JP6339626B2

JP6339626B2 - 起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機及びダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法

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Publication number: JP6339626B2
Application number: JP2016117764A
Authority: JP
Inventors: 公治服部; 藤後　宏之; 宏之藤後; 淳司大羽; 光秀梅田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2036-06-14
Also published as: JP2017223139A

Description

本発明は、起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機及びダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法に関し、特に、ダイヤフラム式圧縮機の起動時における負荷低減に関し、ダイヤフラムを駆動する油圧系の負荷低減を実現するための新規な改良に関する。

従来、往復動式圧縮機の起動時において、モータへの過負荷や、各軸受などの潤滑された摺動部の異常磨耗や焼付きを回避するため、起動直後には圧縮機がガスを圧縮しない無負荷運転を行うよう負荷低減機構を必要としていた。前述の負荷低減機構の代表的なものとしては、以下のものが周知とされている。
まず、第一の機構として、比較的大型の圧縮機には、特許文献１などが対象とする吸込弁アンローダが採用されている。これは往復動式圧縮機のシリンダ入口に設置された吸込シリンダ弁を、圧縮機起動時に強制的に開放状態に保つことで、ピストンの往復動によって吸込配管からシリンダ内に流入したガスは、再び吸込配管に逆流することを繰り返し、ガスの圧縮を行わないようにするものである。この場合、圧縮機の機内は吸込ガス圧力に保たれる構成である。

一方、第二の機構として、比較的小型の圧縮機には、シリンダ弁が小さいため吸込弁アンローダの組込みが困難であるため、例えば特許文献２が対象としているような、圧縮機の吐出配管と吸込配管を連通させるバイパス配管と、そのバイパス配管を閉止するバルブを設置し、圧縮機起動時には前出バルブを開放することで、圧縮機シリンダから吐出配管に吐出されたガスは前出バイパス配管を通って吸込配管を経て圧縮機シリンダに戻る。言い換えれば空回りをすることで圧縮機がガスを圧縮しないようにする構成である。

さらに、単純な第三の負荷低減機構として、圧縮機吐出側を大気開放してガスを圧縮することなく大気に排出する機構が挙げられ、例えば特許文献３や４にあるように、圧縮機が停止すると自動的に圧縮機吐出側に残留した圧縮ガスを大気に排出する方法が考案されている。これにより圧縮機内部は、吸込ガス圧力によらず大気圧付近まで減圧される。しかし各種産業ガスや原料ガスを取り扱う圧縮機に採用した場合、大気に排出するガスが無駄になる。また、特許文献３や４の方法では、圧縮機起動の瞬間には負荷を低減させることはできるが、圧縮機起動と同時にガスの圧縮が始まるため、その効果はごく短時間に限られる。従って、起動時の圧縮機の負荷低減を一定時間維持するような起動方法の場合には、例えば特許文献４の自動排水弁を、手動あるいは強制動作によって任意に操作可能な構造とする必要があるが、この場合には大気に排出されるガスの量も増加してしまうため、より無駄が多くなってしまう。このようなことから、特許文献３,４も空気圧縮機を対象とした発明であり、産業ガスや原料ガスを取り扱う圧縮機においては、小型のものに限定して採用されるのが一般的である。

ダイヤフラム式圧縮機は、比較的小型の往復動式圧縮機の一種である。このダイヤフラム式圧縮機の構造を図４に示す。符号７１で示されるものは油シリンダ６５内の作動油であり、油室７２においては、この作動油７１の吸込・吐出ライン６２,６３を有し、この吸込ライン６２には、油補給ポンプ６１が接続され、この吐出ライン６３には油逃がし弁６４が設けられ、シリンダ弁７５が設置されているガス室７３をダイヤフラム７４が仕切っている。クランク軸６７に接続された油圧ピストン６６の往復動によって油室７２の油圧を変動させることでダイヤフラム７４が上下に変形し、ガス室７３の容積を増減させてガスを圧縮する。ガス室７３がダイヤフラム７４で完全に密閉されており、摺動シールや回転シールを必要としないため、第一に純度を要求されるプロセスに用いられるガスや安全上外部への漏れが許容できない可燃性ガスや毒性ガスの取扱いが可能であること、第二に他の型式の圧縮機と比較して高圧に対応できることが特徴として挙げられる。

比較的小型であるダイヤフラム式圧縮機の負荷低減機構としては、前述の第二の機構、もしくは第三の機構が採用されるのが一般的である。特に、可燃性ガスや毒性ガスを取り扱う場合には、大気へのガスの排出を行わない前出第二の機構が広く用いられる。本機構を採用した場合、圧縮機運転時には吐出配管には圧縮されたガスが満たされているため、バイパスラインを開放すると前述の圧縮されたガスが吸込配管に逆流して、吸込配管の圧力が上昇してしまう点に注意を要する。一般には、吸込配管に十分な容積を持ったレシーバタンクを設置することで、この圧力上昇を許容範囲内の小さなものに抑制する手法が併せて採用される。

図５に、本起動負荷低減機構のフローの一例を示し、本図を用いて負荷低減機構の説明を行う。通常負荷運転時には、ダイヤフラム式圧縮機１の起動システムのフロー図の上流工程１１Ａから受入配管１１を通って供給されたガスはレシーバタンク２、前記レシーバタンク２とダイヤフラム式圧縮機１を連通する吸込配管１２を通ってダイヤフラム式圧縮機１に供給される。ダイヤフラム式圧縮機１によって圧縮され圧力の上昇したガスは、吐出配管１３、払出配管１４を通って下流工程１１Ｃに供給される。このとき、前記吐出配管１３とレシーバタンク２とを連通するバイパス配管１５に備え付けられたバイパス開閉弁２２は閉止している。ダイヤフラム式圧縮機１を停止させる直前、あるいは停止中に吐出開閉弁２１を閉止すると同時に前記バイパス開閉弁２２を開放することで、ダイヤフラム式圧縮機１から吐出配管１３、バイパス配管１５、レシーバタンク２、吸込配管１２を通って再びダイヤフラム式圧縮機１に連通するループ回路５０が形成される。この状態でダイヤフラム式圧縮機１を起動しても、ガスは前記ループ回路５０の中を空回りするだけであり、従って、払出配管１４に連通する下流工程の圧力が高い圧力に保たれていても吐出開閉弁２１によって遮断されているため、前記ループ回路の圧力は、受入配管１１より供給されるガス圧力、言い換えると圧縮機の吸込圧力のままであり、ダイヤフラム式圧縮機１はガスを圧縮しない無負荷運転を行うのみとなる。そしてダイヤフラム式圧縮機１が完全に起動した後に、吐出開閉弁２１を開放すると同時にバイパス開閉弁２２を閉止することで、前記ループ回路は遮断され、ガスは払出配管１４を通って下流工程１１Ｃに供給されるようになり、下流工程の圧力に打ち勝ってガスを払い出すことが可能となる圧力までガスを圧縮するため、ダイヤフラム式圧縮機１は通常の負荷運転に移行する。

特開平０５−１４９２５８号公報特開２００５−０９８２５９号公報特許第５５６１７７７号公報実開昭６３−０５１１８６号公報

従来のダイヤフラム式圧縮機の起動停止システム及びその方法は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、ダイヤフラム式圧縮機の第２の利点である高圧への対応として、吸込圧力が比較的高い運転条件で使用する場合、特許文献２、あるいは図５に示すような負荷低減機構には以下の課題が存在する。
一般に、ダイヤフラム式圧縮機は、油圧ピストンによって発生させた油圧でダイヤフラムを変形させてガスを圧縮する。このとき、油圧によってダイヤフラムを持ち上げる力は、ガスの圧力によってダイヤフラムを押し下げる力に打ち勝ってダイヤフラムを変形させる必要がある。図６の（Ａ）にダイヤフラム式圧縮機１の運転中の油圧とガスの圧力のバランスを示すが、油圧、ガスの圧力ともにダイヤフラム７４全面に作用することにより、油室７２の油圧とガス室７３のガスの圧力はほぼバランスしている。従って、前記図４中の油補給ポンプ６１や油圧調整弁６４は、最大のガスの圧力、すなわち圧縮機の吐出圧力よりも若干高めの油圧を発生させるように設計されればよい。すなわち、
Ｐ_Ｈ＞Ｐ_Ｄ・・・・・・・・・・・・・・・(１)
ここに、Ｐ_Ｈ：油圧、Ｐ_Ｄ：圧縮機運転中のガスの吐出圧力である。
しかし、ダイヤフラム式圧縮機１が停止すると、油圧ピストン６６と油シリンダ６５の隙間からの油漏れなどにより、油室７２の圧力が低下するため、ダイヤフラム７４はガス室７３内のガスの圧力によって押し下げられ、図６の（Ｂ）に示すように油室７２底面に密着する。この状態から圧縮機を起動しようとした場合、圧縮機のガス室７３内のガス圧力Ｐ_Ｃがダイヤフラム全面に作用するのに対して、油圧の作用する面積は、ダイヤフラム全面の面積から油室７２底面に密着した部分の面積を除いたごく僅かな面積に限られてしまう。従って、この状態からガスの圧力によってダイヤフラム７４を押し下げる力に打ち勝ってダイヤフラム７４を変形させるためには、以下の圧力バランスが必要となる。
Ｐ_Ｈ’・Ｓ_Ｐ＞Ｐ_Ｃ・Ｓ_Ｍ・・・・・・・・・(２)
∴Ｐ_Ｈ’＞Ｐ_Ｃ・Ｓ_Ｍ／Ｓ_Ｐ・・・・・・・・・(３)

ここに、Ｐ_Ｈ’：起動時に必要な油圧、Ｓ_Ｍ：ダイヤフラム全面の面積、Ｓ_Ｐ：油室底面に密着した部分の面積を除いたダイヤフラムの面積である。また、Ｐ_Ｃ：停止時のガス室７３のガスの圧力であり、前出レシーバタンク２の容積が適切に設計されていれば、圧縮機の吸込圧力Ｐ_Ｓにほぼ等しいとみなせる。
一般に吐出圧力と吸込圧力の比Ｐ_Ｄ／Ｐ_Ｓは２〜７程度であるのに対して、Ｓ_Ｍ／Ｓ_Ｐは数十倍もの値となってしまうため、式(１)と式(３)を比較すると、起動時に必要な油圧Ｐ_Ｈ’は、運転中に必要な油圧Ｐ_Ｈよりも大きな値となり、油圧系には過剰な負荷がかかり、油補給ポンプ６１をはじめとする油圧機器に損傷を招く恐れが生じる。その結果、油圧系の設計は、上述の圧縮機運転時に必要とされるものよりも過剰な設計を必要とされる。これを防ぐためには、起動時に必要な油圧Ｐ_Ｈ’の低減が必要となる。この方法は、停止時のガス室７３のガスの圧力Ｐ_Ｃを低減させるか、Ｓ_Ｍ／Ｓ_Ｐの値を低減させるかであるが、後者は機械設計面から限界があり、特に吸込圧力Ｐ_Ｓが高いダイヤフラム式圧縮機１においては、起動時の油圧系への負荷が過剰となってしまうことが避けられない。

また、圧縮機運転中に温度の上昇した油は、圧縮機停止中に外気温度付近まで温度が低下する際に収縮するため、油室を含む油圧系に空気を巻き込んでしまう。油圧系に空気が噛んでいると、本来非圧縮である油が内包する空気の分だけ圧縮されてしまい、圧縮機の能力を低下させる。さらに高圧で運転されるダイヤフラム式圧縮機において、吐出時に油圧が上昇したときに空気が油中に溶解し、吸込時に油圧が低下することにより溶解した空気が気泡となって発生する。いわゆるキャビテーションを引き起こすことで、機械の損傷を招く恐れがある。従って、ダイヤフラム式圧縮機の起動時には油補給ポンプによって油を油室に補給して、すばやく空気を追い出す必要がある。空気は圧力が低いほど油に溶解しにくく、またポンプは一般的に吐出圧力が低いほど吐出し量が増加するため、停止時のガス室のガスの圧力Ｐ_Ｃは低いほうが好ましい。言い換えると、吸込圧力Ｐ_Ｓが高いダイヤフラム式圧縮機においては、起動時に油から空気を完全に追い出すことができず、ダイヤフラム式圧縮機が十分な能力を発揮できない恐れがある。

以上のように、特に吸込圧力の高いダイヤフラム式圧縮機に、起動時の負荷低減機構として特許文献２、あるいは図５に示すような機構を採用した場合、ガスの圧縮による負荷を軽減することは可能となるが、油圧系の負荷低減効果は十分でない。
従って、前述のように、油圧系の負荷低減には、停止時のガス室のガスの圧力を低減させる必要がある。ガス室の圧力は低ければ低いほど良いが、ここでは少なくとも１ＭＰａ以下にする必要がある。一般的には、図７に示すように、バイパス配管１５に大気開放弁２６を設けて、受入開閉弁２８と吐出開閉弁２１を閉じて、上流工程１１Ａと下流工程１１Ｃから装置を分断化とした上で、大気開放弁２６を開放することで機内のガスを大気に排出して、圧力を低減させる方法が考えられるが、レシーバタンク２を含めた機内のガス量が無駄になることに加え、特に安全上外部への漏れが許容できない可燃性ガスや毒性ガスを取り扱う圧縮機においては、好ましい方法とは言えない。

本発明は、ダイヤフラム式圧縮機の起動時に、油圧系の負荷低減のために、機内のガスを大気に排出することなく、機内のガスの圧力を吸込圧力よりも低い圧力に減圧するようにした起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機及びダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法を提供することを目的とする。

本発明による起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機は、上流工程に連通された受入配管及び吸込配管を通して受け入れたガスを圧縮して、吐出配管及び払出配管を通じて下流工程に払い出すダイヤフラム式圧縮機と、前記ダイヤフラム式圧縮機の前記受入配管と吸込配管との間に設けられたレシーバタンクと、前記吐出配管とレシーバタンクとを連通させたバイパス配管と、前記バイパス配管に流路を開閉するバイパス開閉弁を有したダイヤフラム式圧縮機用起動停止装置と、前記レシーバタンクの圧縮機側に設けられ、前記吸込配管の流路を開閉する吸込開閉弁と、前記バイパス配管の前記バイパス開閉弁よりも前記レシーバタンク近傍にレシーバタンク開閉弁を有し、さらに前記吸込開閉弁より前記ダイヤフラム式圧縮機側の前記吸込配管と、前記レシーバタンク開閉弁と前記バイパス開閉弁の間の前記バイパス配管とを連通する吸込バイパス配管と、前記吸込バイパス配管の途中に設けられた圧力調整弁とを備え、前記ダイヤフラム式圧縮機が運転を停止する時に、前記吐出開閉弁を閉止すると同時にバイパス開閉弁を開放することで前記ダイヤフラム式圧縮機の吐出から吸込までのループ回路を形成した後に、前記吸込開閉弁を閉止することで前記吸込配管から前記ダイヤフラム式圧縮機にかけての機内に存在するガスをダイヤフラム式圧縮機で圧縮して前記レシーバタンクに回収しながら、前記吸込配管には吸込バイパス配管を通して、前記圧力調整弁にて大気圧よりも僅かに高い圧力に調整されたガスを供給することで、前記吸込配管から前記ダイヤフラム式圧縮機にかけての機内の圧力が負圧になることを防止し、最後に前記レシーバタンク開閉弁を閉止すると同時に前記ダイヤフラム式圧縮機を停止するようにした構成であり、また、前記払出配管に接続された吐出開閉弁と、前記レシーバタンク開閉弁のいずれか、あるいは両方を逆止弁とした構成であり、また、本発明によるダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法は、上流工程に連通された受入配管及び吸込配管を通して受け入れたガスを圧縮して、吐出配管及び払出配管を通じて下流工程に払い出すダイヤフラム式圧縮機と、前記ダイヤフラム式圧縮機の前記受入配管と吸込配管との間に設けられたレシーバタンクと、前記吐出配管とレシーバタンクとを連通させたバイパス配管と、前記バイパス配管に流路を開閉するバイパス開閉弁を有したダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法において、前記レシーバタンクの圧縮機側に設けられ、前記吸込配管の流路を開閉する吸込開閉弁と、前記バイパス配管の前記バイパス開閉弁よりも前記レシーバタンク近傍にレシーバタンク開閉弁を有し、さらに前記吸込開閉弁より前記ダイヤフラム式圧縮機側の前記吸込配管と、前記レシーバタンク開閉弁と前記バイパス開閉弁の間の前記バイパス配管とを連通する吸込バイパス配管と、前記吸込バイパス配管の途中に圧力調整弁とを用い、前記ダイヤフラム式圧縮機が運転を停止する時に、前記吐出開閉弁を閉止すると同時にバイパス開閉弁を開放することで前記ダイヤフラム式圧縮機の吐出から吸込までのループ回路を形成した後に、前記吸込開閉弁を閉止することで前記吸込配管から前記ダイヤフラム式圧縮機にかけての機内に存在するガスをダイヤフラム式圧縮機で圧縮して前記レシーバタンクに回収しながら、前記吸込配管には吸込バイパス配管を通して、前記圧力調整弁にて大気圧よりも僅かに高い圧力に調整されたガスを供給することで、前記吸込配管から前記ダイヤフラム式圧縮機にかけての機内の圧力が負圧になることを防止し、最後に前記レシーバタンク開閉弁を閉止すると同時に前記ダイヤフラム式圧縮機を停止する方法であり、また、前記払出配管に接続された吐出開閉弁と、前記レシーバタンク開閉弁のいずれか一方、あるいは両方を逆止弁とした方法である。

本発明による起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機及びダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、本発明によれば、ダイヤフラム式圧縮機の起動時において、吸込圧力が高い運転条件においても、機内のガスを大気に排出することなく機内を脱圧して、特にダイヤフラムを駆動する油圧系の負荷低減を実現できる。
すなわち、先に述べたように停止手順に従って運転を停止したダイヤフラム式圧縮機を起動する場合、ダイヤフラム式圧縮機の内部の圧力Ｐ_Ｃは大気圧よりも僅かに高い圧力に過ぎないため、前記(3)式より、ダイヤフラムが前記図６（Ｂ）に示すように油室底面に密着していたとしても、比較的わずかな油圧でダイヤフラムを変形させることができる。一度ダイヤフラムが変形すれば、前記図６（Ａ）に示す状態に移行するため、前記(１)式からも明らかなように、油圧系に過剰な負荷がかかることを防止することが可能となる。その後も、ダイヤフラム式圧縮機から吐出配管、バイパス配管、吸込バイパス配管、吸込配管を経てダイヤフラム式圧縮機に戻るループ回路において、吸込配管からダイヤフラム式圧縮機にかけての機内の圧力は、圧力調整弁によって大気圧より僅かに高い圧力に保たれるため、油圧系に内包された空気が存在していたとしても、空気は油に溶解することなく、油補給ポンプから供給された油によってすばやく追い出される。
以上のように、本発明によれば、ダイヤフラム式圧縮機を起動する際に、油圧系に過剰な負荷が掛かることを防止すると同時に、油圧系に空気が噛みこんでいたとしても素早く追い出すことが可能となり、ダイヤフラム式圧縮機を適切に起動させることができる。
また、ダイヤフラム式圧縮機が起動した後には、吸込開閉弁とレシーバタンク開閉弁を開放することで、前記図5に示す従来の起動方法と同様な状態となる。ここでレシーバタンク開閉弁が逆止弁の場合には、特に操作は不要である。
さらに吐出開閉弁を開放すると同時に、バイパス開閉弁を閉止すれば、上流工程から供給されたガスは、受入配管、吸込配管を経て、ダイヤフラム式圧縮機によって圧縮されて圧力が上昇し、吐出配管、払出配管を経て下流工程へと供給される。ここでも同様に、吐出開閉弁が逆止弁である場合には、特に操作は不要である。

本発明による起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機及びダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法を示すフロー図である。図１の他の形態を示すフロー図である。図１の他の形態を示すフロー図である。一般のダイヤフラム式圧縮機の断面図である。従来のダイヤフラム式圧縮機の起動装置のフロー図である。図４のダイヤフラム式圧縮機におけるダイヤフラムに掛かる圧力バランスが（Ａ）から（Ｂ）のように変化する説明図である。従来のダイヤフラム式圧縮機の起動装置における機内脱圧のフロー図である。

本発明による起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機及びダイヤフラム式圧縮機の停止方法は、特に、ダイヤフラム式圧縮機の起動時における負荷低減を実現することである。

以下、図面と共に本発明による起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機及びダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法の好適な実施の形態について説明する。
本発明による起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機及びダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法には、ダイヤフラム式圧縮機に前記第二の機構である吐出配管と吸込配管を連通するバイパス配管を採用し、吸込配管に吸込開閉弁を設けてレシーバタンクからのガスの供給を遮断することで、ダイヤフラム式圧縮機内のガスをレシーバタンクに圧縮回収すると共に、前記バイパス配管からダイヤフラム式圧縮機の吸込配管に減圧弁を介してガスを供給することで、吸込配管からダイヤフラム式圧縮機にかけての機内の圧力が負圧となることを防止する起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機及びダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法を提供することである。

次に、本発明の装置と方法の内容を図１と共に説明する。ダイヤフラム式圧縮機１とレシーバタンク２を連通する吸込配管１２には、吸込開閉弁２３が備え付けられており、またバイパス開閉弁２２よりもレシーバタンク２近傍のバイパス配管１５にはレシーバタンク開閉弁２５が備え付けられている。さらに、吸込開閉弁２３よりもダイヤフラム式圧縮機１側の吸込配管１２と、バイパス開閉弁２２とレシーバタンク開閉弁２５との間のバイパス配管１５とを連通する吸込バイパス配管１６と、吸込バイパス配管１６の途中には圧力調整弁２４とが備え付けられている。
前記ダイヤフラム式圧縮機１が通常運転を行っている状態では、吸込開閉弁２３、および吐出開閉弁２１は開放されており、バイパス開閉弁２２は閉止されている。従って、上流工程１１Ａから供給されたガスは、受入配管１１、吸込配管１２を通ってダイヤフラム式圧縮機１で圧縮され、吐出配管１３、払出配管１４を通って下流工程１１Ｃに供給される。
尚、前記起動停止装置１００は、前述の受入配管１１、レシーバタンク２、レシーバタンク開閉弁２５、吸込開閉弁２３、吸込配管１２、吸込バイパス配管１６、圧力調整弁２４、ダイヤフラム式圧縮機１、吐出配管１３、払出配管１４、吐出開閉弁２１、バイパス配管１５及びバイパス開閉弁２２とから構成されている。

次に、ダイヤフラム式圧縮機１を停止させる時には、まず吐出開閉弁２１を閉止して下流工程１１Ｃから装置を縁切りすると同時に、バイパス開閉弁２２を開放して、ダイヤフラム式圧縮機１から吐出配管１３、バイパス配管１５、レシーバタンク２、吸込配管１２を経てダイヤフラム式圧縮機１に至るループ回路５０を形成する。この状態でガスは、上述のループ回路５０を空回りするため、ダイヤフラム式圧縮機１は無負荷運転を行うこととなる。
本発明では吸込配管１２に吸込開閉弁２３を設け、上記の状態から、吸込開閉弁２３を閉止するとレシーバタンク２から吸込配管１２へのガスの供給が止まるため、吸込配管１２からダイヤフラム式圧縮機１にかけての機内のガスはダイヤフラム式圧縮機１によって、吐出配管１３、バイパス配管１５を経てレシーバタンク２に送られて回収される。ガスが回収されることに伴い、吸込配管１２からダイヤフラム式圧縮機１にかけての機内のガスの圧力は低下し、結果として、機内のガスを大気に排出することなく機内を脱圧することができる。

だだし、吸込開閉弁２３を閉止した状態で、ダイヤフラム式圧縮機１の運転を継続すると、吸込配管１２からダイヤフラム式圧縮機１にかけての機内のガスが全てレシーバタンク２に回収され、機内の圧力が負圧となってしまう。機内の圧力が負圧になってしまうと、周囲の空気を機内に巻き込んでしまい、純度を必要とするガスの純度が悪化して品質不良を生じたり、可燃性ガスであれば空気中の酸素と混合して爆発の危険が生じたりする恐れがある。そこで本発明ではさらに、バイパス配管１５のバイパス開閉弁２２よりもレシーバタンク２よりの位置にレシーバタンク開閉弁２５を設け、バイパス開閉弁２２とレシーバタンク開閉弁２５との間のバイパス配管１５と、吸込開閉弁２３よりダイヤフラム式圧縮機１側の吸込配管１２とを連通する吸込バイパス配管１６を追加し、さらに吸込バイパス配管１６には圧力調整弁２４を設ける。圧力調整弁２４の二次側圧力は大気圧よりも僅かに高い圧力に設定する。これにより、吸込配管１２からダイヤフラム式圧縮機１にかけての機内には、レシーバタンク２内の圧力に等しい圧力のガスが存在するバイパス配管１５から、吸込バイパス配管１６を通って、圧力調整弁２４によって大気圧よりも僅かに高い圧力に調整されたガスが供給されるため、機内の圧力が負圧になることを防止できる。

前記吸込配管１２からダイヤフラム式圧縮機１の機内の圧力が大気圧よりも僅かに高い圧力となったことを確認したら、レシーバタンク開閉弁２５を閉止すると同時にダイヤフラム式圧縮機１を停止させて運転を終了する。これによりダイヤフラム式圧縮機１内部の圧力は、圧縮機の吸込圧力よりも十分に低く、大気圧よりも僅かに高い圧力で停止することになる。
また、吐出開閉弁２１はバイパス開閉弁２２と同時に、レシーバタンク開閉弁２５はダイヤフラム式圧縮機１の停止と同時に操作する必要があるため、吐出開閉弁２１、およびレシーバタンク開閉弁２５のいずれか、あるいは両方を逆止弁とすれば、同時操作のタイムラグに配慮することなく操作が可能となり、さらに好適である。

以下、この発明の実施形態を図２及び図３に基づいてさらに説明する。
図２は実施形態の一例として、ダイヤフラム式圧縮機１が２段圧縮の形態を示す。吐出開閉弁２１、レシーバタンク開閉弁２５はいずれも逆止弁として好適な実施例として構成されている。また、レシーバタンク２から上流工程１１Ａへのガスの逆流を防止するため、受入配管１１には受入開閉弁２８が備えられ、本例では逆止弁によって構成されている。さらに、吸込開閉弁２３、バイパス開閉弁２２はアクチュエータによって駆動される自動弁とすることで、現場での人手を介することなく遠隔操作が可能となっており、毒性ガスや可燃性ガスを取り扱う場合には好適である。
また、起動停止時の基本的な動作は、これまで述べてきたものと同様であるため省略する。起動時において、ダイヤフラム式圧縮機１の１段（低圧段）に関しては、圧力調整弁２４によって大気圧よりも僅かに高い圧力に調整される。２段（高圧段）に関しては、ダイヤフラム式圧縮機１を含む往復動圧縮機の性質上、１段の圧力が低ければ、それに応じて低い圧力となることが知られており、１段と同様に油圧系への過剰な負荷の防止、および油圧系に空気が噛みこんでいたとしても素早く追い出すことが可能となる。

図３は、もう一つの実施形態の一例として、ダイヤフラム式圧縮機１の入口近傍に、圧縮機の運転によるガスの脈動を防止するための吸込スナッパタンク３を設けてある。これによって吸込配管１２のガスの圧力の脈動が抑制されるため、圧力調整弁２４の二次側圧力を大気圧よりも僅かに高い圧力に設定した場合に、より安定した運転が可能となる。また、このように吸込配管１２からダイヤフラム式圧縮機１にかけての機内の容積が大きな場合には、特に本発明の効力が発揮される。
また受入開閉弁２８、吐出開閉弁２１、レシーバタンク開閉弁２５はいずれも逆止弁とアクチュエータによって駆動される自動弁との組み合わせからなる構成となっている。これによってダイヤフラム式圧縮機１が長期に渡って停止している場合でも、実際に実在する逆止弁の僅かな内部漏れによって、減圧された機内にレシーバタンク２、あるいは下流工程１１Ｃからガスが逆流してしまって機内の圧力が上昇してしまったり、レシーバタンク２から上流工程１１Ａにガスが逆流してしまったりすることを確実に防止することが可能となる。

さらに図３では、吸込バイパス配管１６に、圧力調整弁２４と並列に吸込バイパス開閉弁２７を設けており、ダイヤフラム式圧縮機１を起動する際に、吸込バイパス開閉弁２７を開放することで、ダイヤフラム式圧縮機１、吐出配管１３、バイパス配管１５、吸込バイパス配管１６、吸込配管１２を経てダイヤフラム式圧縮機１はなんら抵抗のないループ回路５０で連通されるため、ガスはループ回路５０を空回りすることでダイヤフラム式圧縮機１の負荷を軽減する。この場合、吸込バイパス開閉弁２７を開放しない場合と比較して、１段（低圧段）の圧力は高くなるが、２段（高圧段）の圧力は低くなる。どちらを採用するかは、油圧系の設計やガスの圧力などを考慮して決定することが好ましい。

本発明によるダイヤフラム式圧縮機の起動停止装置及びその方法の要旨とするところは、次の通りである。
すなわち、上流工程１１Ａに連通された受入配管１１及び吸込配管１２を通して受け入れたガスを圧縮して、吐出配管１３及び払出配管１４を通じて下流工程１１Ｃに払い出すダイヤフラム式圧縮機１と、前記ダイヤフラム式圧縮機１の前記受入配管１１と吸込配管１２との間に設けられたレシーバタンク２と、前記吐出配管１３とレシーバタンク２とを連通させたバイパス配管１５と、前記バイパス配管１５に流路を開閉するバイパス開閉弁２２を有したダイヤフラム式圧縮機用起動停止装置１００において、前記レシーバタンク２の圧縮機側に設けられ、前記吸込配管１２の流路を開閉する吸込開閉弁２３と、前記バイパス配管１５の前記バイパス開閉弁２２よりも前記レシーバタンク２近傍にレシーバタンク開閉弁２５を有し、さらに前記吸込開閉弁２３より前記ダイヤフラム式圧縮機１側の前記吸込配管１２と、前記レシーバタンク開閉弁２５と前記バイパス開閉弁２２の間の前記バイパス配管１５とを連通する吸込バイパス配管１６と、前記吸込バイパス配管１６の途中に設けられた圧力調整弁２４と、を備え、前記ダイヤフラム式圧縮機１が運転を停止する時に、前記吐出開閉弁２１を閉止すると同時にバイパス開閉弁２２を開放することで前記ダイヤフラム式圧縮機１の吐出から吸込までのループ回路５０を形成した後に、前記吸込開閉弁２３を閉止することで前記吸込配管１２から前記ダイヤフラム式圧縮機１にかけての機内に存在するガスをダイヤフラム式圧縮機１で圧縮して前記レシーバタンク２に回収しながら、前記吸込配管１２には吸込バイパス配管１６を通して、前記圧力調整弁２４にて大気圧よりも僅かに高い圧力に調整されたガスを供給することで、前記吸込配管１２から前記ダイヤフラム式圧縮機１にかけての機内の圧力が負圧になることを防止し、最後に前記レシーバタンク開閉弁２５を閉止すると同時に前記ダイヤフラム式圧縮機１を停止するようにした構成であり、また、前記払出配管１４に接続された吐出開閉弁２１と、前記レシーバタンク開閉弁２５のいずれか、あるいは両方を逆止弁とした構成であり、また、本発明によるダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法は、上流工程１１Ａに連通された受入配管１１及び吸込配管１２を通して受け入れたガスを圧縮して、吐出配管１３及び払出配管１４を通じて下流工程１１Ｃに払い出すダイヤフラム式圧縮機１と、前記ダイヤフラム式圧縮機１の前記受入配管１１と吸込配管１２との間に設けられたレシーバタンク２と、前記吐出配管１３とレシーバタンク２とを連通させたバイパス配管１５と、前記バイパス配管１５に流路を開閉するバイパス開閉弁２２を有したダイヤフラム式圧縮機１の起動停止方法において、前記レシーバタンク２の圧縮機側に設けられ、前記吸込配管１２の流路を開閉する吸込開閉弁２３と、前記バイパス配管１５の前記バイパス開閉弁２２よりも前記レシーバタンク２近傍にレシーバタンク開閉弁２５を有し、さらに前記吸込開閉弁２３より前記ダイヤフラム式圧縮機１側の前記吸込配管１２と、前記レシーバタンク開閉弁２５と前記バイパス開閉弁２２の間の前記バイパス配管１５とを連通する吸込バイパス配管１６と、前記吸込バイパス配管１６の途中に圧力調整弁２４とを用い、前記ダイヤフラム式圧縮機１が運転を停止する時に、前記吐出開閉弁２１を閉止すると同時にバイパス開閉弁２２を開放することで前記ダイヤフラム式圧縮機１の吐出から吸込までのループ回路５０を形成した後に、前記吸込開閉弁２３を閉止することで前記吸込配管１２から前記ダイヤフラム式圧縮機１にかけての機内に存在するガスをダイヤフラム式圧縮機１で圧縮して前記レシーバタンク２に回収しながら、前記吸込配管１２には吸込バイパス配管１６を通して、前記圧力調整弁２４にて大気圧よりも僅かに高い圧力に調整されたガスを供給することで、前記吸込配管１２から前記ダイヤフラム式圧縮機１にかけての機内の圧力が負圧になることを防止し、最後に前記レシーバタンク開閉弁２５を閉止すると同時に前記ダイヤフラム式圧縮機１を停止する方法であり、また、前記払出配管１４に接続された吐出開閉弁２１と、前記レシーバタンク開閉弁２５のいずれか一方、あるいは両方を逆止弁とした方法である。

本発明による起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機及びダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法は、ダイヤフラム式圧縮機の起動時における負荷低減に関し、吸込圧力が高い運転条件においても、機内のガスを大気に排出することなく機内を脱圧できることにより、圧縮機の長寿命化を達成することができる。

１ダイヤフラム式圧縮機
２レシーバタンク
３吸込スナッパタンク
１１受入配管
１２吸込配管
１３吐出配管
１４払出配管
１５バイパス配管
１６吸込バイパス配管
２１吐出開閉弁
２２バイパス開閉弁
２３吸込開閉弁
２４圧力調整弁
２５レシーバタンク開閉弁
２６大気開放弁
２７吸込バイパス開閉弁
２８受入開閉弁
５０ループ回路
１００起動停止装置

Claims

上流工程(11A)に連通された受入配管(11)及び吸込配管(12)を通して受け入れたガスを圧縮して、吐出配管(13)及び払出配管(14)を通じて下流工程(11C)に払い出すダイヤフラム式圧縮機(1)と、前記ダイヤフラム式圧縮機(1)の前記受入配管(11)と吸込配管(12)との間に設けられたレシーバタンク(2)と、前記吐出配管(13)とレシーバタンク(2)とを連通させたバイパス配管(15)と、前記バイパス配管(15)に流路を開閉するバイパス開閉弁(22)を有したダイヤフラム式圧縮機用起動停止装置(100)と、前記レシーバタンク(2)の圧縮機側に設けられ、前記吸込配管(12)の流路を開閉する吸込開閉弁(23)と、前記バイパス配管(15)の前記バイパス開閉弁(22)よりも前記レシーバタンク(2)近傍にレシーバタンク開閉弁(25)を有し、さらに前記吸込開閉弁(23)より前記ダイヤフラム式圧縮機(1)側の前記吸込配管(12)と、前記レシーバタンク開閉弁(25)と前記バイパス開閉弁(22)の間の前記バイパス配管(15)とを連通する吸込バイパス配管(16)と、前記吸込バイパス配管(16)の途中に設けられた圧力調整弁(24)と、を備え、前記ダイヤフラム式圧縮機(1)が運転を停止する時に、前記吐出開閉弁(21)を閉止すると同時にバイパス開閉弁(22)を開放することで前記ダイヤフラム式圧縮機(1)の吐出から吸込までのループ回路(50)を形成した後に、前記吸込開閉弁(23)を閉止することで前記吸込配管(12)から前記ダイヤフラム式圧縮機(1)にかけての機内に存在するガスをダイヤフラム式圧縮機(1)で圧縮して前記レシーバタンク(2)に回収しながら、前記吸込配管(12)には吸込バイパス配管(16)を通して、前記圧力調整弁(24)にて大気圧よりも僅かに高い圧力に調整されたガスを供給することで、前記吸込配管(12)から前記ダイヤフラム式圧縮機(1)にかけての機内の圧力が負圧になることを防止し、最後に前記レシーバタンク開閉弁(25)を閉止すると同時に前記ダイヤフラム式圧縮機(1)を停止するように構成したことを特徴とする起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機。
前記払出配管(14)に接続された吐出開閉弁(21)と、前記レシーバタンク開閉弁(25)のいずれか、あるいは両方を逆止弁としたことを特徴とする請求項１記載の起動停止装置を含んだダイヤフラム式圧縮機。
上流工程(11A)に連通された受入配管(11)及び吸込配管(12)を通して受け入れたガスを圧縮して、吐出配管(13)及び払出配管(14)を通じて下流工程(11C)に払い出すダイヤフラム式圧縮機(1)と、前記ダイヤフラム式圧縮機(1)の前記受入配管(11)と吸込配管(12)との間に設けられたレシーバタンク(2)と、前記吐出配管(13)とレシーバタンク(2)とを連通させたバイパス配管(15)と、前記バイパス配管(15)に流路を開閉するバイパス開閉弁(22)とを用いるダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法において、前記レシーバタンク(2)の圧縮機側に設けられ、前記吸込配管(12)の流路を開閉する吸込開閉弁(23)と、前記バイパス配管(15)の前記バイパス開閉弁(22)よりも前記レシーバタンク(2)近傍にレシーバタンク開閉弁(25)を用い、さらに前記吸込開閉弁(23)より前記ダイヤフラム式圧縮機(1)側の前記吸込配管(12)と、前記レシーバタンク開閉弁(25)と前記バイパス開閉弁(22)の間の前記バイパス配管(15)とを連通する吸込バイパス配管(16)と、前記吸込バイパス配管(16)の途中に圧力調整弁(24)とを用い、前記ダイヤフラム式圧縮機(1)が運転を停止する時に、前記吐出開閉弁(21)を閉止すると同時にバイパス開閉弁(22)を開放することで前記ダイヤフラム式圧縮機(1)の吐出から吸込までのループ回路(50)を形成した後に、前記吸込開閉弁(23)を閉止することで前記吸込配管(12)から前記ダイヤフラム式圧縮機(1)にかけての機内に存在するガスをダイヤフラム式圧縮機(1)で圧縮して前記レシーバタンク(2)に回収しながら、前記吸込配管(12)には吸込バイパス配管(16)を通して、前記圧力調整弁(24)にて大気圧よりも僅かに高い圧力に調整されたガスを供給することで、前記吸込配管(12)から前記ダイヤフラム式圧縮機(1)にかけての機内の圧力が負圧になることを防止し、最後に前記レシーバタンク開閉弁(25)を閉止すると同時に前記ダイヤフラム式圧縮機(1)を停止することを特徴とするダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法。
前記払出配管(14)に接続された吐出開閉弁(21)と、前記レシーバタンク開閉弁(25)のいずれか一方、あるいは両方を逆止弁としたことを特徴とする請求項３記載のダイヤフラム式圧縮機の起動停止方法。