JPS61232394A - 多段圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は多段圧縮装置に係り、特に訓ｆｉ　ｆｆ、ｌ　
ｔａ１１特性の異なる容積形回転圧縮機と往復圧縮機と
を直結して流体を多段に圧縮するようにした多段圧縮装
置に関する。

［従来の技術］ 一般に空気等の圧縮流体を高圧に圧縮する場合には、多
段圧縮が行なわれる。この多段圧縮は通常第４図に示す
ように、往復圧縮機（以下、「Ｒ／Ｃ」と言う。）１を
複数台直結し、圧縮流体をこれらＲ／Ｃで順次圧縮して
昇圧させることにより行なっている。

［発明が解決しようとする問題点Ｊ ところでＲ／ＣＩを複数台設備して構成した多段圧縮装
置は、Ｒ／ＣＩ自体が相当の大きさを有することから、
狭隘な場所には設備が困難であり、また広い場所に設備
するにしても相当の占有面積を必要としてスペースセー
ビングを達成できなかった。

ここに比較的コンパクトな構成で成る圧縮機として二莱
形、スクリュ形等の容積形回転圧縮機があり、これをＲ
／Ｃ１の前段に設備して多段圧縮装置を構成することが
考えられる。第５図には容積形回転圧縮機の一例として
スクリュ圧縮機（以下、ｒｓ／ＣＪという。）２を採用
してＲ／Ｃ１と組み合わせた場合が示されている。

しかしながら第６図に示すように、５１０２等の回転圧
縮機が、所定の吐出容Ｉｉｋ範囲Ｗで吐出圧力を一定に
保つように、漸次可変連続的に容量を変化する〈図中、
Ｔで示す。）のに対し、他方Ｒ／Ｃ１は第７図に示すよ
うに、気筒数Ｉｌｌ　ｔｉｌｌ等により瞬時にステップ
状に容四制御される（図中、【で示す。）ようになって
いる。そのためこれらＳ／Ｃ２とＲ／Ｃ１とを直結した
場合、例えばＳ／Ｃ２をＭｔｎ、　　（約５０％）　、
Ｒ／ＣＩを５０％で運転中において、Ｒ／Ｃ１を１００
％に瞬時に切り換えると、Ｓ／Ｃ２が徐々にしか容量増
加しないため、Ｓ／Ｃ２とＲ／Ｃ１を結ぶ中間ライン３
（第５図）では著しい圧力低下が起こる。また逆にＳ／
Ｃ２ｔＭａｘ、　　（約１００％）、Ｒ１０１を１００
％運転中において、Ｒ／ＣＩを５０％に瞬時に切り換え
ると、Ｓ／Ｃ２が徐々にしか容量減少しないため、中間
ライン３では著しく圧力が上昇することになる。

このような状況はＲ／Ｃ１への吸入圧力を大きく変動さ
せ、装置を安定した運転状態に維持できず、システムと
して確立できないという問題があった。

また第８図に示すように、Ｓ／Ｃ２とＲ／Ｃ１との間に
蓄圧ｍのボリュームタンク４を設け、ボリュームタンク
４の上流側の放風弁５でタンク内圧を維持しつつＲ／Ｃ
Ｉへ一定圧力の圧縮流体を供給することも考えられるが
、ボリュームタンク４としては大型なものを設備する必
要があり、スペースセービングを達成できないと共に、
コストアップになるという問題があった。

［発明の目的］ 本発明は上述したような問題点に鑑みて創案されたもの
であり、その目的は容積形回転圧縮機と往復圧縮機との
組み合わせで成るシステムを安価に確立でき、そのコン
パクト化を達成できる多段圧縮装置を提供するにある。

［発明の概要］ 本発明は、容積形回転圧縮機の吐出側に直列に往復圧縮
機を接続し、往復圧縮機の吐出容量が回転圧縮機の吐出
容量を超えないように、これら圧縮機を運転制御する制
御手段を設けると共に、これら回転圧縮機と往復圧縮機
との間から圧縮流体を排出させて流山差を解放させる圧
力調節手段を設けることにより往復圧縮機の吸入側圧力
を安定化させるようにしたものである。

［実施例］ 以下に本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述す
る。

第１図に示ずように、６は容積形回転圧縮機たるスクリ
ュ圧縮機（以下、ｒｓ／ＣＪという。）であり、このＳ
／Ｃ６には、その吐出側に中間ライン７を介して直列に
往復圧縮機（以下、「Ｒ／Ｃ」という。）８が接続され
る。そして流体源から供給される流体は、Ｓ／Ｃ，６、
Ｒ／’Ｃ８と多段に圧縮され、高圧に昇圧されてプロセ
スへと送り出されるようになっている。

このようにしてＳ／Ｃ６とＲ／Ｃ８とを直結して構成し
たシステムにおいて、これらの運転制御に関し、Ｒ１０
８の吐出容量がＳ／Ｃ６の吐出容量を超えないように、
これらＳ／ＣＯ及びＲ／Ｃ８を制御する制御手段９が備
えられる。この制御手段９は、システム運転中において
、Ｓ／Ｃ６とＲ／Ｃ８との運転バランスが崩れ、特に中
間ライン７が負圧となるのを防止するようになっている
。

この制御手段９は、Ｓ／Ｃ６、Ｒ／Ｃ８夫々に従前より
設備されている吸入弁アンローダ等の運転制御機構を作
動制御するために、その制御信号としての制御空気Ａ１
をこれらに給排する電磁弁（以下、ｒＭＶＩＪ、ｒＭＶ
ｎＪ、ｒＭＶＩｌｒＪ　という。＞１０．１１．１２と
、コレらＭＶｌｌｏ。

ＭＶＩ［１１、ＭＶＩ［１１２を作動させるシーケンス
制御装置１３とから構成される。そしてシーケンス制御
装置１３は、その順序制御によりこれらＭＶｌｌｏ、Ｍ
ＶＩＩ　１１　、ＭＶＩＩ［１２ヲｆ’Ｆｆ７ｔすｕ、
Ｓ／Ｃ６を０％、　５０％、もしくは１００％の容量で
運転するに際し、必ずＲ１０８の容量がＳ／Ｃ６を超え
ないように運転制御されるようになっている。具体的に
はＳ／Ｃ６が５０％→１００％に容量変化されるとき、
Ｒ／Ｃ８はその変化後５０％→１００％に容量変化され
、逆にＳ／Ｃ６が１００％→５０％に変化されるとき、
Ｒ／Ｃ８はその変化前に１００％→５０％に容量変化さ
れる。このようなシーケンス制御装置１３内の順序制御
は、一般的なプログラミング制御等によって達成される
ようになっており、その結果中間ライン７が負圧となら
ないようにＲ／Ｃ８、Ｓ／Ｃ６が相関をもって運転制御
される。

更に本システムにあっては、これらＳ／Ｃ６とＲ／Ｃ８
との間から圧縮流体を排出させてＳ／Ｃ６の吐出側とＲ
／Ｃ８の吸入側との流量差を解放する圧力調節手段１４
が備えられる。この圧力調節手段１４は、中間ライン７
から分岐させて設けられ空気等の圧縮流体を大気解放さ
せるための放風弁１５と、この放風弁１５を所定の速度
で開閉制御する電磁弁セット１６と、この電磁弁セット
１６を作動させる上述したシーケンス制御装置１３とか
ら構成される。電磁弁セット１６は第２図に示すように
４つの電磁弁（以下、ｒｓＶＩＪ、ｒｓＶＩＩＪ、ｒｓ
ＶＩ［［Ｊ、ｒｓＶＩＶＪという。）１７．１８，１９
．２０から成り、制御空気Ａ２を放風弁１５に導入・導
出して開閉制御するようになっている。更に詳しくは、
５Ｖ１１７並びに５ＶＩｆｆ１９はＯＮ動作で制御空気
Ａ２を放風弁１５へ導入してこれを閉じ、ＯＦＦ動作で
制御空気Ａ２の導入を停止するようになっている。また
５ＶＵ１８並びにＳＶＩｖ２０はＯＦＦ動作で制御空気
Ａ２を放風弁１５から大気側へ導出してこれを開き、Ｏ
Ｎ動作で制御空気の導出を停止するようになっている。

殊にＳＶＩ［１８並びにＳｖ■１９には、放風弁１５と
の間に較り２１が介設される。この絞り２１は、上述し
たＳ／Ｃ６の容量変化特性、即ちＳ／Ｃ６の吐出容量の
増減変化速度が遅い（第６図中、Ｔで示す。）ことに対
応させて制御空気の導入、導出を調節して放風弁１５の
開開速度を制御するためのものであり、Ｓ／Ｃ６からの
圧縮流体の吐出量に対して放風弁１５の開度を合わせる
ことにより中間ライン７での圧力変動を効果的に抑制し
、Ｒ／Ｃ８の吸入圧力を安定化させることができる。

他方、５Ｖ１１７並び１．：５ＶＩＶ２０に関しては、
その容量が瞬時に切り換えられるＲ／Ｃ８に対応させて
（第６図において、ｔで示す。）瞬時に放風弁１５を開
閉制御するために、−挙に制御空気Ａ２を導入、導出す
るようになっている。

このように構成された電磁弁セット１６の作動制御は、
シーケンス制御装置１３に読み込まれたプログラム等に
よって行なわれ、その結果放風弁１５は中間ライン７を
系外に開放または遮断してその系路内圧力を調整するよ
うになっている。ここに、放風弁１５は５０％容量を排
出するのに適した大きさに設計されている。

次に作用について述べる。

第１図〜第３図に示すように、本システムを起動し、５
０％容量で運転する（第３図中、Ａで示す）に際しては
、先ずＳ／Ｃ６を起動した後、シーケンス制御装置１３
によりＭＶｌｌｏを励磁して制御空気Ａ１をＳ／Ｃ６の
運転制御機構に供給してＳ／Ｃ６の負荷運転を開始する
。このとき電磁弁セット１６では初期状態として５Ｖ１
１７．５Ｖ１１ｒ１９が０ＦＦｒ１４Ｌ；られ、＊　タ
Ｓ　Ｖ　ＩＦ　１８．５ＶＩＶ２０はＯＦＦで開かれて
おり、制御空気Ａ２は導入されずに放風弁１５は開とな
っている。従ってＲ／Ｃ８の起動前は、Ｓ／Ｃ６から吐
出された圧縮流体は放風弁１５を介して排出されている
。

（第３図中、ＡＩで示す。） 次いでＲ／Ｃ８を起動する。シーケンス制御装置１３に
よりＭＶＩｌｌｌを励磁して制御空気Ａ１をＲ／Ｃ８の
運転制ｉｌ１機構に供給し、爾ｆｆ１Ｒ／Ｃ８の運転を
開始する（５０％容量運転では、ＭＶｆｆｌｌのみが作
動される。）。これに際し、電磁弁セット１６では、Ｓ
ｖ■１７並びにＳ■！■２０がＯＮされて制御空気Ａ２
が放風弁１５に導入されてこれを閉じる。特に５Ｖ１１
７とＳ　Ｖ　■Ｖ　２０は、Ｒ／Ｃ８の容量がステップ
状に瞬時に切り換えられることに対応させて、放風弁１
５を瞬時に閉じるようになっている。従ってＲ／Ｃ８の
起動初期から中間ライン７に十分な圧力を確保できる。

またコノとき、ＳＶｎ　１８並びに５ＶＩＩ１１９もＯ
Ｎすｔｔ、殊１．：５ＶＩｆｆ１９は、５Ｖ１１７が所
定時間ＯＮに保たれた後、次の動作のためにＯＦＦされ
た以後、放風弁１５への制御空気圧を維持するように機
能する（第３図中、Ａ２で示す）。

次に本システムを１００％容量で運転する（第３図中、
Ｂで示す。）に際しては、先ずＳ／Ｃ６が１００％容量
に移行する。これに際しては、電磁弁セット１６（７）
ＳＶＩｒ１８、ＳＶＩ［［１９が共ニＯＦＦとされ、放
風弁１５が開放されて中間ライン７の圧縮流体の一部が
系外へ排出される。従って、Ｓ／Ｃ６の容量変化により
Ｓ／Ｃ６とＲ／Ｃ８との間に生ずる流量差を放風弁１５
からの圧縮流体の排出で消失させることができ、容量変
化時における中間ライン７での圧力変動を可及的に抑制
して未だ５０％容量にあるＲ／Ｃ８に、それに対応した
圧縮流体を安定して供給できる。また殊に５ｖＩ１１８
及びＳＶＩ［Ｉ　１９に絞り２１を組み合わせたことに
より、相当の時間的遅れをもって＠最が変化するＳ／Ｃ
６に対応させて順次放風弁１５を開作動でき中間ライン
７における圧力変動を更に効果的に抑制することができ
る（第３図中、Ｂ１で示す）。

次いでＲ／Ｃ８を１００％容間の運転に移行させる。こ
れはシーケンス制御装置１３により、Ｓ／Ｃ６が１００
％容量に移行した後に達せられる。シーケンス制御装置
１３はＭＶＩＵ１２を励磁して制御空気Ａ１をＲ１０８
の運転制御機構に供給してＲ／Ｃ８を１００％容量に移
行する。これに際しては、Ｓｖ工１７〜Ｓｖ■２０は上
記Ｒ／Ｃ３（７）起動時（第３図中、Ａ２で示す）と同
様に作動され、Ｍｆｆｌ弁１５を瞬時に閉じる（第３図
中、Ｂ２で示す。）。

次に本システムを１００％容量から５０％容量に落とす
場合（第３図中Ｃで示す。）には先ずシーケンス制ｉｌ
ｌ装置１３によりＲ／Ｃ８を５０％容量に落とす。これ
に際してはＯＦＦ状態にある５Ｖ１１７に対し、５Ｖｒ
Ｖ２０をもＯＦＦとすることにより、放風弁１５に導入
されていた制御空気Ａ２を瞬時に大気側へ導出してこれ
を開くことになる。

従って運転を落とす場合にあってもＳ／Ｃ６から吐出さ
れる圧縮流体の余剰分を排出でき、Ｓ／Ｃ６とＲ１０８
との間に生ずる流量差発生を防止して中間ライン７の圧
力変動を抑制できＲ／Ｃ８に必要十分な圧縮流体を供給
して安定した運転を確保できる。またこの切換時にあっ
ても、Ｒ／Ｃ８の瞬間的な容量変化速度に対応させてＳ
　Ｖ　ＩＶ　２０により瞬時に放風弁１５を開放でき、
更に中間ライン７の圧力変動を抑制できる（第３図、０
皿で示す。）尚、この際、ｓｖｍｉｓ、５ＶＩＩ１１９
もＯＦＦとなる。

次いでＳ／Ｃ，６が５０％容量に移行する。この場合ニ
ハ、ＳＶＩ［１８〜５ＶＩＶ２０が共にＯＮとされ、放
風弁１５はＳ／Ｃ６の容量変化速度に応じてＳＶＩ［［
１９から導入される制御空気Ａ２により閉成される。

この制御もまた、中間ライン７の圧力変動を抑制するよ
うに行なわれるものである。（第３図中、Ｃ２で示す。

）。

最少に本システムの停止制御について；ホへれば（第３
図中、Ｄで示す。）シーケンス制御装置１３により先ず
Ｒ／Ｃ：８の運転を停止する。この場合ニハ、Ｓｖ工１
７〜５ｖＩｖ２０を全ＴＯＦＦとし、放風弁１５を瞬時
に開く。従って依然運転状態にあるＳ／Ｃ６からの圧縮
流体は全て放」弁１５から排出されることになる。次い
でＳ／Ｃ６の運転を停止すれば、本システムは停止され
る。

ところで、本発明にあっては、基本的には容積形回転圧
縮機とＲ／Ｃ８の容量制御特性の相異に鑑み容量変更時
の中間ライン７の圧力変動を制御系による放風弁１５の
制御により吸収、消失させるようにしたので、Ｒ／Ｃ８
への吸入圧力を安定化させることができ、容積形回転圧
縮機とＲ／Ｃとの直結システムを制御系のみで確立でき
る。従って、多段圧縮装置のコンパクト化を達成できる
。

更に本実施例では容積形回転圧縮機、Ｒ／Ｃ８の夫々の
容重制御特性に応じて放風弁１５を切り変えるために、
電磁弁セット１６を介して導入・導出される制御空気Ａ
２の流入速度を絞り２１で制御するよう構成したので、
容量切換時における中間ライン７の圧力変動を可及的に
抑制でき、更にシステム運転の安定化が図られている。

尚、放風弁１５の排出端をＳ／Ｃ６の上流側に接続して
圧縮流体をバイパスさせ、その有効利用を図るように構
成しても良い（第１図中、二点鎖線で示す。）。

［発明の効果］ 以上型するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

（１）容積形回転圧縮機の吐出側に直列に往復圧縮機を
接続するに際し、これら圧縮機を、往復圧縮機の吐出容
量が回転圧縮機の吐出容量を超えないように運転制御す
る制御手段を設けると共に、これら圧縮機の間から圧縮
流体を排出させて流面差を解放する圧力調節手段とを設
けたことにより、容量　ｉ、ＩＩ　ｔｌｌ特性の異なる
これら圧縮機の直列運転システムを確立できる。

（２）　　容積形回転圧縮機と往復圧縮機の直結に際し
、制御系のみでそれら間の圧力変動を抑制でき安価に構
成できる。

（３）　　容積形回転圧縮機と往復圧縮機の直列システ
ムを確立できることにより、多段圧縮装置のコンパクト
化を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適−実施例を示す系統図、第２図は
電磁弁セットの詳細を示すその系統図、第３図ｆ、ｔ　
Ｓ　／　Ｃ容量、Ｒ／Ｃ容ｆｆｉ、Ｍｖ工〜Ｍｖ■、Ｓ
ｖ工〜５ＶＩＶ、並びに放風弁の相互制御関係の一例を
示すダイヤグラム図、第４図及び第５図は従来例を示す
系統図、第６図は容積形回転圧縮機の容量制御特性を示
すグラフ図、第７図は往復圧縮機の容量制御特性を示す
グラフ図、第８図は考えられた装置例を示す系統図であ
る。 図中、６は容積形回転圧縮機として例示したスクリュ圧
縮機、８は往復圧縮機、９は制御手段、１４は圧力調節
手段である。 特許出願人　　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士
　　絹　　谷　　信　　雄８：則隈―捌ｔ％） ９；割寝呼段 １４：斤川凋渾千晩 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 容積形回転圧縮機と、該回転圧縮機の吐出側に直列に接
   続された往復圧縮機と、該往復圧縮機の吐出容量が上記
   回転圧縮機の吐出容量を超えないように、これら圧縮機
   を運転制御する制御手段と、これら回転圧縮機と往復圧
   縮機との間から圧縮流体を排出させて流量差を解放する
   圧力調節手段とを備えたことを特徴とする多段圧縮装置
   。