JPH0712710Y2 - 油冷式空気圧縮機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えば油冷式のスクロール圧縮機、ベーン圧
縮機、スクリュ圧縮機等として用いられる油冷式空気圧
縮機に関する。

〔従来の技術〕

一般に、油冷式の空気圧縮機は、空気を圧縮するとき一
緒に吸込んだ油によって圧縮機本体の冷却、潤滑、シー
ル等を行なうようになっており、圧縮機本体から吐出さ
れた圧縮空気と油の混合体は、油分離器によって油分が
除去された後、空気タンクに貯えられ、または空気使用
機器に直接供給されるようになっている。一方、分離さ
れた油は圧縮熱で高温となっているから、オイルクーラ
で冷却された後、圧縮機本体に再び供給されるようにな
っている。

そして、圧縮機の運転方式としては、空気タンクまたは
油分離タンク内が所定の高圧値に達した時にモータを停
止し、所定の低圧値まで低下した時再びモータを起動し
てロード運転を開始する断続運転方式と、モータは連続
回転させるものの空気タンクまたは油分離タンク内が所
定の高圧値に達した時、吸込み口に設けられた吸込みア
ンローダを閉塞してアンロード運転とし、所定の低圧値
に低下した時は吸込みアンローダを開弁してロード運転
とする連続運転方式とが知られている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、油冷式空気圧縮機にあっては、始動前におい
ては油分離器内の油は室温状態に冷却されている。一
方、圧縮機本体を始動して空気を圧縮すると、当該圧縮
空気は外部の湿気を吸収していると共に圧縮熱によって
高温多湿となっている。この結果、始動初期においては
高温多湿な圧縮空気が油分離器内に吐出されると、冷え
た油と接触してドレンを発生し、油の劣化、錆の発生等
の原因となる。しかし、圧縮運転を継続していれば、油
温も上昇してドレンの発生が停止し、一方吸込んだ湿気
分は圧縮熱により気化し、水蒸気となって圧縮空気と一
緒に吐出されるから、油分離器内のドレンも徐々に除去
される。

然るに、前述した各運転方式のうち、前者の断続運転方
式にあっては、空気タンク、または油分離タンク内の圧
力を圧力スイッチによって検出し、モータを起動、停止
制御するものであるから、動力の節減となる反面、油分
離タンク内の油が運転開始時の室温程度の低温状態か
ら、ドレンの発生が停止する高温状態になるまでの間、
相当の長時間を必要とするという問題点がある。特に、
運転開始に空気タンク内の残圧が規定の高圧値に近いよ
うな場合、短時間だけロード運転して長時間停止状態と
するから、油温が上昇せず、常にドレンが発生しやすい
という問題点がある。

一方、後者の連続運転方式にあっては、モータは連続回
転とし、始動時には吸込みアンローダを開弁してロード
運転とし、空気タンクまたは油分離タンク内の圧力を圧
力スイッチによって検出し、所定の高圧値に達したとき
にはアンロード運転用電磁弁を開弁し、圧縮空気によっ
て吸込みアンローダを閉塞し、該吸込みアンローダに形
成された吸込み絞り通路を介して、油分離タンク→電磁
弁→吸込みアンローダ→圧縮機本体→油分離タンクから
なる閉サイクルによってアンロード運転を継続する。こ
のため、アンロード運転時にもロード運転時の30〜70％
程度の圧縮仕事を行なっているから、油の冷却が防止さ
れる。

しかし、この連続運転方式にあっても、油分離タンクの
容積が小さい、空気タンクを備えていない等の理由によ
って、極めて短時間だけロード運転を行ない、その後ア
ンロード運転に移ってしまったような場合、ロード運転
中に完全にドレンの除去を行なうことができないから、
次のアンロード運転中には圧縮熱によって気化し、微粒
化した水蒸気は前記した閉サイクル内を循環することに
なり、長時間にわたってドレンを除去することができな
い。従って、このままモータを停止してしまえば、水蒸
気は再び凝縮し、発錆の原因となるという問題点があ
る。

本考案はこのような従来技術の問題点に鑑みなされたも
ので、断続運転方式と連続運転方式の長所を生かし、モ
ータは断続運転方式とするものの、始動してから一定時
間はモータを連続運転させる連続運転方式とし、かつこ
の間は油分離器内の圧縮空気の放気と、吸気圧縮とを交
互に行なわせ、これを繰返すことによって、ドレンの放
出と油温の上昇を図るようにした油冷式空気圧縮機を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案は、モータによって
回転駆動され、油の供給を受けつつ空気を圧縮する圧縮
機本体と、該圧縮機本体の吸込み口側に設けられ、圧縮
空気が供給されることによって外気の吸込みを遮断し、
アンロード運転状態とする吸込みアンローダと、前記圧
縮機本体の吐出口側に設けられ、該圧縮機本体から吐出
された圧縮空気中の油分を分離する油分離器と、該油分
離器を含む吐出系統内の圧力を検出する圧力検出器と、
前記吸込みアンローダに圧縮空気を供給すべく該吸込み
アンローダと吐出系統との間に設けられ、該圧力検出器
による検出圧力に応じて開、閉する電磁弁とからなる油
冷式空気圧縮機において、前記油分離器を含む吐出系統
に設けられ、前記圧力検出器による検出圧力に応じて
開、閉し、この間前記吐出系統内の圧縮空気を放気する
電磁放気弁と、前記モータを始動してから一定時間だけ
該電磁放気弁を作動可能状態とする始動タイマとから構
成したことを特徴とする。

〔作用〕

このように構成することにより、始動してから始動タイ
マによる設定時間の間は、圧力検出器による検出圧力に
よって電磁放気弁が開弁し、本来アンロード運転中であ
るにも拘わらず吐出系統内の圧縮空気をドレン水蒸気と
一緒に放出し、ドレンを早期に除去することができる。

〔実施例〕

以下、圧縮機本体としてスクロール圧縮機を例に挙げ、
添付図面を参照しつつ詳細に述べる。

図において、１は圧縮機本体で、該圧縮機本体１はケー
シング２と、該ケーシング２に軸受3,4を介して回動可
能に挿嵌され、ケーシング１内の先端側がクランク5Aに
なった駆動軸５と、該駆動軸５のクランク5Aに回転自在
に支持された旋回スクロール６と、前記ケーシング２に
固着され、該旋回スクロール６との間に複数の圧縮室7,
7を形成する固定スクロール８と、該固定スクロール８
の側面に形成され、最外側の圧縮室７に連通した吸込み
口９と、前記固定スクロール８の中心に形成され、最内
側の圧縮室７に連通した吐出口10とから大略構成されて
いる。そして、前記駆動軸５はプーリ等の連結部材11を
介して電動モータ12と接続されている。なお、電動モー
タ12には後述するオイルクーラ40を冷却する冷却ファン
13が設けられている。

14は吸込み口９を外部に対して連通、遮断することによ
り、ロード運転、アンロード運転を行なわせる吸込みア
ンローダで、該吸込みアンローダ14は流入口15A、流出
口15B、制御圧口15Cを有すると共に内部が弁室15Dとな
ったケーシング15と、該ケーシング15の弁室15D内に設
けられ、制御圧口15Cに制御圧が供給されることにより
流入口15Aを開、閉弁する弁体16と、該弁体16を閉弁方
向に付勢するばね17と、該ばね17によって弁体16が閉弁
しているときも、制御圧口15Cと流出口15Bとの間を連通
するように該弁体16に穿設された絞り通路18と、流入口
15Aに設けられた吸気フィルタ19とから構成され、流出
口15Bは吸気配管20を介して圧縮機本体１の吸込み口９
と接続されている。

一方、21は前記圧縮機本体１内に供給されて各部の冷
却、潤滑、シールを行ない、圧縮空気と共に固定スクロ
ール８の吐出口10から吐出される油を該圧縮空気と分離
するための油分離器で、該油分離器21は固定スクロール
８の下側に固着された有底筒状体からなり、シール板22
によって内部が油分離室23Aと油溜室23Bに画成された油
分離タンク23と、該油分離タンク23の油分離室23A内に
設けられた油分離エレメント24と、一端側は前記吐出口
10に接続され、他端側は前記油溜室23Bに開口した吐出
管25とから大略構成されている。そして、該油分離タン
ク23には油溜室23B内に突出した状態で、圧縮熱等によ
って加熱された油の油温が低下するのを防止するための
保温用ヒータ26と、油溜室23B内の油の油温を検出する
常閉の油温スイッチ27とが設けられている。

28は前記油分離器21で清浄となった圧縮空気を吐出する
吐出配管で、該吐出配管28の一端は油分離室23A側に位
置して油分離タンク23の吐出口29に接続され、その他端
は空気タンク30と接続されている。31は吐出配管28の途
中に設けられた逆止弁付きの調圧弁である。

32は調圧弁31よりも上流側に位置して吐出配管28に設け
られた圧力スイッチで、該圧力スイッチ32は常閉接点か
らなり、油分離器21（吐出配管28）内の圧力が8.5kg/cm
²の高圧値となった時閉→開となり、逆に6.5kg/cm²の低
圧値となった時開→閉となるように設定されている（第
２図参照）。

33は吐出配管28内の圧力を吸込みアンローダ14の制御圧
口15Cに供給する制御圧配管、34は該制御圧配管33の途
中に設けられた電磁弁で、該電磁弁34は通電時に開弁す
る常閉電磁弁として構成されている。

さらに、35は吐出配管28内の圧力を放気する放気配管
で、該放気配管28の一端は調圧弁31よりも上流側に位置
して吐出配管28と接続され、その他端には放気マフラ36
が設けられている。37は放気配管35の途中に設けられた
電磁放気弁で、該電磁放気弁37は通電時に開弁する常閉
電磁弁として構成されている。38は放気量を制限する絞
り弁である。

なお、第１図中で、39は温度調節弁、40はファン13によ
って油を冷却するオイルクーラ、41,42,43,44,45,46,47
は油配管を示し、油分離器21で分離された油を温度調節
弁39、オイルクーラ40を介して圧縮機本体１のケーシン
グ２側給油口48、固定スクロール８側給油口49に供給す
る。

次に、第２図は上記構成の圧縮機を駆動、制御するため
の回路構成図であって、同図中で、50は３相交流電源、
51は該交流電源50とモータ12との間を接続する給電線、
52は常開の運転スイッチ、53は常閉の停止スイッチ、
R₁,R₂,R₃,R₄はリレー、Ｔは始動タイマをそれぞれ示し
ている。ここで、リレーR₁は常開接点R_1-1,R_1-2,R_1-3を
有し、リレーR₂は常開接点R_2-1および給電線51に挿入さ
れた常開接点R_2-2を有し、リレーR₃は常開接点R_3-1を有
し、リレーR₄は常閉接点R_4-1,R_４−２を有している。ま
た、始動タイマＴは常閉接点T_-1を有し、該タイマＴは
暖機運転に必要な一定の遅延時間ｔ（例えば、15分）が
設定され、当該遅延時間ｔ後にタイマ接点T_-1を所定時
間Δｔ（例えば、２分）だけ開成するようになっている
（第３図参照）。なお、タイマ接点T_-1の開成時間Δｔ
は、暖機運転時における圧力スイッチ32の開成時間より
も大に設定されている。

そして、保温用ヒータ26、油温スイッチ27、圧力スイッ
チ32、電磁弁34、電磁放気弁37、運転スイッチ52、停止
スイッチ53、リレーR₁〜R₄とこれらの接点、始動タイマ
Ｔとそのタイマ接点T_-1等は第２図に示す如く接続され
ている。なお、第２図から明らかなように、リレーR₁は
接点R_1-1によって自己保持され、リレーR₂,R₃は圧力ス
イッチ32の開閉成に応じて消磁、励磁すると共に、圧力
スイッチ32が開成している状態でタイマ接点T_-1と油温
スイッチ27とがオア条件で開成した時消磁するものであ
り、リレーR₄は圧力スイッチ32に応動するものであり、
電磁弁34は接点R_4-1に応動するものであり、さらに電磁
放気弁37は接点R_3-1とR_4-1にオア条件で応動するもので
あり、これら全体として第３図に示すタイムチャートの
如く作動する。

本実施例はこのように構成されるが、次にその作動につ
いて述べる。

いま、作動前においては、圧力スイッチ32、油温スイッ
チ27は閉成し、電磁弁34は開弁し、電磁放気弁37は閉弁
している。

この状態で運転を開始すべく運転スイッチ52を閉成する
と、リレーR₁の励磁によってリレーR₂〜R₄が励磁し、電
動モータ12が始動すると共に電磁弁34が閉弁し、吸込み
アンローダ14への制御圧の供給を停止してロード運転状
態とし、また始動タイマＴがスタートする。この結果、
電動モータ12によって圧縮機本体１の駆動軸５が回転
し、固定スクロール８に対して旋回スクロール６が旋回
運動することにより、吸込みアンローダ14から吸込み口
９を介して吸込んだ空気を圧縮室７内で圧縮し、油と共
に吐出口10から油分離器21内に吐出し、該油分離器21で
清浄となった圧縮空気は吐出配管28を介して空気タンク
30に供給される。

このようにしてロード運転が行なわれると、油分離器21
の圧力も上昇するが、この時の圧力は圧力スイッチ32で
検出されている。そして、油分離器21内圧力が8.5kg/cm
²の高圧値に達すると、圧力スイッチ32が開成し、リレ
ーR₄を消磁する。なおリレーR₂,R₃は接点R_2-1によって
自己保持されている。そして、リレーR₄の消磁によって
接点R_4-1,R_4-2が閉成するから、保温用ヒータ26によっ
て油温の低下を防止すると共に、電磁弁34、電磁放気弁
37を開弁する。

さて、電磁弁34が開弁すると、吐出配管28内の圧力は吸
込みアンローダ14に供給され、その弁体16を閉弁して流
入口15Aを閉塞し、流出口15Bは絞り通路18のみを介して
空気の供給を許す。これにより、圧縮機本体１は吸込み
アンローダ14、吸込み口９、油分離器21、吐出配管28、
電磁弁34、絞り通路18からなる閉サイクルを介してアン
ロード運転を継続することになる。一方、電磁放気弁37
が開弁すると、油分離器21内の圧縮空気は吐出配管28、
放気配管35、電磁放気弁37、絞り弁38を介して放気マフ
ラ36から放気される。

次に、放気によって油分離器21内の圧力が6.5kg/cm²ま
で低下すると、圧力スイッチ32が再び閉成し、リレーR₄
を励磁して電磁弁34、電磁放気弁37を閉弁し、再びロー
ド運転を行なう。このようにして、何度かのロード運転
とアンロード運転を繰返す（第３図に示す具体例の場合
は４回）。

さらに、始動タイマＴによる遅延時間ｔに達すると、タ
イマ接点T_-1がΔｔだけ開成するから、この状態で圧力
スイッチ32が開成すると、リレーR₂,R₃が消磁し、接点R
_2-1による自己保持が解除される。これにより、電動モ
ータ12が駆動を停止すると共に、油分離器21内は高圧値
に保たれ、保温用ヒータ26は保温状態を保つ。なお、上
記説明は第３図中の暖気運転区間Ａである。

然るに、本実施例では暖気運転区間Ａにあっては、油分
離器21内の圧力変動に拘わらず、電動モータ12を常に回
転駆動すると共に、電磁弁34、吸込みアンローダ14によ
るロード運転、アンロード運転を繰返して継続し、油温
の低下を防止する。

また、先に述べたように始動初期においては高温多湿な
圧縮空気が油分離器21内に吐出されると、冷えた油によ
ってドレンが発生し、またこのドレンは圧縮熱による油
温の上昇によって気化し、水蒸気となって油分離器21内
に溜ろうとする。しかし、電磁放気弁37によって油分離
器21内の圧縮空気を放気しているから、水蒸気も一緒に
放気され、ドレンの除去が図られる。

さて、暖気運転区間Ａが経過し、次の区間Ｂにおいて、
空気タンク30内の圧縮空気が空気使用機器に供給され、
油分離器21内の圧力も6.5kg/cm²まで低下したものとす
る。

これにより、圧力スイッチ32は再び閉成するから、前述
と同様にリレーR₂〜R₄が励磁され、電動モータ12が回転
駆動してロード運転を再開すると共にタイマＴが始動す
る。そして、ロード運転とアンロード運転を何度か繰返
した状態で（第３図の具体例の場合、２回）油温スイッ
チ27が油分離器21内の油温が規定温度に達したことを検
出し、該油温スイッチ27が開成したものとする。この結
果、圧力スイッチ32が開成したタイミングでリレーR₂,R
₃が消磁して接点R_2-1による自己保持が解除され、第２
回目の暖気運転区間Ｃが終了する。

かくして、区間▲▼が本実施例による全暖気運転
区間であり、それ以後の停止スイッチ53が作動するまで
の区間Ｄは圧力スイッチ32にのみ依存して電動モータ12
が回転制御される断続運転区間である。

なお、実施例では圧力スイッチ32、電磁弁34、電磁放気
弁37等を吐出配管28に設けるものとして述べたが、油分
離タンク23に付設してもよく、空気タンク30に設けても
よいもので、油分離器21、吐出配管28、空気タンク30を
含む吐出系統内に設ければよい。

また、実施例では油温スイッチ27をタイマ接点T_-1と直
列に設け、該油温スイッチ27が開成するまでの間、電磁
放気弁37を作動して暖気運転を行なうものとして述べた
が、必要に応じてこのような構成とすればよいものであ
って、油温スイッチ27を廃止し、暖気運転区間Ａのみと
してもよい。

〔考案の効果〕

本考案に係る油冷式空気圧縮機は以上詳細に述べた如く
であって、始動時には電動モータを連続運転させた状態
で電磁放気弁によって吐出系統の圧縮空気を放気させる
と共に、吸込みアンローダと電磁弁とによってロード運
転とアンロード運転を繰返し、油温を徐々に高め、かつ
放気弁からドレン蒸気を放気し、ドレン除去を行なう構
成としたから、早期に油温を高めてドレンの発生を防止
する一方、ドレン蒸気を迅速に放出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に適用する油冷式スクロール圧縮機の
全体構成図、第２図は制御回路の回路構成図、第３図は
制御回路の動作状態を示すタイムチャートである。 １…圧縮機本体、２…ケーシング、５…駆動軸、６…旋
回スクロール、７…圧縮室、８…固定スクロール、９…
吸込み口、10…吐出口、12…電動モータ、14…吸込みア
ンローダ、21…油分離器、23…油分離タンク、27…油温
スイッチ、28…吐出配管、30…空気タンク、32…圧力ス
イッチ、34…電磁弁、37…電磁放気弁、Ｔ…始動タイ
マ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】モータによって回転駆動され、油の供給を
   受けつつ空気を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体の
   吸込み口側に設けられ、圧縮空気が供給されることによ
   って外気の吸込みを遮断し、アンロード運転状態とする
   吸込みアンローダと、前記圧縮機本体の吐出口側に設け
   られ、該圧縮機本体から吐出された圧縮空気中の油分を
   分離する油分離器と、該油分離器を含む吐出系統内の圧
   力を検出する圧力検出器と、前記吸込みアンローダに圧
   縮空気を供給すべく該吸込みアンローダと吐出系統との
   間に設けられ、該圧力検出器による検出圧力に応じて
   開、閉する電磁弁とからなる油冷式空気圧縮機におい
   て、前記油分離器を含む吐出系統に設けられ、前記圧力
   検出器による検出圧力に応じて開、閉し、この間前記吐
   出系統内の圧縮空気を放気する電磁放気弁と、前記モー
   タを始動してから一定時間の間だけ該電磁放気弁を作動
   可能状態とする始動タイマとから構成したことを特徴と
   する油冷式空気圧縮機。
2. 【請求項２】前記モータは、前記始動タイマによる一定
   時間経過前は連続回転し、その後は前記圧力検出器によ
   る検出圧力に応じて起動、停止するように構成してなる
   実用新案登録請求の範囲（１）項記載の油冷式空気圧縮
   機。