(57)【要約】【課題】ブースタ式気体圧縮機において、入気圧力が規定値より低下した場合でも、吐出圧力との関係で正常運転を維持している場合は、異常と判定されないようにする。【解決手段】加圧気体送入路４より送られてくる加圧気体を、吸入弁２３を経てシリンダ３ａ、３ｂ内へ吸引させ、シリンダ内で往復運動するピストン３３によりさらに加圧して吐出させるようにしたブースタ式気体圧縮機の制御方法において、加圧気体がシリンダに吸引されるときの入気圧力Ｐ１と加圧気体がシリンダから吐出されるときの吐出圧力Ｐ２を検出し、該入気圧力と吐出圧力の比Ｐ２／Ｐ１、又は該入気圧力と吐出圧力の差ΔＰに基づいて異常の有無を検知するようにした。さらに、前記比又は差が設定値を越えたときは、ブースタ式気体圧縮機１を異常と判定し、ブースタ式気体圧縮機１の稼動を停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧気体送入路より送られてくる加圧気体を、吸入弁を経てシリンダ内へ吸引させ、シリンダ内で往復運動するピストンによりさらに加圧して吐出させるようにしたブースタ式気体圧縮機の制御方法において、
前記加圧気体がシリンダに吸引されるときの入気圧力と加圧気体がシリンダから吐出されるときの吐出圧力を検出し、
該入気圧力と吐出圧力の比に基づいて異常の有無を検知するようにしたことを特徴とするブースタ式気体圧縮機の制御方法。
【請求項２】
加圧気体送入路より送られてくる加圧気体を、吸入弁を経てシリンダ内へ吸引させ、シリンダ内で往復運動するピストンによりさらに加圧して吐出させるようにしたブースタ式気体圧縮機の制御方法において、
前記加圧気体がシリンダに吸引されるときの入気圧力と加圧気体がシリンダから吐出されるときの吐出圧力を検出し、
該入気圧力と吐出圧力の差に基づいて異常の有無を検知するようにしたことを特徴とするブースタ式気体圧縮機の制御方法。
【請求項３】
前記入気圧力と加圧気体の比又は入気圧力と加圧気体の差が設定値を越えたときに異常と判定して、ブースタ式気体圧縮機の稼動を停止するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のブースタ式気体圧縮機の制御方法。
【請求項４】
加圧気体送入路より送られてくる加圧気体を、吸入弁を経てシリンダ内へ吸引させ、シリンダ内で往復運動するピストンによりさらに加圧して吐出させるようにしたブースタ式気体圧縮機において、
前記加圧気体がシリンダに吸引されるときの入気圧力を検出する入気圧力センサと、
該加圧気体がシリンダから吐出されるときの吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、
入気圧力センサで検出した入気圧力検出値及び吐出圧力センサで検出した吐出圧力検出値を入力し、入気圧力検出値と吐出圧力検出値の比又は入気圧力検出値と吐出圧力検出値の差を求め、これらの値が設定値を越えた時にブースタ式気体圧縮機の稼動を停止させるコントローラと、を備えたことを特徴とするブースタ式気体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧気体を往復ピストンで再加圧して送り出すブースタ式気体圧縮機に関し、簡易な手段でブースタ式気体圧縮機の異常を早期に発見し、故障を未然に防止できる制御方法及び該制御方法を実施するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２００７−５１６１４号公報）の図２に、従来のブースタ式気体圧縮機の構成が開示されている。以下、この構成を図２に基づいて簡単に説明する。図２において、シリンダ２１の頂壁２２の一側に逆止吸入弁２３を、同じく他側に逆止吐出弁２４を設けている。逆止吸入弁２３及び逆止吐出弁２４の上側に、夫々吸気孔２５を有する吸気室２６と、吐気孔２７を有する吐気室２８を設けている。
【０００３】
シリンダ２１の下側に連設したクランクケース２９内に、外部動力をもって駆動される駆動軸３０と一体をなすクランク軸３１が設けられている。クランク軸３１によりピストンロッド３２を介して、シリンダ２１内のピストン３３を往復運動させることにより、吸気孔２５から吸引した圧力気体を、逆止吸入弁２３を経て、ピストン３２の上側に導いて加圧する。そして、逆止吐出弁２４と吐気孔２７から吐出させて送気するようにしている。
【０００４】
一般の圧縮機の稼動状態を監視する場合、シリンダに供給する気体の入気圧力は、通常大気圧であるので、入気圧力を検知する必要はなく、シリンダから吐出される吐出気体の吐出圧力のみを検知すればよい。これに対し、ブースタ式気体圧縮機では、シリンダに加圧気体が供給されるので、ブースタ式気体圧縮機の稼動時には、従来、シリンダへ入気される入気気体の入気圧力を検知して、稼動状態を監視していた。
【０００５】
ブースタ式気体圧縮機では、シリンダからの圧力気体の吐出圧力が適正範囲でも、入気圧力が下がった場合、加圧気体の入気圧力と吐出圧力の比が増大する。これによって、ブースタ式気体圧縮機に負荷されるトルクや荷重が増大し、所要動力アップや温度上昇が起こり、圧縮機の故障の原因となる。そのため、従来のように、入気圧力のみを検知する監視方法では、入気圧力が規定値以下の場合、圧縮機の異常と判定し、保護装置が働いて、圧縮機の稼動を停止していた。しかし、入気圧力が低下しても、吐出圧力が低ければ、圧縮機の異常は起こらない。
【０００６】
特許文献２（特開昭６２−２５１４２７号公報）には、石炭ガス化プラントに設置されたブースタ圧縮機の制御方法が開示されている。この制御方法は、空気圧縮機の抽気を加圧して石炭ガス化炉に供給するブースタ圧縮機において、該ブースタ圧縮機の出口空気圧を、ガス化炉圧力に比して一定差圧だけ高くすることにより、ブースタ圧縮機の出口空気圧が必要以上に高くなることを防止し、これによって、ブースタ圧縮機の駆動用動力を節減するようにしたものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−５１６１４号公報
【特許文献２】特開昭６２−２５１４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示された制御方法では、ブースタ圧縮機の出口空気圧のみを制御しているので、ブースタ圧縮機の所要動力アップや温度上昇等の異常を検知することができない。
【０００９】
往復動式のブースタ式気体圧縮機の場合、吐出気体の吐出圧力が高いと、気体吸込み時に、シリンダヘッドのクリアランスに溜まった高圧の気体が再膨張するため、その分逆止吸入弁からの気体吸込量が減少する。一方、吐出気体の吐出圧力が低い場合、そのようなことが起こらないので、ブースタ式気体圧縮機の気体吸込量及び気体吐出量が増加する。そして、入気気体の入気圧力が低い状態が続く。このような場合に、入気圧力のみを検知すると、入気圧力が規定値より低い場合、吐出圧力が低い場合でも異常と判定されてしまう。
【００１０】
例えば、定格運転以下の吐出圧力に設定して運転する場合や、ブースタ圧縮機の運転開始時に吐出気体の吐出路に接続された気体タンクの圧力が低い場合で該気体タンクの圧力が低い間や、あるいは加圧気体供給先の急激な気体消費で吐出圧力が低下する場合などでは、入気圧力が規定値より低下する。このような場合、ブースタ圧縮機に異常がなくても異常と判断されて、保護装置が作動し、ブースタ圧縮機の稼動を停止してしまう。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、ブースタ式気体圧縮機において、入気圧力が規定値より低下した場合でも、吐出圧力との関係で正常運転を維持している場合は、異常と判定されないようにし、これによって、ブースタ式気体圧縮機の正常運転を続行させて運転効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するため、第１の本発明のブースタ式気体圧縮機の制御方法は、
加圧気体送入路より送られてくる加圧気体を、吸入弁を経てシリンダ内へ吸引させ、シリンダ内で往復運動するピストンによりさらに加圧して吐出させるようにしたブースタ式気体圧縮機の制御方法において、
前記加圧気体がシリンダに吸引されるときの入気圧力と加圧気体がシリンダから吐出されるときの吐出圧力を検出し、
該入気圧力と吐出圧力の比に基づいて異常の有無を検知するようにしたものである。
【００１３】
第１の本発明の制御方法では、加圧気体がシリンダに吸引されるときの入気圧力と加圧気体がシリンダから吐出されるときの吐出圧力を検出し、それらの比を求める。そして、その比に基づいて異常の有無を検知するようにしたものである。これによって、入気圧力が規定値より低下しても、吐出圧力との関係で正常運転である場合は、異常と判定されない。
【００１４】
また、第２の本発明のブースタ式気体圧縮機の制御方法は、
加圧気体送入路より送られてくる加圧気体を、吸入弁を経てシリンダ内へ吸引させ、シリンダ内で往復運動するピストンによりさらに加圧して吐出させるようにしたブースタ式気体圧縮機の制御方法において、
前記加圧気体がシリンダに吸引されるときの入気圧力と加圧気体がシリンダから吐出されるときの吐出圧力を検出し、
該入気圧力と吐出圧力の差に基づいて異常の有無を検知するようにしたものである。
【００１５】
第２の本発明の制御方法では、加圧気体がシリンダに吸引されるときの入気圧力と加圧気体がシリンダから吐出されるときの吐出圧力を検出し、それらの差を求める。そして、その差に基づいて異常の有無を検知するようにしたものである。これによって、入気圧力が規定値より低下しても、吐出圧力との関係で正常運転である場合は、異常と判定されない。
【００１６】
前記第１及び第２の本発明方法において、入気圧力と加圧気体の比又は入気圧力と加圧気体の差が設定値を越えたときに異常と判定して、ブースタ式気体圧縮機の稼動を停止するようにするとよい。これによって、ブースタ式気体圧縮機の異常発生時に、ブースタ式気体圧縮機を確実に停止させて、ブースタ式気体圧縮機の故障を未然に防止することができる。
【００１７】
また、本発明のブースタ式気体圧縮機は、
加圧気体送入路より送られてくる加圧気体を、吸入弁を経てシリンダ内へ吸引させ、シリンダ内で往復運動するピストンによりさらに加圧して吐出させるようにしたブースタ式気体圧縮機において、
前記加圧気体がシリンダに吸引されるときの入気圧力を検出する入気圧力センサと、
該加圧気体がシリンダから吐出されるときの吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、
入気圧力センサで検出した入気圧力検出値及び吐出圧力センサで検出した吐出圧力検出値を入力し、入気圧力検出値と吐出圧力検出値の比又は入気圧力検出値と吐出圧力検出値の差を求め、これらの値が設定値を越えた時にブースタ式気体圧縮機の稼動を停止させるコントローラと、を備えたものである。
【００１８】
本発明のブースタ式気体圧縮機においては、前記コントローラによって、入気圧力検出値と吐出圧力検出値の比又は入気圧力検出値と吐出圧力検出値の差を求め、これらの値が設定値を越えた時に、ブースタ式気体圧縮機の稼動を停止させるようにしているので、入気圧力が規定値より低下しても、吐出圧力との関係で正常運転である場合は、異常と判定されない。また、これらの値が設定値を越えた時に、ブースタ式気体圧縮機の稼動を停止させて、該ブースタ式気体圧縮機の故障を未然に防止することができる。これによって、ブースタ式気体圧縮機の稼動効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
第１の本発明及び第２の本発明方法によれば、加圧気体送入路より送られてくる加圧気体を、吸入弁を経てシリンダ内へ吸引させ、シリンダ内で往復運動するピストンによりさらに加圧して吐出させるようにしたブースタ式気体圧縮機の制御方法において、前記加圧気体がシリンダに吸引されるときの入気圧力と加圧気体がシリンダから吐出されるときの吐出圧力を検出し、該入気圧力と吐出圧力の比又は該入気圧力と吐出圧力の差に基づいて異常の有無を検知するようにしたので、入気圧力が規定値より低下しても、吐出圧力との関係で正常運転である場合は、異常と判定されず、ブースタ式気体圧縮機の正常運転を続行することができる。これによって、ブースタ式気体圧縮機の稼動効率を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明装置によれば、加圧気体送入路より送られてくる加圧気体を、吸入弁を経てシリンダ内へ吸引させ、シリンダ内で往復運動するピストンによりさらに加圧して吐出させるようにしたブースタ式気体圧縮機において、前記加圧気体がシリンダに吸引されるときの入気圧力を検出する入気圧力センサと、該加圧気体がシリンダから吐出されるときの吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、入気圧力センサで検出した入気圧力検出値及び吐出圧力センサで検出した吐出圧力検出値を入力し、入気圧力検出値と吐出圧力検出値の比又は入気圧力検出値と吐出圧力検出値の差を求め、これらの値が設定値を越えた時にブースタ式気体圧縮機の稼動を停止させるコントローラと、を備えたので、前記第１及び第２の本発明方法を実施することができ、入気圧力が規定値より低下しても、吐出圧力との関係で正常運転である場合は、異常と判定されず、ブースタ式気体圧縮機の正常運転を続行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２２】
図１は、第1の本発明の一実施形態に係る往復動式の１段ブースタ式気体圧縮機を示す正面図である。図１において、このブースタ式気体圧縮機１は、ひとつのクランク室２と２つのシリンダ３ａ及び３ｂとからなる１段２連式に構成されている。入気管路４は、吸気室５ａに接続されると共に、接続管９を介して吸気室５ｂに接続されている。クランク室２内に配設された図示しないクランク軸は、電動モータ８で回転駆動され、該クランク軸に接続された図示しないピストンがシリンダ３ａ、３ｂ内で往復動する。
【００２３】
そして、シリンダ３ａでピストンの往復動によって圧縮された吐出気体は、吐気室６ａから吐出枝管７ａを経て吐出管路７に送られる。また、シリンダ３ｂでピストンの往復動によって圧縮された吐出気体は、吐気室６ｂから吐出枝管７ｂを経て吐出管路７に送られ、吐出枝管７ａから送られてきた吐出気体と合流する。
【００２４】
また、入気管路４には、入気管路４内を流れる入気気体の圧力Ｐ１を検知する圧力センサ１１が設けられていると共に、吐出管路７には、吐出管路７内を流れる吐出気体の圧力Ｐ２を検知する圧力センサ１２が設けられている。
また、コントローラ１３は、圧力センサ１１で検知した入気気体の入気圧力検出値Ｐ１と圧力センサ１２で検知した吐出気体の吐出圧力検出値Ｐ２を入力し、それらの比（Ｐ２／Ｐ１）を演算する。そして、その演算値から稼動中のブースタ式気体圧縮機１の異常有無を判定する。
【００２５】
本実施形態において、入気気体は入気管路４から吸気室５ａに吸入されると共に、入気管路４から接続管９を経て吸気室５ｂに吸入される。吸気室５ａ又は５ｂに吸入された入気気体は、シリンダ３ａ又は３ｂに吸引され、そこで圧縮される。シリンダ３ａ又は３ｂで圧縮された圧縮気体は、吐気室６ａ又は６ｂを経て、吐出枝管７ａ又は７ｂに吐出される。そして、吐出管路７に合流して、吐出管路７に接続された気体タンク１４に送られる。
【００２６】
ブースタ式気体圧縮機１の稼動中、入気管路４を流れる入気気体の圧力Ｐ１を圧力センサ１１で検知すると共に、吐出管路７を流れる吐出気体の圧力Ｐ２を圧力センサ１２で検知する。これらの圧力検出値はコントローラ１３に送られる。コントローラ１３では、これらの圧力検出値の比（吐出圧力検出値Ｐ２／入気圧力検出値Ｐ１）を演算する。そして、この比の値が、例えば４を越える場合、異常稼動状態と判定して、ブースタ式気体圧縮機１の運転を停止する。
【００２７】
本実施形態によれば、ブースタ式気体圧縮機１の稼動中に、コントローラ１３により圧縮比（吐出圧力検出値Ｐ２／入気圧力検出値Ｐ１）を検知し、該圧縮比が規制値を超えたときに、ブースタ式気体圧縮機１の稼動を停止するようにしているので、圧縮比の増大によってブースタ式気体圧縮機１に負荷されるトルクや荷重の増大が起こらない。従って、ブースタ式気体圧縮機１の所要動力の増大や温度上昇を招くことがない。そのため、ブースタ式気体圧縮機１の故障を引き起こすことがなく、正常運転を継続することができる。
【００２８】
また、入気気体の入気圧力Ｐ１が低くても、吐出気体の吐出圧力Ｐ２も低い場合は、異常と判定されない。即ち、前述のように、定格運転以下の吐出圧力に設定して運転する場合や、ブースタ圧縮機の運転開始時吐出気体の吐出路に接続された気体タンク１４の圧力が低い場合で該気体タンク１４の圧力が低い間や、あるいは気体供給先の急激な気体消費により吐出圧力が低下する場合などでは、入気管路４を流れる入気圧力が規定値より低下するが、このような場合に、ブースタ圧縮機の異常と判定されないので、ブースタ式気体圧縮機１の稼動率を向上させることができる。
【００２９】
なお、前記実施形態においては、入気気体の入気圧力Ｐ１と吐出気体の吐出圧力Ｐ２の比をコントローラ１３で演算し、その比に基づいてブースタ式気体圧縮機１の異常有無を判定していたが、代わりに、入気気体の入気圧力Ｐ１と吐出気体の吐出圧力Ｐ２の差ΔＰをコントローラ１３で演算し、その圧力差ΔＰに基づいてブースタ式気体圧縮機１の異常有無を判定するようにしてもよい。即ち、第２の本発明方法を実施するようにしてもよい。例えば、該圧力差ΔＰが１ＭＰａを越えた時に、異常と判定し、ブースタ式気体圧縮機１の稼動を停止するようにする。この場合でも、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、ブースタ式気体圧縮機の運転時の異常有無を精度良く検知できると共に、その運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の本発明の第１実施形態に係る往復動式１段ブースタ式気体圧縮機の正面図である。
【図２】従来のブースタ式気体圧縮機の縦断立面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１          ブースタ式気体圧縮機
２          クランク室
３ａ、３ｂ、２１    シリンダ
４          入気管路（加圧気体送入路）
５ａ、５ｂ    吸気室
６ａ、６ｂ    吐気室
７          吐出管路
７ａ、７ｂ    吐出枝管
９          接続管
１１        入気圧力センサ
１２        吐出圧力センサ
１３        コントローラ
１４        気体タンク
２３        逆止吸入弁
２４        逆止吐出弁
３３        ピストン
Ｐ１          入気気体圧力
Ｐ２          吐出気体圧力
【図１】
2009162090.tif 000003
【図２】
2009162090.tif 000004