(57)【要約】本発明は速やかな負荷運転と無負荷運転の切換えを行うと共に、切換えに際しての軸受負荷を減らすためにターボ圧縮機の放風配管に設けられた放風弁において、多段圧縮機に沿って放風配管を多数配設し、前記放風弁４、５の前方または後方にノズル１４、１５を配設してサージを防止することを特徴とする多段ターボ圧縮機の放風システムに関する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ圧縮機の放風配管に設けられた放風弁において、
多段圧縮機に沿って放風配管を多数配設し、前記放風配管に設けられている前記放風弁（４、５）の前方または後方にノズル（１４、１５）を配設してサージを防止することを特徴とする多段ターボ圧縮機の放風システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は速やかな負荷運転と無負荷運転の切換えを行うと共に、切換えに際しての軸受負荷を減らすためにターボ圧縮機の放風配管に設けられた放風弁において、多段圧縮機に沿って放風配管を多数配設し、前記放風弁の前方または後方にノズルを配設してサージを防止することを特徴とする多段ターボ圧縮機の放風システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多段ターボ圧縮機は、往復動圧縮機やスクリュー圧縮機とは異なり、サージ現象があるため、特定の圧力下における流量の最小値が存在する。
【０００３】
圧縮機の動作中に流量が減少してサージが感知されると、大気または入口に放風することによりサージから外れ、回転数を下げて無負荷状態で待機する。
【０００４】
通常、図１に示すように、分岐配管に放風弁３を設けて、放風弁３の開閉速度を適切に設定しておき、圧縮機に衝撃を与えないと共にサージを防止する。
【０００５】
図１に示すように、従来の方法は、図３に示す低速サージ領域などの低い圧力における１段サージを回避するために、十分に多い流量を放風し得る大きな弁を用いて、低圧・大流量の領域まで回転数を下げる方法であるが、これは、放風弁を閉止して負荷に切り替えるときに瞬時に圧力が増大して軸受に無理を与えてしまい、特に、軸の両側にインペラが設けられる場合には、低圧・大流量の位置においてスラスト荷重が急増してしまうといった不都合がある。
【０００６】
たとえば、小さな弁を用いて放風量を減らす場合には、弁の開閉中の衝撃はあまり受けないとはいえ、回転数を上げる過程における低い回転数で低速サージ領域を経ることとなり、回転数を下げつつサージを回避するためには極めて長時間に亘って無負荷で回転数を下げる必要があるという問題点がある。
【０００７】
特に、エアフォイル軸受のように支持力が相対的に大きな軸受を使用する場合には、瞬時の圧力変化は軸受の焼付きまたは損傷につながり、しかも、極めて大きなスラスト軸受支持力を要するといった難点がある。
【０００８】
特開平１０−０８９２９６号公報（１９９８年４月７日付公開）の先行文献によれば、出口配管に放風弁及び調節板を設けることが記載されているが、これは、サージを防止するためではなく、モーターまたは磁気軸受を冷却するための冷却空気抽出システムであり、途中にノズルを設けて流出空気量を制御するようになっている。
【０００９】
また、本願出願人によるＰＣＴ／ＫＲ２００７／００５６６３（２００７年１１月１２日付出願）には、サージを防止するために、放風弁の前方または後方に流量を制御するノズルを設けて、サージが発生したときに速やかに応答せしめることが記載されている。しかしながら、従来の放風システムは単段の圧縮機には採用可能であるとはいえ、多段の圧縮機においては１段のサージによって動作範囲が制限されるため、その制限を回避するために各段に応じたノズルを設けてサージへの速やかな対応を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−０８９２９６号公報（１９９８年４月７日付公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、速やかな負荷運転と無負荷運転の切換えを行うと共に、切換えに際しての軸受負荷を減らすためにターボ圧縮機の放風配管に設けられた放風弁において、多段圧縮機に沿って放風配管を多数配設し、前記放風弁の前方または後方にノズルを配設してサージを防止することを特徴とする多段ターボ圧縮機の放風システムを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明は、ターボ圧縮機の放風配管に設けられた放風弁において、多段圧縮機に沿って放風配管を多数配設し、前記放風配管に設けられている前記放風弁の前方または後方にノズルを配設してサージを防止することを特徴とする多段ターボ圧縮機の放風システムを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１の放風弁及び第１のノズルは最大使用圧力の近傍において放風を中断できるようにして衝撃を減らし、第２の放風弁及び第２のノズルは低回転領域において１段圧縮機のサージを回避しつつ放風できるようにして無負荷まで回転数を速やかに下げることができるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の技術による放風システムを示す図である。
【図２】本発明に係る多段ターボ圧縮機の放風システムを示す図である。
【図３】本発明に係る多段ターボ圧縮機の放風システムの性能曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づき、本発明に係る多段ターボ圧縮機の放風システムを詳述する。
【００１６】
本発明は、図２に示すように、オン／オフ型の第１の放風弁４および該第１の放風弁４の前方または後方に通過流量の定量決定のための第１のノズル１４を配設し、且つ、オン／オフ型の第２の放風弁５および第２の放風弁５の前方または後方に通過流量の定量決定のための第２のノズル１５を配設することにより、２段階に亘って流量の制御を行っている。
【００１７】
第一の問題として指摘されている低い回転数における１段圧縮機のサージ現象は、第１及び第２の放風弁４、５と第１及び第２のノズル１４、１５とを全て開放して十分な面積を確保することにより解消し、第二の問題として指摘されているロード過程における衝撃は、第２の放風弁５及び第２のノズル１５を閉止して加速した後に、第１の放風弁４及び第１のノズル１４を閉止して衝撃を分散させることで解消し、第３の問題として指摘されているアンロード過程におけるサージ現象は、第１及び第２の放風弁４、５と第１及び第２のノズル１４、１５とを一括で開放して同時減速をスラスト保護ラインを超えずに速やかに行うことにより十分な放風面積を確保することで解消する。
【００１８】
このような圧縮機の駆動アルゴリズムの詳細は図３の性能曲線から明らかであり、その過程は下記の通りである。
【００１９】
イ）ロード過程
１）電源を投入して第１及び第２の放風弁４、５と第１及び第２のノズル１４、１５とを全て開放し、
２）起動信号が出力されると、Ｐ１まで加速して無負荷で待機し、
３）ロード信号が出力されると、Ｐ２まで加速し、
４）第２の放風弁５および第２のノズル１５を閉止してＰ３へ移行し、
５）再加速してＰ４まで移行し、
６）第１の放風弁４及び第１のノズル４を閉止して放風を中断して圧縮ガスを提供する。
【００２０】
ロ）アンロード過程
１）Ｐ６において動作していて、アンロード信号を受信すると、第１及び第２の放風弁４、５と第１及び第２のノズル１４、１５とを全て開放して同時に回転数を減らして、スラスト保護ラインを避けてＰ７まで移行し、
２）速やかにＰ２まで回転数を下げる。
【００２１】
以上においては、多段圧縮機として２段の圧縮機を実施形態として挙げているため、第１及び第２の放風弁４、５と第１及び第２のノズル１４、１５を想定して説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの弁及びノズルの数は、多段圧縮機の状況に応じて自由に調節して配設してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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