[发明专利]气体压缩装置及气体压缩装置的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有多个被单一的驱动机构驱动的压缩机构的气体压缩装置及气体压缩装置的控制方法。

本申请基于2007年07月19日于日本提出的特愿2007-188093号而主张优先权，并在此引用其内容。

背景技术

以往以来，具有多个离心压缩机(压缩机构)的涡轮压缩装置(气体压缩装置)被广泛使用，所述多个离心压缩机连结在被单一的马达(驱动机构)驱动旋转的轴上。

在这样的涡轮压缩装置中，各离心压缩机相对于气体的流动方向而被串联地排列，在各离心压缩机中气体被慢慢地压缩。

可是，在一般的工厂中，在从涡轮压缩装置接受被压缩了的气体(以下称为压缩气体)的供给的装置(需求端)中，所需的压缩气体的量(需求量)随着时间而变化。即，从涡轮压缩装置向需求端的装置供给的压缩气体的量随着时间而变化。

而且，对于压缩气体的需求量的减小，考虑利用以下方法进行应对：通过使向涡轮压缩装置的气体的吸入量减小而使压缩气体的量减小的方法、及总是压缩一定量的气体而只将所需的量供给至需求端的装置并将剩余排出的方法，但优选利用以下方法进行应对：能够降低涡轮压缩装置的能量消耗量(即能够降低向马达的负荷)的、使压缩气体的量减小的方法。

为了使压缩气体的量减小，需要使在涡轮压缩装置中流动的气体的流量减小。但是，在离心压缩机中若使流动的气体的流量减小到某一界限以上则产生压力波(サ一ジング)。详细而言，在被离心压缩机的叶轮加速了的气体在扩压器(デイフユ一ザ一)中被减速时，该气体的流动失速，这成为了产生压力波的起因。

于是，在以往的涡轮压缩装置中，例如通过使用如专利文献1～4所公开的离心压缩机中的避免压力波的方法，一边抑制离心压缩机中的压力波一边使向马达的负荷降低。

【专利文献1】特公平2-61640号公报

【专利文献2】特公平2-59317号公报

【专利文献3】实开昭59-99196号公报

【专利文献4】特开平10-252696号公报

但是，在以往的离心压缩机中，即便使用专利文献1～4所公开的技术，在被吸入至离心压缩机中的气体的流量小的环境中也难以充分地抑制压力波，不能使被吸入至离心压缩机的气体的流量减小到60～70％以下。因此，不能使向马达的负荷降低到60～70％以下。

发明内容

本发明是鉴于上述的问题点而提出的，其目的在于，在借助多个相对于气体的流动方向而被串联地排列的压缩机构来压缩气体的气体压缩装置中，抑制压缩机构中的压力波的产生且使驱动机构的负荷充分地降低，从而使能量的消耗量降低。

为了达成上述目的，作为本发明的第一实施方式的气体压缩装置为，将多个压缩机构相对于气体的流动方向串联地排列，所述压缩机构具有对气体提供速度能量的叶轮和将上述速度能量转换为压力能量的扩压器，将经由多个上述压缩机构而被压缩的气体供给至既定的需求端，具有：驱动机构，将动力供给至上述叶轮；流量调节机构，调节被吸入至相对于上述气体的流动方向而位于最上游的压缩机构的气体的流量；循环供给机构，能够将从相对于上述气体的流动方向位于最下游的压缩机构排出的气体的至少一部分向各压缩机构的上述扩压器或上述扩压器与上述叶轮之间循环供给；控制机构，至少控制上述驱动机构、上述流量调节机构及上述循环供给机构，上述控制机构根据上述需求端的上述气体的需求量而控制上述流量调节机构，在各压缩机构中，在被吸入的上述气体的流量低于基于上述压缩机构的压力波界限而设定的设定值时，控制上述循环供给机构而将上述气体的一部分循环供给至上述压缩机构。

根据该气体压缩装置，能够与需求端的气体的需求量相对应地控制流量调节机构。即，在需求端的气体的需求量减小时，与该减小量相对应而令被吸入至气体压缩装置的气体的流量降低。

而且，在各压缩机构中，在被吸入的气体的流量低于基于上述压缩机构的压力波界限而设定的设定值时，在上述压缩机构中令气体的一部分向各压缩机构的上述扩压器或上述扩压器与上述叶轮之间循环供给。

此外，该气体压缩装置也可以具有：压力检测机构，检测从位于最下游的压缩机构排出的气体的压力；流量检测机构，检测从位于最下游的压缩机构排出的气体的流量，上述控制机构在上述压力检测机构及上述流量检测机构中，至少将上述压力检测机构的检测结果作为上述需求端的上述气体的需求量而进行上述流量调节机构的控制。

上述控制机构可以从位于最下游的压缩机构向上游的压缩机构阶段地开始基于上述循环供给机构的上述气体的循环供给。