JP6763684B2

JP6763684B2 - ブースタ圧縮機

Info

Publication number: JP6763684B2
Application number: JP2016086952A
Authority: JP
Inventors: 妙朗高橋; 勝本　武; 武勝本
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2036-04-25
Also published as: JP2017198084A

Description

本発明は、ブースタ圧縮機に関するものである。

ブースタ圧縮機は、空気や窒素等の流体の圧力を必要に応じて更に昇圧させるものであって、一般に、１次側が流体供給源と配管によって接続され、２次側が昇圧した圧縮流体を貯蔵するためのレシーバタンクに配管によって接続されている。

本技術分野に関する背景技術として特開２０１３−１６７２５１号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、加圧された気体の供給源からの加圧された気体を吸入して更に圧縮し、吐出させるようにしたブースタ圧縮機において、前記ブースタ圧縮機へ吸入される気体の圧力に応じて作動する吸込側圧力開閉器と、この吸込側圧力開閉器の作動に伴い前記ブースタ圧縮機への通電をON/OFFする手段とを備えているブースタ圧縮機が記載されている。

特開２０１３−１６７２５１号公報

特許文献１には、省エネのため、通常運転時における吸込圧力である吸込圧力仕様点より低い第１の設定値まで１次側の圧力が低下した場合にはブースタ圧縮機を停止させる点が記載されている。しかし、状況によってはブースタ圧縮機が吸込む１次側の圧力が規定圧力範囲の下限に近い場合でも、規定圧力範囲内であるため、ブースタ圧縮機を運転させる。その際、低圧の空気を吸込むため、単位時間あたりの流量が少なく、停止圧力に達するまでの運転時間が長くなるという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ブースタ圧縮機の運転時間の短縮を実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、その一例を挙げるならば、流体供給源から供給された加圧流体をさらに昇圧するブースタ昇圧機であって、流体供給源の加圧流体の圧力が所定の起動圧力よりも高くなると、加圧流体の昇圧を開始し、昇圧後の流体を貯留するレシーバタンク内の圧力降下速度が所定の閾値よりも遅い場合、所定の起動圧力を高く設定するように構成する。

本発明によれば、ブースタ圧縮機の運転時間を短縮することができ、摺動部品や軸受けの寿命の延長が期待できる。

実施例１におけるブースタ圧縮機の系統構成図である。実施例１におけるブースタ圧縮機の動作フロー図である。実施例２におけるブースタ圧縮機の動作フロー図である。従来のブースタ圧縮機の動作フロー図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

図１は、本実施例におけるブースタ圧縮機の構成及び前後機器とのつながりを示す系統構成図である。図１において、１は空気や窒素等の流体供給源であり、例えば大形の空気圧縮機である。例えば流体が空気の場合、この流体供給源１からの加圧空気（一般に０．３〜０．６ＭＰａ程度）は、吸込配管を介してブースタ圧縮機２に吸入され、ブースタ圧縮機２で昇圧（一般に０．７〜１．０ＭＰａ程度まで昇圧）された後、この圧縮空気は吐出配管を介してレシーバタンク３に導かれ、ここから高圧の空気圧機器（高圧設備）に供給されて該空気圧機器を駆動する。ブースタ圧縮機２には、１次側に流体供給源１からの圧力で作動する１次側圧力開閉器４、２次側にレシーバタンク３の圧力で作動する２次側圧力開閉器５が設けられている。また、１次側圧力開閉器４及び２次側圧力開閉器５は制御部６でその開閉が制御される。なお、制御部６は、ブースタ圧縮機２内に設けられていてもよいし、外部でもよい。

ここで、ブースタ圧縮機の動作について、まず、従来の動作フロー図を用いて説明する。

図４は従来のブースタ圧縮機の動作フロー図である。図４を用いて、流体が空気の場合について説明する。まず、ステップＳ１０において、ブースタ圧縮機２が停止している際、レシーバタンク３の圧力が設定の起動圧力以下に達すると、２次側圧力開閉器５が動作しブースタ圧縮機２の運転を開始する（Ｓ１０のＹＥＳの場合）。そして、Ｓ１１において、流体供給源１からの加圧空気の圧力である１次側の圧力が１次側圧力開閉器４の規定圧力範囲内かを判断する。そして、流体供給源１からの加圧空気の圧力が１次側圧力開閉器４の規定圧力範囲より低い場合（ＮＯの場合）、大気圧と加圧空気の圧力差が小さいため加圧空気を吸込んでの運転による省エネ効果が低くなるため、大気吸込みにて運転する（Ｓ１３）。大気吸込みで運転しているとき、流体供給源１からの加圧空気の圧力が１次側圧力開閉器４の規定圧力範囲内になったとき、１次側圧力開閉器４が作動し、ブースタ圧縮機２は、加圧空気を吸込み、昇圧運転に切り替わる。以降ブースタ圧縮機が加圧空気（流体）を吸込み運転することを昇圧運転とする。

一方、Ｓ１１において、流体供給源１からの加圧空気の圧力が１次側圧力開閉器４の規定圧力範囲内の場合（ＹＥＳの場合）、すなわち所定の起動圧力よりも高くなると、Ｓ１２においてブースタ圧縮機２は加圧空気吸込み運転である昇圧運転を開始する。

その後、レシーバタンク３の圧力は圧縮機の吐出量と顧客使用量の差によって圧力が変化するので、ブースタ圧縮機２からの吐出量が上回るとレシーバタンク３内の圧力が上昇し、Ｓ１４において、２次側圧力開閉器５の設定された停止圧力に達すると、ブースタ圧縮機２の運転が停止する（Ｓ１５）ように構成されている。

また、Ｓ１４において、２次側の圧力が停止圧力に達していない場合はＳ１１に戻り１次側の圧力が規定圧力範囲内かを判断し、例えば流体供給源１となる空気圧縮機などが停止して流体供給源１の圧力が低下し、規定された圧力まで低下した場合、１次側圧力開閉器４が作動して、昇圧運転から大気圧吸込み運転に切り替わるように構成されている。

このように、従来は、ブースタ圧縮機が吸込む１次側の圧力が規定圧力範囲内であれば昇圧運転を行うため、１次側圧力が規定圧力範囲内の下限に近い場合でもブースタ圧縮機を運転させる。その場合、低圧の空気を吸込むため単位時間あたりの流量が少なく、停止圧力に達するまでの運転時間が長くなるという問題がある。そこで、それを解決するための本実施例について以下説明する。

図２は、本実施例におけるブースタ圧縮機の動作フロー図である。図２において、図４と異なる点は、Ｓ２０、Ｓ２１を追加した点であって、他の同様の機能を持つステップには同じ符号を付し、その説明は省略する。

図２においては、流体が空気の場合について説明する。Ｓ１０においてブースタ圧縮機２が停止している際、レシーバタンク３の圧力が設定の起動圧力以下に達したときに（ＹＥＳの場合）、Ｓ２０に移行し、レシーバタンク３の圧力の降下速度を判断する。

Ｓ２０において、レシーバタンク３の圧力降下速度が規定以上の場合（ＮＯの場合）は、圧縮空気の使用量が大きいことを示しているので即座に昇圧運転を行うために、Ｓ１１に進み、Ｓ１１以降で１次側圧力開閉器４の規定圧力範囲内であれば、昇圧運転を開始する。

Ｓ２０において、レシーバタンク３の圧力降下速度が規定以下で緩やかな場合（ＹＥＳの場合）、Ｓ２１にて１次側圧力開閉器４の下限規定圧力を引き上げ、圧力の範囲を変更する。つまり流体供給源１の圧力が低い状態では、ブースタ圧縮機２は運転を開始しなくなる。それにより、ブースタ圧縮機２が運転したときに吸い込む単位時間あたりの加圧空気の流量が増加するため、運転時間が短縮される。運転時間が短縮されることにより、ブースタ圧縮機の温度上昇が低減され、ブースタ圧縮機の摺動部品、たとえばピストンリングやライダーリング、軸受け等の寿命延長が期待できる。また、ブースタ圧縮機の運転音が発生している時間が低減され、労働環境の改善効果も期待できる。

なお、ブースタ圧縮機２は、流体を昇圧する圧縮機本体と圧縮機本体を駆動するモータとモータの回転数を制御するインバータとを有しており、１次側圧力開閉器４の下限規定圧力を高くする場合は、ブースタ圧縮機２が運転したときに吸い込む単位時間あたりの加圧空気の流量の増加に対応して、モータの起動時の回転数を増加させる。これにより、ブースタ圧縮機２の運転時間がさらに短縮される。

以上のように、本実施例は、流体供給源から供給された加圧流体をさらに昇圧するブースタ昇圧機であって、流体供給源の加圧流体の圧力が所定の起動圧力よりも高くなると、加圧流体の昇圧を開始し、昇圧後の流体を貯留するレシーバタンク内の圧力降下速度が所定の閾値よりも遅い場合、所定の起動圧力を高く設定するように構成する。

これにより、ブースタ圧縮機の使用状況によって、１次側の規定圧力範囲の下限を引き上げ、より高い圧力の空気を吸込むことで、運転時間の短縮を図ることができる。

本実施例では流体供給源が例えば窒素ガス発生装置の場合について説明する。

本実施例では、その機器構成は図１と同様であり、図３に本実施例におけるブースタ圧縮機の動作フロー図を示す。図３において、図２と異なる点は、Ｓ１１において、流体供給源１からの加圧流体の圧力が１次側圧力開閉器４の規定圧力範囲より低い場合（ＮＯの場合）、窒素ガスを対象とした加圧であるので大気吸込み運転はできないため、ブースタ圧縮機２の運転を停止するＳ１５に進む点である。

本実施例によれば、実施例１と同様に、レシーバタンク３の圧力降下速度によって、１次側圧力開閉器４の下限規定圧力を引き上げ、圧力の範囲を変更し、ブースタ圧縮機２の運転時間の短縮が可能となる。さらに、ブースタ圧縮機２がＰＴＦＥ(Polytetrafluoroethylene)を主原料としたピストンリングやライダーリングを有する往復動式圧縮機の場合、窒素ガスを圧縮すると摩耗が増大し、同圧力の空気を圧縮する場合に比べて早期の部品交換が必要となるため、窒素ガス発生装置と組み合わせた場合に、本実施例の運転時間の短縮がより効果的となる。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

１：流体供給源、２：ブースタ圧縮機、３：レシーバタンク、４：１次側圧力開閉器、５：２次側圧力開閉器、６：制御部

Claims

流体供給源から供給された加圧流体をさらに昇圧するブースタ昇圧機であって、
停止している際に、昇圧後の流体を貯留するレシーバタンクの圧力が設定の起動圧力以下に達したとき、前記流体供給源の加圧流体の圧力が所定の起動圧力よりも高くなると、前記加圧流体の昇圧を開始し、
停止している際に、前記レシーバタンクの圧力が設定の起動圧力以下に達したとき、前記レシーバタンクの圧力降下速度が所定の閾値よりも遅い場合、前記所定の起動圧力を高く設定することを特徴とするブースタ昇圧機。
請求項１に記載のブースタ昇圧機であって、
流体を昇圧する圧縮機本体と該圧縮機本体を駆動するモータと該モータの回転数を制御するインバータとを有し、
前記所定の起動圧力を高くする場合は、前記モータの起動時の回転数を増加させることを特徴とするブースタ昇圧機。
請求項１に記載のブースタ昇圧機であって、
前記流体供給源の加圧流体の圧力が所定の起動圧力以下になると大気吸い込み運転を開始することを特徴とするブースタ昇圧機。
請求項１に記載のブースタ昇圧機であって、
前記加圧流体は加圧窒素ガスであり、
前記流体供給源の加圧流体の圧力が所定の起動圧力以下になると、前記加圧流体の昇圧運転を停止することを特徴とするブースタ昇圧機。
請求項４に記載のブースタ昇圧機であって、
前記ブースタ昇圧機はＰＴＦＥを主原料としたピストンリングやライダーリングを有する往復動式圧縮機であることを特徴とするブースタ昇圧機。
請求項１から５の何れか１項に記載のブースタ昇圧機であって、
前記レシーバタンク内の圧力が所定の停止圧力以上になると前記加圧流体の昇圧運転を停止することを特徴とするブースタ昇圧機。