(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体(4)に対するプロセスガス(1)の供給を制御すると共に弁の開度と流れるガス流量に相関のあるエア作動式自動弁(3)と、前記エア作動式自動弁(3)の作動を制御するため前記エア作動式自動弁(3)に供給する計装エア(6)の流量制御を行うための流量制御部(20)と、を用い、
前記流量制御部(20)は、前記エア作動式自動弁(3)に少なくとも二種類の開度状態を持たせて前記プロセスガス(1)の流量制御を行うことを特徴とする圧縮機におけるガス流量制御方法。
【請求項２】
前記流量制御部(20)は、前記計装エア(6)の計装エア源(5)に対して並列接続された第１、第２エアレギュレータ(8,9)と、前記第２エアレギュレータ(9)と前記エア作動式自動弁(3)との間に直列接続された第２電磁弁(10)及びスピードコントロール弁(11)と、前記第１エアレギュレータ(8)と前記エア作動式自動弁(3)との間に設けられた第１電磁弁(7)と、よりなり、
前記エアレギュレータ(8,9)は前記エア作動式自動弁(3)に供給する前記計装エア(6)の圧力の設定が可能であり、前記各電磁弁(7,10)は前記計装エア(6)の供給のオン／オフのみを制御し、前記スピードコントロール弁(11)は前記エア作動式自動弁(3)に流れる前記計装エア(6)の流速を制御することを特徴とする請求項１記載の圧縮機におけるガス流量制御方法。
【請求項３】
前記エア作動式自動弁(3)を閉弁し前記圧縮機本体(4)内の圧力を大気圧付近又は大気圧まで低下させて起動させ、全開圧力よりも低い微開圧力に設定した前記第２エアレギュレータ(9)、前記第２電磁弁(10)及び前記スピードコントロール弁(11)を経て前記計装エア(6)を前記エア作動式自動弁(3)に導入し、前記エア作動式自動弁(3)を全開よりも小の微開として前記圧縮機本体(4)に緩やかに前記プロセスガス(1)を導入し、その後、前記圧縮機本体(4)内の圧力が予め設定した定常圧力に達した状態で、前記微開圧力よりも高い全開圧力に設定した前記第１エアレギュレータ(8)により前記エア作動式自動弁(3)を開弁すると前記エア作動式自動弁(3)は全開となり、前記プロセスガス(1)が前記圧縮機本体(4)へ連続して導入されることを特徴とする請求項２記載の圧縮機におけるガス流量制御方法。
【請求項４】
前記エア作動式自動弁(3)は、ＥＱ％型システムが用いられていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の圧縮機におけるガス流量制御方法。
【請求項５】
圧縮機本体(4)に対するプロセスガス(1)の供給を制御すると共に弁の開度と流れるガス流量に相関のあるエア作動式自動弁(3)と、前記エア作動式自動弁(3)の作動を制御するため前記エア作動式自動弁(3)に供給する計装エア(6)の流量制御を行うための流量制御部(20)と、を用い、
前記流量制御部(20)は、前記エア作動式自動弁(3)に少なくとも二種類の開度状態を持たせて前記プロセスガス(1)の流量制御を行うことを特徴とする圧縮機におけるガス流量制御装置。
【請求項６】
前記流量制御部(20)は、前記計装エア(6)の計装エア源(5)に対して並列接続された第１、第２エアレギュレータ(8,9)と、前記第２エアレギュレータ(9)と前記エア作動式自動弁(3)との間に直列接続された第２電磁弁(10)及びスピードコントロール弁(11)と、前記第１エアレギュレータ(8)と前記エア作動式自動弁(3)との間に設けられた第１電磁弁(7)と、よりなり、
前記エアレギュレータ(8,9)は前記エア作動式自動弁(3)に供給する前記計装エア(6)の圧力の設定が可能であり、前記各電磁弁(7,10)は前記計装エア(6)の供給のオン／オフのみを制御し、前記スピードコントロール弁(11)は前記エア作動式自動弁(3)に流れる前記計装エア(6)の流速を制御することを特徴とする請求項５記載の圧縮機におけるガス流量制御装置。
【請求項７】
前記エア作動式自動弁(3)を閉弁し前記圧縮機本体(4)内の圧力を大気圧付近又は大気圧まで低下させて起動させ、全開圧力よりも低い微開圧力に設定した前記第２エアレギュレータ(9)、前記第２電磁弁(10)及び前記スピードコントロール弁(11)を経て前記計装エア(6)を前記エア作動式自動弁(3)に導入し、前記エア作動式自動弁(3)を全開よりも小の微開として前記圧縮機本体(4)に緩やかに前記プロセスガス(1)を導入し、その後、前記圧縮機本体(4)内の圧力が予め設定した定常圧力に達した状態で、前記微開圧力よりも高い全開圧力に設定した前記第１エアレギュレータ(8)により前記エア作動式自動弁(3)を開弁すると前記エア作動式自動弁(3)は全開となり、前記プロセスガス(1)が前記圧縮機本体(4)へ連続して導入されることを特徴とする請求項５記載の圧縮機におけるガス流量制御装置。
【請求項８】
前記エア作動式自動弁(3)は、ＥＱ％型システムを用いていることを特徴とする請求項５ないし７の何れかに記載の圧縮機におけるガス流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機におけるガス流量制御方法及び装置に関し、特に、圧縮機本体の起動時の負荷を軽減させ、その後の定常運転への切り替えを円滑化し、機器保護を達成させるための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種の圧縮機におけるガス流量制御方法及び装置としては、社内製作のみで特許出願を特に行っていないため、従来構成を示す特許文献等は特に開示していないが、第１従来例であるこの従来構成としては図７に示すことができる。
すなわち、図７において符号１で示されるものはプロセスガス源２のプロセスガスであり、このプロセスガス１は、エア作動式自動弁３を介して圧縮機本体４に供給されるように構成されている。
【０００３】
前記エア作動式自動弁３には、計装エア源５の計装エア６が供給される電磁弁７が接続され、この電磁弁７のオン／オフにより計装エア６がエア作動式自動弁３に供給されるように構成されている。
従って、前述の図７の構成において、前記電磁弁７を開弁して計装エア６をエア作動式自動弁３に供給すると、このエア作動式自動弁３が開弁し、プロセスガス１が圧縮機本体４に供給されて圧縮機本体４の圧縮動作が開始される。すなわち、無負荷状態からの起動をするものの流量制御装置がないため、定常運転は切り替える際に圧縮機内に急激に高圧ガスが導入されていた。
また、図示していないが、第２従来例としては、ガス流量を制御するものがなく、圧縮機系内のプロセスガスが高圧の状態から起動を行っていた。
また、図示していないが、第３従来例としては、エア作動式流量調整弁を用い、高圧ガスの流量制御を行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の圧縮機におけるガス流量制御方法及び装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の第１従来例においては、無負荷運転から定常運転に切り替える際に高圧のガスを急激に導入するため、圧縮機本体に高負荷をかけてしまうほか、急激なガス導入により断熱圧縮に近い現象が生じ、系内のガス温度が異常上昇し、インターロック回路により非常停止するという問題点がある。
また、前述の第２従来例においては、圧縮機系内が高圧状態のまま起動するため圧縮機本体が高負荷状態となり、機器への負担、消耗品の寿命短縮等の要因を引き起こし、頻繁なメンテナンスが必要となり圧縮機の継続運転を阻害してしまうという問題点がある。
また、前述の第３従来例においては、エア作動式流量調整弁が非常に高価であると共に、安定的な制御を行うための各設備ごとの条件だしが難しいという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による圧縮機におけるガス流量制御方法は、圧縮機本体に対するプロセスガスの供給を制御すると共に弁の開度と流れるガス流量に相関のあるエア作動式自動弁と、前記エア作動式自動弁の作動を制御するため前記エア作動式自動弁に供給する計装エアの流量制御を行うための流量制御部と、を用い、前記流量制御部は、前記エア作動式自動弁に少なくとも二種類の開度状態を持たせて前記プロセスガスの流量制御を行う方法であり、また、前記流量制御部は、前記計装エアの計装エア源に対して並列接続された第１、第２エアレギュレータと、前記第２エアレギュレータと前記エア作動式自動弁との間に直列接続された第２電磁弁及びスピードコントロール弁と、前記第１エアレギュレータと前記エア作動式自動弁との間に設けられた第１電磁弁と、よりなり、前記エアレギュレータは前記エア作動式自動弁に供給する前記計装エアの圧力の設定が可能であり、前記各電磁弁は前記計装エアの供給のオン／オフのみを制御し、前記スピードコントロール弁は前記エア作動式自動弁に流れる前記計装エアの流速を制御する方法であり、また、前記エア作動式自動弁を閉弁し前記圧縮機本体内の圧力を大気圧付近又は大気圧まで低下させて起動させ、全開圧力よりも低い微開圧力に設定した前記第２エアレギュレータ、前記第２電磁弁及び前記スピードコントロール弁を経て前記計装エアを前記エア作動式自動弁に導入し、前記エア作動式自動弁を全開よりも小の微開として前記圧縮機本体に緩やかに前記プロセスガスを導入し、その後、前記圧縮機本体内の圧力が予め設定した定常圧力に達した状態で、前記微開圧力よりも高い全開圧力に設定した前記第１エアレギュレータにより前記エア作動式自動弁を開弁すると前記エア作動式自動弁は全開となり、前記プロセスガスが前記圧縮機本体へ連続して導入される方法であり、また、前記エア作動式自動弁は、ＥＱ％型システムを用いている方法であり、また、本発明による圧縮機におけるガス流量制御装置は、圧縮機本体に対するプロセスガスの供給を制御すると共に弁の開度と流れるガス流量に相関のあるエア作動式自動弁と、前記エア作動式自動弁の作動を制御するため前記エア作動式自動弁に供給する計装エアの流量制御を行うための流量制御部と、を用い、前記流量制御部は、前記エア作動式自動弁に少なくとも二種類の開度状態を持たせて前記プロセスガスの流量制御を行う構成であり、また、前記流量制御部は、前記計装エアの計装エア源に対して並列接続された第１、第２エアレギュレータと、前記第２エアレギュレータと前記エア作動式自動弁との間に直列接続された第２電磁弁及びスピードコントロール弁と、前記第１エアレギュレータと前記エア作動式自動弁との間に設けられた第１電磁弁と、よりなり、前記エアレギュレータは前記エア作動式自動弁に供給する前記計装エアの圧力の設定が可能であり、前記各電磁弁は前記計装エアの供給のオン／オフのみを制御し、前記スピードコントロール弁は前記エア作動式自動弁に流れる前記計装エアの流速を制御する構成であり、また、前記エア作動式自動弁を閉弁し前記圧縮機本体内の圧力を大気圧付近又は大気圧まで低下させて起動させ、全開圧力よりも低い微開圧力に設定した前記第２エアレギュレータ、前記第２電磁弁及び前記スピードコントロール弁を経て前記計装エアを前記エア作動式自動弁に導入し、前記エア作動式自動弁を全開ありも小の微開として前記圧縮機本体に緩やかに前記プロセスガスを導入し、その後、前記圧縮機本体内の圧力が予め設定した定常圧力に達した状態で、前記微開圧力よりも高い全開圧力に設定した前記第１エアレギュレータにより前記エア作動式自動弁を開弁すると前記エア作動式自動弁は全開となり、前記プロセスガスが前記圧縮機本体へ連続して導入される構成であり、また、前記エア作動式自動弁は、ＥＱ％型システムを用いている構成である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による圧縮機におけるガス流量制御方法及び装置は、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、ガス圧力を大気圧付近まで低下させた無負荷に近い状態で起動することが可能となるため、機器への負担軽減や、安全性を確保することができる。
また、起動後の定常運転に切り替える際には、微開状態に設定したエアレギュレータの作用によりガスを緩やかに圧縮機内に導入させることができ、連続した定常運転時には、全開圧力に設定したエアレギュレータの作用により、連続的にガスを圧縮機系内に導入させることが可能である。また、微開用のエア供給ラインに流速をコントロールするスピードコントロール弁を設けることでエア作動式自動弁の作動速度が制御でき、自動弁の作動初期における急激なガス導入を回避できる。これにより機器保護とエネルギー効率の低下防止を両立することができる。
また、エア作動式自動弁のシステムにＥＱ％型を採用することで、微開調整範囲を大きく持たせることができるので、機器保護、安全性確保の面にさらに好作用をもたらすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、圧縮機本体を無負荷状態から起動し、かつ、急激な圧力上昇を防止し、消耗品の高寿命化、エネルギー効率の向上を両立させるようにした圧縮機におけるガス流量制御方法及び装置を提供することを目的とする。
【実施例】
【０００８】
以下、図面と共に本発明による圧縮機におけるガス流量制御方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において符号１で示されるものは、プロセスガス源２のプロセスガスであり、このプロセスガス１は、エア作動式自動弁３を介して圧縮機本体４に供給されるように構成されている。
【０００９】
前記エア作動式自動弁３は、このエア作動式自動弁３に少なくとも二種類の開度状態を持たせてプロセスガス１の圧縮機本体４への流量制御を行うことができるように構成された流量制御部２０を介して、計装エア６を発生する計装エア源５に接続されている。すなわち、前記エア作動式自動弁３は、その弁の開度と流れるガス流量に相関を有している。
【００１０】
前記流量制御部２０は、前記計装エア源５に対して並列接続された第１、第２エアレギュレータ８，９と、前記第２エアレギュレータ９と前記エア作成式自動弁３との間に直列接続された第２電磁弁１０及びスピードコントロール弁１１と、前記第１エアレギュレータ８と前記エア作動式自動弁３との間に設けられた第１電磁弁７と、から構成されている。尚、前記各電磁弁７，１０は、計装エア６の通過をさせるか否かの弁の開閉弁のみ、すなわち、オン／オフのみを行うように構成されている。
【００１１】
前記プロセスガス１は、前記エア作動式自動弁３の開閉によって圧縮機本体４へ導入することができ、前記第１エアレギュレータ８は前記エア作動式自動弁３を全開させるための全開圧力となるようにその弁開度が設定され、他の第２エアレギュレータ９は前記エア作動式自動弁３が全開よりも小の微開となる微開圧力となるようにその弁開度が設定されている。すなわち、前記全開圧力と微開圧力の関係は、微開圧力の方が全開圧力よりも低い圧力である。
【００１２】
次に、動作について説明する。まず、起動時は、前記エア作動式自動弁３を閉弁として前記圧縮機本体４の系内の圧力を大気圧付近又は大気圧まで低下させて起動させる。
前記第２エアレギュレータ９は前記エア作動式自動弁３が微開となる前記微開圧力に設定されており、前記第２電磁弁１０を開弁すると、前記エア作動式自動弁３にはバルブ開度と作動エア圧力との間に相関があるため、弁の開度が微開となり、前記プロセスガス１が緩やかに圧縮機本体４に導入される。
【００１３】
前記微開用の第２エアレギュレータ９とエア作動式自動弁３との間の前記スピードコントロール弁１１により、前記エア作動式自動弁３の作動初期における急激なエア供給を抑える作用を有している。
また、前記エア作動式自動弁３、第２エアレギュレータ９及びスピードコントロール弁１１の系に周知のＥＱ％型システム（図２で示すストロークと流量の特性変化）が採用されているため、前述の微開調整範囲を大きく持たせることができる。
【００１４】
また、前記全開圧力に設定された前記第１エアレギュレータ８を開弁することにより、前記計装エア６が第１電磁弁７を介してエア作動式自動弁３に導入され、このエア作動式自動弁３が全開となり、圧縮機本体４にプロセスガス１が連続的に導入されて圧縮動作が行われる。
すなわち、前述のように、微開圧力用の第２エアレギュレータ９と全開圧力用の第１エアレギュレータ８により、エア作動式自動弁3の開度状態を少なくとも二種類としてプロセスガス１の流量制御を行うことができる。
尚、前述の構成では微開と全開の二種類としたが、エアレギュレータ８，９の数を増加することにより、二種類以上とすることができる。
【００１５】
前述の圧縮機本体４の起動時と定常運転時の動作は、図６の高圧ガス流量制御フローチャートに示される。
すなわち、前記圧縮機本体４を無負荷状態で起動（第１ステップ：３０）し、第２エアレギュレータ９を使用すると共に第２電磁弁１０を開弁（第２ステップ：３１）し、スピードコントロール弁１１で流速を制御（第３ステップ：３２）し、エア作動式自動弁３を微開（第４ステップ：３３）し、前記圧縮機本体４内に微開に応じて緩やかにプロセスガス２を導入（第５ステップ：３４）することにより、圧縮機本体４の起動が開始される。
【００１６】
次に、前述の起動後、前記圧縮機本体４内の圧力が定常圧力（図示しない圧力センサにより検出）まで達すると、第１電磁弁７を開弁（第６ステップ：３５）し、エア作動式自動弁３が全開（第７ステップ：３６）となり、圧縮機本体４に連続的にガスが導入（第８ステップ：３７）されて定常運転となる。
【００１７】
尚、図３は第１エアレギュレータ８をエア作動式自動弁３の微開圧力とした時の圧縮機本体４内のガス圧力（ＭＰａ）の変動を示しており、弁開度を調整することでプロセスガス１の導入を緩やかとすることを示し、点線がバルブ開度で、実線が圧縮機内圧力（ＭＰａ）を示している。
また、図４は従来と本発明の圧縮機本体４内の圧力上昇状態を示し、本発明の方が緩やかに上昇する状態であることが示されている。
また、図５の従来と本発明の系内のプロセスの温度上昇状態を示し、本発明では、急激な温度上昇を防止し、インターロック温度以下に保つことができる状態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による圧縮機におけるガス流量制御方法及び装置の全体構成図である。
【図２】図１のエア作動式自動弁に採用するＥＱ％型システムのストロークと流量を示す特性図である。
【図３】図１の第２エアレギュレータをエア作動式自動弁の微開圧力とした時の圧縮機本体内のガス圧力の変動を示す特性図である。
【図４】従来方法と本発明方法のプロセスガスの圧力上昇を比較した特性図である。
【図５】従来方法と本発明方法のプロセスガスの温度上昇を比較した特性図である。
【図６】図１の本発明方法のフローを示すフロー図である。
【図７】従来のガス流量制御方法及び装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    プロセスガス
２    プロセスガス源
３    エア作動式自動弁
４    圧縮機本体
５    計装エア源
６    計装エア
７    第１電磁弁
８    第１エアレギュレータ
９    第２エアレギュレータ
１０    第２電磁弁
１１    スピードコントロール弁
２０    流量制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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