１に記載の多段往復動圧縮機である。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の多段往復動圧縮機の運転方法であって、少なくとも、前記第１シリンダと第２シリンダの全ての吸入弁を作動させて最大風量の圧縮気体を得る最大風量ステップと、前記第２シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた１つの吸入弁のみを作動させて圧縮作動を行い、他の全ての吸入弁は開放駆動手段により開放して最小風量の圧縮気体を得る最小風量ステップとに切り換えるようにしたことを特徴とする多段往復動圧縮機の運転方法である。

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の多段往復動圧縮機の運転方法であって、少なくとも、２組のシリンダ装置に備えられる全ての吸入弁を作動させて最大風量を得る最大風量ステップと、一方のシリンダ装置における第２シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた吸入弁の１つのみを作動させて圧縮作動を行い、他の全ての吸入弁は開放駆動手段により開放して最小風量を得る最小風量ステップとに切り換えるようにしたことを特徴とする多段往復動圧縮機の運転方法である。

本発明の多段往復動圧縮機及びその運転方法によれば、少なくとも、第１シリンダと第２シリンダの全ての吸入弁を作動させて最大風量の圧縮気体を得る最大風量ステップと、前記第２シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた１つの吸入弁のみを作動させて圧縮作動を行い、他の全ての吸入弁は開放駆動手段により開放して最小風量の圧縮気体を得る最小風量ステップとに切り換えるようにしたので、１台の多段往復動圧縮機によって大風量と従来より少ない小風量での運転が可能となり、しかも小風量の圧縮気体を負荷に応じた小さい消費動力で供給できるという優れた効果を奏し得る。

本発明の多段往復動圧縮機の基本構成である１組のシリンダ装置を備えた場合の概略正面図である。 図１の多段往復動圧縮機が最大風量ステップの場合の作動説明図である。 図１の多段往復動圧縮機が中間風量ステップの場合の作動説明図である。 図１の多段往復動圧縮機が最小風量ステップの場合の作動説明図である。 吸入弁の一例を示す断面図である。 ２組のシリンダ装置を備えた多段往復動圧縮機の場合の概略正面図である。 （ａ）は図１の多段往復動圧縮機により吐出風量を段階的に変化させるときの各シリンダの作動のステップを示す説明図、（ｂ）は（ａ）のステップに応じた吐出風量を示すグラフである。 （ａ）は図６の多段往復動圧縮機により吐出風量を段階的に変化させるときの各シリンダの作動のステップを示す説明図、（ｂ）は（ａ）のステップに応じた吐出風量を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図１は本発明を適用する多段往復動圧縮機の一例を示したもので、電動モータ等の駆動源４によって駆動されるクランク軸１１が内蔵されたクランクケース５の外周に、大容量の第１シリンダ１と、該第１シリンダ１に比して容量が小さい小容量の第２シリンダ２とからなる１組のシリンダ装置３が配置されており、この第１シリンダ１と第２シリンダ２との組み合わせが基本の構成となっている。そして、フィルタ６から取り入れられた気体（空気）は、大容量の第１シリンダ１に導かれて加圧され、その加圧された１次圧縮気体はインタークーラ７に導かれて冷却された後、小容量の第２シリンダ２に導かれて更に加圧されることにより２次圧縮気体となり、続いて、アフタクーラ８により冷却された後、レシーバタンク９に導かれて圧力が調整され、目的場所に供給されるようになっている。前記インタークーラ７は冷却水によって冷却されており、又、前記第１シリンダ１及び第２シリンダ２、更にはオイルクーラ１０等も冷却水によって冷却されている。

図２は、図１に示した基本の構成である１組のシリンダ装置３を備えた多段往復動圧縮機の概略と作動を示したものであり、図２に示す多段往復動圧縮機は、クランク軸１１の回転によりコネクティングロッド１２及びピストンロッド１３を介して往復移動するピストン１４を備えた第１シリンダ１と、前記クランク軸１１の回転によりコネクティングロッド１２及びピストンロッド１３を介して往復移動するピストン１５を備えた前記第１シリンダ１に比して小容量の第２シリンダ２とを備えている。前記第１シリンダ１のヘッド側室１６ａとロッド側室１６ｂには、夫々逆止構造を有する吸入弁１７ａ，１７ｂと吐出弁１８ａ，１８ｂとが備えてあり、前記第１シリンダ１の外周には、前記第１シリンダ１に備えた吸入弁１７ａ，１７ｂに連通する吸入室１９と、吐出弁１８ａ，１８ｂに連通する吐出室２０とが区画壁２１により区画されて形成されている。

又、前記第２シリンダ２のヘッド側室２２ａとロッド側室２２ｂには、夫々逆止構造を有する吸入弁２３ａ，２３ｂと吐出弁２４ａ，２４ｂが備えてあり、前記第２シリンダ２の外周には、前記第２シリンダ２に備えた吸入弁２３ａ，２３ｂに連通する吸入室２５と吐出弁２４ａ，２４ｂに連通する吐出室２６とが区画壁２７により区画されて形成されている。ここで、図２では、第１シリンダ１のヘッド側室１６ａとロッド側室１６ｂ、及び第２シリンダ２のヘッド側室２２ａとロッド側室２２ｂの夫々に、吸入弁１７ａ，１７ｂ、２３ａ，２３ｂと吐出弁１８ａ，１８ｂ、２４ａ，２４ｂを夫々一個ずつ設けた場合について例示したが、上記吸入弁と吐出弁は、各シリンダ１，２のサイズに応じて複数個備えるようにしてもよく、このとき、吸入弁と吐出弁は同数で備えられる場合と異なる数で備えられる場合とがある。

前記第１シリンダ１の吸入室１９には気体取入口２８が設けてあり、又、前記第１シリンダ１の吐出室２０は連通管２０ａによりインタークーラ７を介して第２シリンダ２の吸入室２５に連通しており、更に、第２シリンダ２の吐出室２６には吐出口２９が形成してあり、該吐出口２９はレシーバタンク９に連通している。

図５は前記吸入弁１７ａ，１７ｂ、２３ａ，２３ｂの構成について、第１シリンダ１のヘッド側室１６ａに備えた吸入弁１７ａを代表例として示したものであり、図中３０は第１シリンダ１に備えられた弁本体である。３２は該弁本体３０の一部を構成するバルブシートであり、該バルブシート３２は、吸入室１９とヘッド側室１６ａとに連通する開口３１を有しており、バルブケージ５２による押付けによって第１シリンダ１に固定されている。前記バルブシート３２の下部には環状を有するバルブプレート３３が配置され、更に、該バルブプレート３３の下部には環状を有するバルブガイド３４が配置されて固定ボルト３４ａによってバルブシート３２に固定されている。更に、前記バルブガイド３４の上面には押付け用の板バネ３５が配置されており、前記バルブプレート３３は前記板バネ３５により押されてバルブシート３２の弁座３６に圧着されることにより前記開口３１を閉塞する逆止構造が構成されている。

上記逆止構造は、図２のピストン１４が下降して吸入室１９に対しヘッド側室１６ａの圧力が低くなる吸入時には、その圧力差によりバルブプレート３３が弁座３６から離反するように下降して板バネ３５を圧縮し、これにより開口３１を通して吸入室１９の流体がヘッド側室１６ａ内に吸入され、又、ピストン１４が上昇して吸入室１９に対しヘッド側室１６ａの圧力が高くなる圧縮時には、その圧力差と板バネ３５の反力によりバルブプレート３３が弁座３６に圧着されて開口３１が閉塞されることで圧縮が行われるようになっており、この逆止構造は、前記吸入弁１７ａ，１７ｂ、２３ａ，２３ｂ、及び前記吐出弁１８ａ，１８ｂ、２４ａ，２４ｂの夫々に備えられている。

一方、前記吸入弁１７ａ，１７ｂ、２３ａ，２３ｂにおけるバルブシート３２の上部には、アンローダヨーク３７が配置してあり、該アンローダヨーク３７の上側にはバルブケージ５２に昇降可能に嵌合した移動軸３８が一体に備えてあり、前記アンローダヨーク３７の下方に延びたアーム３７ａの下端は前記バルブプレート３３の上面に当接するようになっている。

又、前記移動軸３８の上側のバルブケージ５２内にはダイヤフラム３９が設けてあり、該ダイヤフラム３９の上側にはプロセスガス４０を導くプロセスガス導孔４１が設けてあり、プロセスガス導孔４１にプロセスガス４０を供給すると、前記ダイヤフラム３９を介して前記移動軸３８と共にアンローダヨーク３７が下方に移動し、前記バルブシート３２の弁座３６に圧着されていたバルブプレート３３が押下げられて前記開口３１を開放する開放状態に維持されるようになっている。４２はプロセスガス４０の供給が無くなった時にアンローダヨーク３７を上側へ戻すためのバネである。

図１のレシーバタンク９には、加圧気体をプロセスガス４０として取り出すための配管４３を介してヘッダタンク４４が接続されており、該ヘッダタンク４４内のプロセスガス４０を前記吸入弁１７ａ，１７ｂ、２３ａ，２３ｂの前記プロセスガス導孔４１に夫々連通する導管４５ａ，４５ｂ、４６ａ，４６ｂには、プロセスガスの供給・停止を行う電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ａ，４８ｂ（開放駆動手段）を備えている。又、前記レシーバタンク９の圧力（図１では配管４３の圧力）を検出する圧力計４９が設けてあり、該圧力計４９の検出圧力を設定圧５１が設定された切換制御器５０に入力しており、該切換制御器５０は、前記圧力計４９の検出圧力に基づいて、電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ａ，４８ｂに指令信号を出力して、吸入弁１７ａ，１７ｂ、２３ａ，２３ｂのプロセスガス導孔４１に対するプロセスガス４０の供給を切り換えて吐出風量を調節する吐出容量制御装置５３を構成している。

尚、図１では圧力計４９の検出圧力に基づいて、電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ａ，４８ｂを切り換える指令信号を出力する切換制御器５０を備えた吐出容量制御装置５３の場合について示したが、前記配管４３に所定の作動圧で作動する複数の圧力開閉器を備え、該圧力開閉器が作動した時の信号により、リレー回路を介して前記電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ａ，４８ｂの切り換えを行うようにしてもよい。

図２〜図４は、切換制御器５０により電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ａ，４８ｂの切り換えを行って、多段往復動圧縮機による圧縮気体の吐出量を切り換える状態を示しており、第１シリンダ１及び第２シリンダ２内にハッチングを施した部分は圧縮作動を行っている状態のものを示している。図２は、電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ａ，４８ｂのいずれも作動しておらず、従って、いずれの吸入弁１７ａ，１７ｂ、２３ａ，２３ｂにもプロセスガス４０は供給されておらず、第１シリンダ１及び第２シリンダ２のヘッド側室１６ａ，２２ａとロッド側室１６ｂ，２２ｂの全てによって圧縮作動が行われており、この状態は多段往復動圧縮機による圧縮気体の吐出風量が最大（１００％）とな最大風量ステップを示している。

又、図３は、電磁弁４７ｂ、４８ｂが作動されて第１シリンダ１及び第２シリンダ２のロッド側室１６ｂ，２２ｂに備えた吸入弁１７ｂ，２３ｂが開放された状態を示しており、この状態では、ロッド側室１６ｂ，２２ｂでは圧縮が行われず、ヘッド側室１６ａ，２２ａのみで圧縮作動が行われることになるため、圧縮気体の吐出風量は前記最大風量の場合の５０％となる中間風量ステップを示している。

又、図４では、電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ｂが作動されて第１シリンダ１のヘッド側室１６ａとロッド側室１６ｂ、及び第２シリンダ２のロッド側室２２ｂの吸入弁１７ａ，１７ｂ、２３ｂが開放された状態を示しており、この状態では、第１シリンダ１では気体の圧縮が行われることなくそのまま通過し、第２シリンダ２に導かれてヘッド側室２２ａのみで圧縮が行われることになるため、第１シリンダ１に対する第２シリンダ２の容積が１／２の場合には、圧縮気体の吐出風量が２５％となる最小風量ステップを示している。

以下に上記実施例の作動を説明する。

図１の多段往復動圧縮機においては、レシーバタンク９内の圧力を検出する圧力計４９からの検出圧力が切換制御器５０に入力されており、切換制御器５０は、前記圧力計４９からの検出圧力が設定圧５１に保持されるように、図２に示した電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ａ，４８ｂ（開放駆動手段）のいずれも作動せずに、ヘッド側室１６ａ，２２ａとロッド側室１６ｂ，２２ｂによる圧縮が行われる最大風量ステップ、図３に示した電磁弁４７ｂ、４８ｂを作動して吸入弁１７ｂ、２３ｂを開放することによりヘッド側室１６ａ，２２ａのみで圧縮が行われる中間風量ステップ、図４に示した電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ｂを作動して吸入弁１７ａ，１７ｂ、２３ｂを開放することによりヘッド側室２２ａのみで圧縮が行われる最小風量ステップ、に自動的に切り換えるようにしてあり、これにより、レシーバタンク９内の加圧気体は設定された圧力に自動的に制御されるようになっている。

前記多段往復動圧縮機をセメント搬送船に搭載して、セメントをサイロに供給する場合とトラックに積載する場合とに切り換えて使用するには、第１シリンダ１と第２シリンダ２を作動させることによって得られる最大風量が、セメントをサイロへ搬送するのに必要な目標風量が得られる容量の多段往復動圧縮機を選定して搭載する。

これにより、セメントをサイロへ搬送する際には、図２に示したように、第１シリンダ１と第２シリンダ２のヘッド側室１６ａ，２２ａとロッド側室１６ｂ，２２ｂによる圧縮が行われて、最大風量（１００％）の圧縮気体をレシーバタンク９に供給することにより、レシーバタンク９内の圧力を略一定に保持した状態で、セメントを高効率でサイロに搬送することができる。又、何らかの要因でレシーバタンク９内の圧力が異常に上昇した場合には、切換制御器５０からの指令信号により、図３に示したように、吸入弁１７ａ，１７ｂ、２３ａ，２３ｂのいずれかを開放し、これによって多段往復動圧縮機からの吐出風量を減少させることで、レシーバタンク９内の圧力を所定値に保持することができる。

一方、セメントをトラックに積載する際には、レシーバタンク９から取り出される圧縮気体の風量が減少するために、レシーバタンク９内の圧力が上昇する傾向を示す。このため、切換制御器５０は、図４に示したように電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ｂを作動させて吸入弁１７ａ，１７ｂ、２３ｂを開放することにより、ヘッド側室２２ａのみで圧縮が行われる最小風量ステップに自動的に切り換えられる。このとき、気体取入口２８から取り入れられた空気は、第１シリンダ１では圧縮されることなく通過し、第２シリンダ２のヘッド側室２２ａのみで圧縮が行われることで２５％の最小風量となり、この最小風量の圧縮空気によってセメントがトラックに搬送される。このように、従来の最小風量であった５０％に比して少ない２５％の最小風量によってセメントを搬送することができ、しかも、この２５％の最小風量を得るために第２シリンダ２のヘッド側室２２ａによる加圧が行われるのみであるため、多段往復動圧縮機の消費動力を小さく抑えることができる。

尚、本発明の多段往復動圧縮機は、前記セメント搬送船以外の圧縮気体を必要とする場所に適用することができ、又、前記最大風量と最小風量の他に、中間風量を必要とする場合にも、圧縮作動させるヘッド側室１６ａ，２２ａとロッド側室１６ｂ，２２ｂを選定して切り換えることで適用することができる。

図６は、図１の基本の構成である第１シリンダ１と第２シリンダ２とからなる１組のシリンダ装置３を、クランクケース５の外周に対称に２組備えた場合を示しており、一方の組には符号にダッシ（'）を付して示している。そして、第２シリンダ２，２'から吐出される二次圧縮気体は合流してアウタクーラ８及びレシーバタンク９に導かれている。

図６のように２組のシリンダ装置３，３'を備えた場合には、図１に示した４個の電磁弁４７ａ，４７ｂ、４８ａ，４８ｂを備えた場合に対して倍の８個の電磁弁を備え、この電磁弁を切換制御器によって前記実施例と同様に切り換え制御するようにしている。従って、３組のシリンダ装置を備えた場合には、１２個の電磁弁を備えることにより同様に対応することができる。

図７（ａ）は、図１に示したように、前記第１シリンダ１と第２シリンダ２からなる基本の構成のシリンダ装置３を１組備えた多段往復動圧縮機の場合を示したもので、第１シリンダ１及び第２シリンダ２内にハッチングを施した部分は圧縮作動を行っている室を示しており、図７（ｂ）は吐出風量を示している。

図７（ａ）に示すように、１組のシリンダ装置３を備えた多段往復動圧縮機で、且つ第１シリンダ１に対する第２シリンダ２の容積が１／２の場合の吐出風量は、図７（ｂ）に示すように、０％、２５％、５０％、１００％のステップに風量を切り変えることができる。

図８（ａ）は、図６に示したように、前記第１シリンダ１と第２シリンダ２からなる基本の構成のシリンダ装置３を２組備えた多段往復動圧縮機の場合を示したもので、第１シリンダ１及び第２シリンダ２内にハッチングを施した部分は圧縮作動を行っている室を示しており、図８（ｂ）は吐出風量を示している。

図８（ａ）に示すように、２組のシリンダ装置３，３'を備えた多段往復動圧縮機で、且つ第１シリンダ１に対する第２シリンダ２の容積が１／２の場合の吐出風量は基本的に、０％、１２．５％、２５％、５０％、７５％、１００％のステップで風量を切り換えることができる。又、容積が２対１である第１シリンダ１と第２シリンダ２の休止と作動の組み合わせを変えることにより更に多段のステップで風量を切り換えることができる。例えば、第１シリンダ１と第２シリンダ２のみを作動した場合の５０％風量のステップにおいて、第１シリンダ１，１'のみを作動した場合には約６５％風量とすることができ、又、第２シリンダ２，２'のみを作動した場合には約３５％風量とすることができる。

従って、上記したように２組のシリンダ装置３，３'を備えた多段往復動圧縮機によれば、１台の装置で、大きな最大風量から極めて少ない最小風量まで供給することができ、よって多段往復動圧縮機の適用範囲を更に拡大することができる。

尚、本発明の多段往復動圧縮機及びその運転方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、上述した１組のシリンダ装置を備えた多段圧縮機と２組のシリンダ装置を備えた多段圧縮機以外に、３組、４組のように組数を増加させた多段圧縮機にも適用できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１，１' 第１シリンダ
２，２' 第２シリンダ
３，３' シリンダ装置
１１ クランク軸
１４ ピストン
１５ ピストン
１６ａ ヘッド側室
１６ｂ ロッド側室
１７ａ，１７ｂ 吸入弁
１８ａ，１８ｂ 吐出弁
１９ 吸入室
２０ 吐出室
２２ａ ヘッド側室
２２ｂ ロッド側室
２３ａ，２３ｂ 吸入弁
２４ａ，２４ｂ 吐出弁
２５ 吸入室
２６ 吐出室
４０ プロセスガス
４７ａ，４７ｂ 電磁弁（開放駆動手段）
４８ａ，４８ｂ 電磁弁（開放駆動手段）
５０ 切換制御器
５３ 吐出容量制御装置

Claims (5)

1. クランク軸により往復移動するピストンを備えた第１シリンダと、前記クランク軸により往復移動するピストンを備え前記第１シリンダより小容量の第２シリンダとからなる１組のシリンダ装置を有し、前記各シリンダのヘッド側室とロッド側室の夫々には逆止構造の吸入弁と吐出弁が備えられ、前記各シリンダに備えた吸入弁は夫々吸入室に連通すると共に、前記各シリンダに備えた吐出弁は夫々吐出室に連通しており、前記第１シリンダの吐出室が第２シリンダの吸入室に連通した多段往復動圧縮機であって、前記第１シリンダと第２シリンダに備えた各吸入弁を開放状態に維持するための開放駆動手段と、第２シリンダから吐出される圧縮気体の圧力に基づいて、前記第１シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた吸入弁を開放すると共に、前記第２シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた吸入弁の一方を開放し、前記第２シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた吸入弁の他方のみを圧縮作動させて最小風量を得るように前記開放駆動手段を制御する切換制御器とからなる吐出容量制御装置を備えたことを特徴とする多段往復動圧縮機。
2. 前記１組のシリンダ装置が２組備えられ、切換制御器が、２組の一方のシリンダ装置における前記第２シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた吸入弁の１つのみを圧縮作動させ他の全ての吸入弁を開放するよう開放駆動手段を制御して最小風量を得るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の多段往復動圧縮機。
3. 前記開放駆動手段が、プロセスガスを前記吸入弁に送って該吸入弁を開放させる電磁弁であることを特徴とする請求項１に記載の多段往復動圧縮機。
4. 請求項１に記載の多段往復動圧縮機の運転方法であって、少なくとも、前記第１シリンダと第２シリンダの全ての吸入弁を作動させて最大風量の圧縮気体を得る最大風量ステップと、前記第２シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた１つの吸入弁のみを作動させて圧縮作動を行い、他の全ての吸入弁は開放駆動手段により開放して最小風量の圧縮気体を得る最小風量ステップとに切り換えるようにしたことを特徴とする多段往復動圧縮機の運転方法。
5. 請求項２に記載の多段往復動圧縮機の運転方法であって、少なくとも、２組のシリンダ装置に備えられる全ての吸入弁を作動させて最大風量を得る最大風量ステップと、一方のシリンダ装置における第２シリンダのヘッド側室とロッド側室に備えた吸入弁の１つのみを作動させて圧縮作動を行い、他の全ての吸入弁は開放駆動手段により開放して最小風量を得る最小風量ステップとに切り換えるようにしたことを特徴とする多段往復動圧縮機の運転方法。

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