CN102192133A - 压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种防止气体的纯度降低或湿度上升并同时减轻启动负荷的压缩机。本发明中的压缩机，将已经过一次压缩的压缩流体供给到压缩机主体来进行升压，其特征在于，在上述压缩机主体启动时，将上述已经过一次压缩的压缩流体减压后供给到上述压缩机主体。

Description

压缩机

技术领域

本发明涉及将经过一次压缩的压缩流体吸入压缩机主体进行升压的压缩机。

背景技术

专利文献1的压缩机为将经过一次压缩的压缩流体吸入压缩机主体进行升压的压缩机，在压缩机的一次压缩侧，设置有在压缩机启动时向流体路径内引入外部气体的外部气体引入单元，使得启动负荷减轻。

专利文献2的多级压缩机为将被低压涡旋部压缩的空气供给到高压涡旋部的多级压缩机，在罐(tank)的压力达到从低压漩涡部排出的压缩空气的压力之前，通过从低压漩涡部直接向罐内供给压缩空气，使得低压涡旋部的启动时的负荷减轻。

专利文献1：日本特开2009-36052

专利文献2：日本特开2004-332556

发明内容

专利文献1的压缩机，当被用于使氮气等特定气体或经空气干燥器除湿后的气体升压时，由于在启动时吸入空气，所以出现氮气等特定气体的纯度降低或除湿后的气体湿度上升的问题。

专利文献2的多级压缩机，由于只在罐的压力低时高压涡旋部的压力才被减压，所以即使在启动时，在罐的压力高的情况下也不能充分减压，不能减轻启动时的负荷。

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种压缩机，通过使用经过一次压缩的供给气体，防止气体纯度降低或湿度上升并同时使启动负荷减轻。

为了解决上述问题，本发明中的压缩机，将经过一次压缩的压缩流体供给到压缩机主体进行升压，并贮存在贮存罐中，该压缩机的特征在于，在上述压缩机主体启动时，将上述经过一次压缩的压缩流体减压，供给到上述压缩机主体。

另外，本发明的其他方面的压缩机，包括：将经过一次压缩的压缩流体升压的压缩机主体，将上述经过一次压缩的压缩流体供给到压缩机主体的第一路径和将上述经过一次压缩的压缩流体利用减压阀减压后供给到压缩机主体的第二路径。

根据本发明，能够提供一种防止气体纯度降低或湿度上升并同时使启动负荷减轻的压缩机。

附图说明

图1是本发明的实施例1中的压缩机空气回路(压缩机运转中)。

图2是本发明的实施例1中的压缩机空气回路(压缩机停止中)。

图3是本发明的实施例1中的序列图(sequence diagram)。

图4是本发明的实施例1中的时序图(timing chart)。

图5是本发明的实施例2中的压缩机空气回路(压缩机运转中)。

图6是本发明的实施例2中的压缩机空气回路(压缩机停止中)。

附图标记说明

6  罐

6a 压力开闭器

8  一次流体路径(8a、8b)

11 电动机

13 三通阀

16 三通阀13的追加端口

18 三通阀13的阀体

21 压力供给路径

22 电磁阀

26 电磁阀22的阀体

28 流量调整阀

33 电磁开闭器

40 追加流体路径(40a、40b、40c)

42 电磁阀44的阀体

44 电磁阀

46 止回阀

47 辅助罐

48 减压阀

60 电磁阀

61 电磁阀60的阀体

具体实施方式

[实施例1]

用图1～4，说明在本发明的实施例1中的结构。

图1、图2为本发明的实施例1中的压缩机。1为增压压缩机，例如，设置在工厂等的设备整体中配置的压缩流体供给路径的一部分，将对从未图示的外部压力供给源所供给的气体进行一次压缩后的一次压缩流体，通过压缩机主体2的驱动进一步升压成为比一次压缩流体更高压的二次压缩流体。作为一次压缩流体，使用从大气中分离的规定的气体(例如，高纯度的氮气)或由空气干燥器除湿后的气体。一次压缩流体只要是与大气的组成成分不同，会因大气的混入而产生纯度降低或湿度上升等的问题的气体即可，也可以不是从大气中分离的气体。

2为压缩机主体，例如通过未图示的曲轴的旋转运动使汽缸3内的活塞往复运动，将从吸气室4吸入的上述一次压缩流体在汽缸3内(压缩室内)压缩，将其作为上述二次压缩流体从排出室5排出。该排出的二次压缩流体，贮存在例如与压缩机主体2一体设置的贮存罐(下面称罐6)内。该贮存的二次压缩流体，从设置于罐6的排出喷嘴7供给到空压设备等。下面，对于压缩机主体2，将包括吸气室4的上游侧作为一次压缩侧，将包括排出室5和罐6的下游侧作为二次压缩侧。另外，将上述一次压缩侧的一次压缩流体的路径作为一次流体路径8，将二次压缩侧的二次压缩流体的路径作为二次流体路径9。

压缩机主体2，例如由电动发动机(下面，称为电动机)11旋转驱动。电动机11与电磁开闭器33、压力开闭器6a连接(详细内容在图3的序列图中进行说明)，并根据(按照)罐6内的压力，通过压力开闭器6a的动作进行运转控制。当罐6内的压力不足规定的上限值时，使电动机11通常驱动，进行一次压缩流体的升压，当罐6内的压力达到规定的上限值以上时，停止电动机11的驱动，防止包含该电动机11在内的压缩机主体2过负荷运转。另外，当罐6内的压力从规定的上限值以上的状态恢复到不足规定的下限值的状态时，使电动机11运转，再次启动压缩机主体2。其中，规定的下限值可以与规定的上限值相同，也可以是比规定的上限值低的值。由于压缩机主体2对经过一次压缩的压缩流体进一步压缩，所以特别在启动时或再次启动时会出现活塞受到压力，电动机的负荷增大的问题。对此，特别在启动时或再次启动时，必须使对压缩机主体2供给的流体的压力在大气压附近，以减轻对电动机的负荷。

13为切换一次流体路径8与压缩机主体2的连通和追加流体路径40与压缩机主体2的连通的三通阀。三通阀13，在具有与后述的上游侧流体路径8a连接的上游侧端口14、与后述的下游侧流体路径8b连接的下游侧端口15和与后述的追加流体路径40c连接的追加端口16的外壳17内，收容有阀体18，并使其能够往复运动。流体的流通路径可由三通阀13来进行切换，即，在上述阀体18例如位于下限位置时，成为将上游侧端口14和下游侧端口15连通并且将追加端口16封闭的一次流体路径连通状态，在阀体18位于上限位置时，成为将上游侧端口14封闭并且将下游侧端口15和追加端口16连通的追加流体路径连通状态。阀体18以在弹簧等的作用下向着上述上限位置的方式安装。由于三通阀13通过罐6内的压力使阀体18往复运动，所以与电磁阀不同，即使不供给较大的电力也可以强力地推压阀体18。因此，即使在一次流体路径8内的压力高且一次流体路径8的直径大的情况下，也可以在不引起耗电量增大的前提下，进行期望的操作。

在本实施例中，在设置于一次流体路径8中的三通阀13的追加端口16，与一次流体路径8平行地设置追加一次流体路径40(下面称为追加流体路径)。追加流体路径40的上游，在一次流体路径8上的过滤器32的上游从一次压缩流体的配管分支连接。追加流体路径40由追加流体路径40a、追加流体路径40b和追加流体路径40c构成。追加流体路径40a上设置有阀50、减压阀48，并与辅助罐47连接。在辅助罐47的后方设置追加流体路径40b，在其路径上设置有止回阀46、过滤器45、电磁阀44、阀49，追加流体路径40c与三通阀17的追加端口16连接。

在本实施例中，在压缩机主体2启动(再次启动)时，为了从追加流体路径40将一次压缩流体减压后供给至压缩机主体2，与从大气向压缩机主体2进行供给的情况不同，追加流体路径40的压力有过低的可能。此时，构成追加流体路径40的配管或压缩机主体可能会发生损伤。因此，在本实施例中，在追加流体路径40上设置辅助罐47。由此，能够防止追加流体路径40内的压力成为负压，对构成追加流体路径40的配管造成损伤。另外，在本实施例中，在辅助罐47和三通阀13之间设置止回阀46。由此，能够防止追加流体路径40b的流体逆流回辅助罐47内，对后述的减压阀48造成损伤。

48为设置于追加流体路径40中，将一次压缩流体减压后向压缩机主体2供给的减压阀。加压阀48对一次压缩流体进行减压，以使在启动、再次启动时压缩机由追加端口16吸入一次压缩流体时的一次压缩流体不成为负压，或在能够减轻启动负荷的运转中辅助罐47的压力例如在大气压附近的0.1Mpa前后。该压力可以根据一次压缩流体的压力和流量、压缩机的容量，按照负荷状态确定。由此，将一次压缩流体减压至大气压附近供给到压缩机主体2，能够在不引起一次压缩流体的纯度降低或湿度上升等的前提下减轻压缩机主体2启动时、再次启动时的负荷。

对于三通阀13，在电动机11的通常驱动状态下，设置于一次流体路径8的三通阀13处于将其上游侧的一次流体路径8(下面，称为上游侧流体路径8a)和下游侧的一次流体路径8(下面，称为下游侧流体路径8b)连通的一次流体路径连通状态，能够向压缩机主体2供给一次压缩流体。

此时，若罐6内的压力增加至规定的上限值，则电动机11停止驱动，并且三通阀13从上述一次流体路径连通状态切换至将上述下游侧流体路径8b与追加流体路径40c连通的追加流体路径连通状态，能够在压缩机主体2再次启动后立刻吸入减压至大气压附近的来自追加流体路径40c的流体，减轻启动负荷(参考图2)。

然后，当通过使用罐6内的二次压缩流体等，致使该罐6内的压力下降至规定的下限值时，电动机11恢复上述通常驱动状态，并且，三通阀13从上述追加流体路径连通状态缓缓切换至一次流体路径连通状态。另外，图中标记6a表示检测罐6内的压力的压力开闭器。

在阀体18的上端侧，设置有面向在外壳17内形成的汽缸17a内的活塞18a。汽缸17a与从罐6延伸出的压力供给路径21连接，经由该压力供给路径21，罐6内的压力供给到罐17a内，由此阀体18与活塞18a一起对抗上述施加力(弹簧作用力，付势力)向下方移动，三通阀13成为上述一次流体路径连通状态。另一方面，若停止对罐17a内供给压力，则阀体18与活塞18a一起在上述施加力的作用下向上方移动，三通阀13切换至上述追加流体路径连通状态。为了使阀体18向下方移动，罐6内的压力需要为比停止电动机11时的所述规定的上限值低但比大气压高的值。

22为设置在压力供给路径21和三通阀13之间，对压力供给通路21和三通阀13的连通进行切换的电磁阀。该电磁阀22对将其罐6侧的压力供给路径21(罐侧供给路径21a)与三通阀13侧的压力供给路径21(阀侧供给路径21b)连通的路径连通状态和切断上述连通的连通切断状态进行切换。电磁阀22，在具有与上述罐侧供给路径21a连接的罐侧端口23、与阀侧供给路径21b连接的阀侧端口24和连通大气的大气端口27的外壳25内收容有阀体26，并使其能够往复运动，在上述阀体26例如处于上限位置时，成为将罐侧端口23和阀侧端口24连通的上述路径连通状态，当阀体26处于下限位置时，成为切断上述连通的将阀侧端口24与大气端口连通的上述连通切断状态。

阀体26的上端侧，被插入支承在外壳25内的螺线管(solenoid)25a中，按照向该螺线管25a通电的有无，阀体26上下移动，由此电磁阀22切换上述通路连通状态或连通切断状态。

电磁阀22的驱动由电磁开闭器23控制，当罐6内的压力不足上述上限值时，电磁阀22成为上述通路连通状态，经由压力供给路径21向三通阀13供给罐6内的压力，该三通阀13切换至上述一次流体路径连通状态。另一方面，当罐6内的压力增加至上述上限值时，电磁阀22切换至上述连通切断状态，压力供给路径21b向大气开放，因此向三通阀13的压力供给被切断，该三通阀13成为上述追加流体路径连通状态。另外，若从此状态起罐6内的压力降低到上述下限值，则电磁阀22恢复至路径连通状态，三通阀13恢复到一次流体路径连通状态。

28表示设置在压力供给路径21的阀侧供给路径21b上，在压缩机主体2再次启动时使三通阀13的连通状态缓缓变化的流量调整阀。

32是设置在一次流体路径8的上游侧流体路径8a上的具有排水除去功能的过滤器。

46是为了在压缩机异常或电磁阀41异常时不使减压阀48承受负荷而设置的止回阀。

49、50是为了在维修时切断压缩机主体2内的流体和一次压缩流体而设置的阀。

根据本实施例的压缩机1，能够在压缩机主体2启动、再次启动时将已经过一次压缩的压缩流体减压至大气压附近，并将其供给到压缩机主体2。特别在已经过一次压缩的流体是组成成分与大气不同的规定的气体时，能够在维持气体的纯度的同时减轻压缩机主体2的启动负荷。另外，在已经过一次压缩的流体是由空气干燥器除湿过的流体时，能够在防止湿度上升的同时减轻压缩机主体的启动负荷。

接着，利用图3说明压缩机1的序列(sequence)。另外，图中与目前为止已经说明的结构要素相同的部件用同一编号表示。

电动机11经由电磁开闭器33内的电磁接触器61和热继电器62，与电源60相接。另一方面，电磁开闭器33的操作电路与电磁阀22、电磁阀44、压力开闭器6a、电源开关(启动开关)63连接。通过接通启动开关63，电磁接触器61闭合，对电磁阀22通电并驱动电动机11。由此，电磁阀22、44成为路径连通状态。在刚启动后，由于三通阀13内的阀体18位于上方，所以三通阀13内为追加流体路径连通状态。在启动后，当罐6内的压力上升时，罐6内的压力通过压力供给路径21供给到三通阀13，该三通阀13缓缓切换至一次流体路径连通状态。另外，当罐内压力上升至规定的压力时，压力开闭器6a断开，电磁接触器61断开，电动机停止，同时电磁阀22的通电被切断。由此，电磁阀22切换至连通切断状态，压力供给路径21b向大气开放，因此向三通阀13的压力供给被切断，该三通阀13切换至追加流体路径连通状态。

接着，使用图4的时序图说明这些各部动作和压力变化。

图4纵向表示各部分开关、阀等的动作状态和各部分的压力，横轴表示时间。另外，纵向的虚线表示代表性的状态，利用(1)～(5)的状态说明各部的动作。

(1)～(2)表示停止状态。在停止状态中，一次流体路径8中一次压缩流体的压力在起作用。另外，由于没有受到罐6内的压力，所以压力开闭器6a为闭合的状态。另外，电磁阀44的阀体42上升，切断了追加流体路径40。

在(2)的时刻，通过打开(接通)启动开关63，如同序列图也表示的那样，电磁接触器61打开(闭合)，电动机11为运转状态。这里，压力在三通阀的汽缸17a内作用，阀体18下降，在切断追加端口16之前，一次压缩流体在由减压阀47减压至大气压附近的状态下供给至压缩机，压缩机在负荷减轻的状态下启动。即，电磁阀22也被通电，压力供给路径21和三通阀之间呈连通状态，但由于罐6内的压力很低，三通阀处于与追加流体路径40c相通的状态，通路8b为被减压至大气压附近的辅助罐47的压力，压缩机主体2为无负荷运转。这期间内压缩机的旋转加速。

在(3)的时刻，罐压力升高，当通过流量调整阀28，三通阀汽缸内17a的压力上升时，三通阀的阀体18处在下降的位置，切断追加端口16，使路径8a和8b之间连通，三通阀13成为一次流体路径连通状态。当三通阀13成为一次流体路径连通状态时，就成为从一次压缩流体压力开始的升压运转，罐6内的压力的上升也变快。

在(4)的时刻，罐6内的压力上升到达规定的上限值，压力开闭器6a断开，电磁接触器61断开，电动机11停止，电磁阀22的通电被切断，阀26下降。此时，三通阀13的汽缸17a成为大气压，因此成为追加流体路径连通状态，吸入路径8b成为被减压至大气压附近的辅助罐47的压力。另外，电磁阀41也将追加流体路径40切断，使得一次压缩流体不向压缩机侧流动。

在(5)的时刻，压缩机的空气被使用，罐6内的压力降低，压力开闭器6a闭合，电动机11再次启动。在此时刻，三通阀为与追加流体路径40c相通的状态，通路8b为被减压至大气压附近的辅助罐47的压力，压缩机主体2为无负荷运转。当电动机11再次启动时，电磁阀22被通电，罐压力通过流量调整阀28，在由节流造成的时间延迟之后，三通阀13的汽缸17a的压力上升。当罐17a的压力上升时，追加端口16缓缓被切断，吸入路径8a和8b被连通，成为基于一次压缩流体的升压。

根据以上说明的本实施例，由于在压缩机主体2启动(再次启动时)时将已经过一次压缩的压缩流体减压供给至压缩机主体2，所以能够在不引起一次压缩流体的纯度降低或湿度上升的前提下降低压缩机主体2启动(再次启动时)的负荷。

[实施例2]

使用图5、6说明本发明的实施例2中的结构。这里，对与实施例1相同的结构用相同的符号表示并省略其说明。在本实施例中，其特征在于代替实施例1的三通阀13使用电磁阀60。在一次压缩流体的压力并不特别高，一次流体路径8不受到特别大压力的情况下，可以代替三通阀13使用电磁阀60。

60为切换一次流体路径8与压缩机主体2的连通和追加流体路径40与压缩机主体2的连通的电磁阀。60具备连接上游侧流体路径8a的上游侧端口14、连接下游侧流体路径8b的下游侧端口15和连接追加流体路径40c的追加端口16，收容阀体61并使其可往复运动。流体的流通路径由电磁阀60切换，即，当阀体61像图5那样例如处于下限位置时，成为将上游侧端口14和下游侧端口15连通并且将追加端口16封闭的一次流体路径连通状态，当阀体61如图6那样处于上限位置时，成为将上游侧端口14封闭并且将下游侧端口15和追加端口16连通的追加流体路径连通状态。为了不使驱动电磁阀60后阀体61急剧从上限位置移动到下限位置，阀体61以在弹簧等的作用下向着上述上限位置的方式安装。

在一次压缩流体的压力不是特别高，一次流体路径8没有受到特别大压力时，即使代替三通阀13使用电磁阀60，也能够在不引起耗电量增大的前提下切换一次流体路径8和追加流体路径40与压缩机主体2的连通。此时，由于不需要配置三通阀13，所以可以减少部件数，并实现省空间化、低成本化。

这里，对电磁阀60的动作进行说明。电磁阀60与实施例1的电磁阀22一样，通过打开(接通)启动开关63，与电动机11一起被驱动。在启动时，电磁阀60的阀体61如图6那样处于上限位置，成为将上游侧端口14封闭并且将下游侧端口15和追加端口16连通的追加流体路径连通状态。由此，在启动时，一次压缩流体以被减压阀47减压至大气压附近的状态，通过追加流体路径40供给至压缩机主体2，压缩机在负荷减轻的状态下启动。启动后，电磁阀60的阀体61缓缓向着下限位置移动。当电磁阀60的阀体61移动至下限位置时，成为将上游侧端口14和下游侧端口15连通并且将追加端口16封闭的一次流体路径连通状态。由此，一次压缩流体通过一次流体路径8供给至压缩机主体2，成为从一次压缩流体压力起的升压运转，罐6内压力的上升也加快。

根据以上说明的本实施例，与实施例1相同，由于在压缩机主体2启动(再次启动时)时将已经过一次压缩的压缩流体减压供给至压缩机主体2，所以能够在不引起一次压缩流体的纯度降低或湿度上升的前提下降低压缩机主体2启动(再次启动时)的负荷。另外，特别是在一次压缩流体的压力不特别高，一次流体路径8没有受到特别大压力的情况下，与实施例1相比较可以减少部件数目，并可以实现省空间化、低成本化。

至此说明的实施例不过是表示实施本发明时具体化的一个例子，并不通过这些来限定地解释本发明的技术范围。即，本发明可以在不脱离其技术思想或其主要的特征的范围内，以各种形式实施。

Claims (18)

1.一种压缩机，将经过一次压缩的压缩流体供给到压缩机主体进行升压，并将升压后的压缩流体贮存在贮存罐内，该压缩机的特征在于：

在所述压缩机主体启动时，将所述经过一次压缩的压缩流体减压后向所述压缩机主体供给。

2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：

将所述经过一次压缩的压缩流体通过减压阀减压后，在所述压缩机主体启动时向所述压缩机主体供给。

3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于：

将通过所述减压阀减压后的压缩流体贮存在辅助罐内。

4.如权利要求3所述的压缩机，其特征在于：

所述辅助罐和所述压缩机主体之间设置有止回阀。

5.如权利要求1～4中任一项所述的压缩机，其特征在于：

所述经过一次压缩的压缩流体是组成成分与大气不同的规定的气体。

6.如权利要求1～4中任一项所述的压缩机，其特征在于：

所述经过一次压缩的压缩流体是通过空气干燥器除湿后的气体。

7.如权利要求1～6中任一项所述的压缩机，其特征在于：

在启动所述压缩机主体后所述贮存罐内的压力达到规定的上限值以上时，停止所述压缩机主体的运转，在停止所述压缩机主体后所述贮存罐内的压力成为不足规定的下限值时，再次启动所述压缩机主体。

8.一种压缩机，其特征在于，包括：

将经过一次压缩的压缩流体升压的压缩机主体；

将所述经过一次压缩的压缩流体向压缩机主体供给的第一路径；和

将所述经过一次压缩的压缩流体通过减压阀减压后向压缩机主体供给的第二路径。

9.如权利要求8所述的压缩机，其特征在于：

在所述压缩机启动时，从所述第二路径向所述压缩机主体供给所述经过一次压缩的压缩流体。

10.如权利要求8所述的压缩机，其特征在于：

在所述第二路径设置有辅助罐。

11.如权利要求9所述的压缩机，其特征在于：

在所述辅助罐和所述压缩机主体之间设置有止回阀。

12.如权利要求8～11中任一项所述的压缩机，其特征在于：

所述经过一次压缩的压缩流体是组成成分与大气不同的规定的气体。

13.如权利要求8～11中任一项所述的压缩机，其特征在于：

所述经过一次压缩的压缩流体是通过空气干燥器除湿后的气体。

14.如权利要求8～13中任一项所述的压缩机，其特征在于：

具备贮存由所述压缩机主体压缩的流体的贮存罐，

在所述贮存罐的压力达到规定的上限值以上时，停止所述压缩机主体的运转，在所述贮存罐内的压力成为不足规定的下限值时，再次启动所述压缩机。

15.如权利要求14所述的压缩机，其特征在于：

具备对所述第一路径与所述压缩机主体的连通和所述第二路径与所述压缩机主体的连通进行切换的三通阀。

16.如权利要求15所述的压缩机，其特征在于：

所述三通阀，在所述贮存罐的压力达到所述规定的上限值以上时，使所述第二路径与所述压缩机主体连通，当所述贮存罐的压力成为不足所述规定的下限值时，从将所述第二路径与所述压缩机主体连通的状态切换至将所述第一路径与所述压缩机主体连通的状态。

17.如权利要求16所述的压缩机，其特征在于：

在所述贮存罐和所述三通阀之间具备切换所述三通阀与所述贮存罐的连通的电磁阀。

18.如权利要求14所述的压缩机，其特征在于：

具备对所述第一路径与所述压缩机主体的连通和所述第二路径与所述压缩机主体的连通进行切换的电磁阀。

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