CN104956082A - 空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空气压缩机，能够解决排出水排出不良的问题，实现可靠性的提高，并且实现节能性的提高。该空气压缩机包括：压缩空气的压缩机主体；用于流通来自该压缩机主体的压缩空气的压缩空气流通路径；设置在该压缩空气流通路径上的、冷却来自压缩机主体的压缩空气的热交换器；和排水配管(62)，其从压缩空气流通路径分支而与外部连通，用于流通从用热交换器冷却后的压缩空气中冷凝而得的排出水，该空气压缩机在排水配管(62)设置有去除混入排出水的异物的过滤器(65)。还设置有：位于该过滤器(65)的下游侧的开关阀(66)；和位于过滤器(65)的上游侧、检测排水配管(62)内的压力的压力传感器(41)。由此解决排出水的排出不良的问题。

Description

空气压缩机

技术领域

本发明涉及空气压缩机。

背景技术

作为具有将压缩并冷却空气后产生的排出水排出的机构的空气压缩机，有专利文献1记载的压缩机等。该公报中，在排出水排出回路中，“在过滤器42与节流部41间设有检测该位置的排出水排出回路40内的压力的压力检测装置(第一压力检测装置)52”(例如参照段落0046)，“上述节流部与上述过滤器间的上述流体回路内的压力为基准压力以下时，判定为在上述过滤器产生了堵塞，该基准压力设定为低于上述过滤器不产生堵塞的状态的压力的规定压力”(例如，参照权利要求1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:(日本)特开2007－231740号公报

发明内容

发明所要解决的课题

作为空气压缩机的一个例子，举出以二级方式压缩空气的无油螺旋压缩机，说明排出水排出的构造和作用。以二级方式压缩空气的无油螺旋压缩机中，在将由低压级侧压缩机主体压缩至规定的压力而成为高温的压缩空气压送至高压级侧压缩机主体之前，由中间冷却器暂时进行中间冷却，因此，在此产生冷凝水(排出水)。由此，需要由排出水分离器等排出水分离装置去除排出水，使得该排出水不会混入高压级侧压缩机主体。专利文献1中具有为了去除产生的排出水而设有分支回路(专利文献1的“排出水排出回路40”)以将排出水向外部排出的机构。

在该分支回路中，作为将排出水向外部排出的机构，设置有过滤器、节流部(节流孔)和阀。该分支回路以一端向大气开放的方式构成，向外部排出含有排出水的压缩空气。在此，在过滤器与节流孔间设有压力传感器等压力检测装置，检测过滤器与节流孔之间的压力。然后，与某基准压力进行对比，判断过滤器的眼孔是否堵塞而输出控制信号。

但是，专利文献1的例子在于检测过滤器的堵塞，存在除此以外的部分例如节流孔的堵塞、配管的堵塞、或者外部配管的施工不良等的情况下，因为过滤器与节流孔间的压力没有降低，所以会发生不能检测到异常等的状况。因此，排出水的排出部分的各种不良情况和问题等都可能会降低空气压缩机的可靠性。

另外，该分支回路虽然连通压缩空气的供给回路和外气，但由于总是为微开的状态，所以也存在总是有压缩空气向外部流出的问题。此时作为空气压缩机会产生节能方面的问题。

本发明鉴于上述课题而提出，其目的在于提供一种空气压缩机，其能够解决所谓的排出水排出不良的问题，实现可靠性的提高，并且实现节能性的提高。

用于解决课题的技术方案

为了实现上述目的，本发明的空气压缩机包括：压缩空气的压缩机主体；用于流通来自该压缩机主体的压缩空气的压缩空气流通路径；设置于该压缩空气流通路径的、冷却来自上述压缩机主体的压缩空气的热交换器；排水配管，其从上述压缩空气流通路径分支而与外部连通，用于流通从由所述热交换器冷却后的压缩空气中冷凝而得的排出水；设置于该排水配管的、去除混入排出水的异物的过滤器；在上述排水配管中设置于上述过滤器的下游侧的开关阀；和压力传感器，其在上述排水配管中设置于上述过滤器的上游侧，检测上述排水配管内的压力。

发明效果

根据本发明，能够提供实现了可靠性和节能性的提高的空气压缩机。

附图说明

图1是空气压缩机的系统图。

图2是说明图1所示的排出水排出部的详细结构的图。

图3是表示电磁阀动作指令和压力的图。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的空气压缩机的具体的实施例。另外，各图中标注相同附图标记的部分表示相同或相当的部分。

图1是表示本实施方式的空气压缩机的系统图。图1的例子表示了，采用使用两台在压缩机主体内设置有螺旋转子的螺旋式压缩机的二级式压缩机，使冷却方式为水冷式的水冷式二级无油螺旋压缩机。

本实施方式的水冷式二级无油螺旋压缩机具有第一级低压级侧压缩机主体3和第二级的高压级侧压缩机主体4，在低压级侧压缩机主体3与第二级的高压级侧压缩机主体4之间设置有中间冷却器5，在高压级侧压缩机主体4的排出侧设置有后冷却器7，这些设备通过构成压缩空气路径的空气配管连接。另外，中间冷却器5、后冷却器7由水冷式壳管式热交换器(壳管式冷却器)构成。各构成部分3、4、5、7和连接它们的配管形成压缩空气路径。

另外，本实施方式的无油螺旋压缩机中，压缩空气中不含有油分，因此在压缩空气路径中产生排出水会导致在压缩机单元(螺旋压缩机)内的设备、压缩空气路径中容易生锈。由此，从产品的可靠性方面考虑，排出水的处理特别重要。

图1中，50是压缩机单元(螺旋压缩机)的箱体，在该箱体50内设置有上述的第一级的低压级侧压缩机主体3、第二级的高压级侧压缩机主体4、中间冷却器5和后冷却器7等。低压级侧压缩机主体3和高压级侧压缩机主体4利用1台主电动机10经由齿轮9被驱动。当电动机10启动而驱动压缩机主体3、4时，如图中用空白箭头所示的那样，成为空气在压缩空气路径上流通的构造。

即，当驱动电动机10时，外部的空气经由吸入管路被导入低压级侧压缩机主体3的入口侧，通过抽吸过滤器1、吸入节流阀2被吸入低压级侧压缩机主体3。被吸入该低压级侧压缩机主体3的空气由一对螺旋转子压缩、排出，该压缩空气(压缩气体)通过第一级排出管路被导入中间冷却器5的入口集管6a，通过中间冷却器5的管(传热管)内，流向出口集管6b侧。压缩空气在该管内流动时，被在该管的外侧流动的冷却水冷却。被冷却后的压缩空气从上述出口集管6b通过第二级吸入管路被吸入高压级侧压缩机主体4。

在低压级侧压缩机主体3，将吸入的空气升压至规定的中间压力(例如0.20MPa左右)，其结果是，变为高温(例如约160℃)的压缩空气由中间冷却器5冷却至例如“冷却水温+约13～20℃”后被吸入高压级侧压缩机主体4。

被吸入高压级侧压缩机主体4的空气被升压至规定的压力(例如0.70MPa)，变为高温的压缩空气通过排出管路流入后冷却器7的入口集管8a，通过后冷却器7的管(传热管)内向出口集管8b侧流动。流入到后冷却器7的压缩空气在管内流动时，由在该管的外侧流动的冷却水冷却至例如“冷却水温+约13℃”，之后经由排出管路向压缩空气的需求方供给。

此外，在中间冷却器5的出口集管6b内，内置有除雾器13，出口集管6b成为兼用作排出水分离器的构造。即，在由中间冷却器5冷却压缩空气时产生排出水，但该产生的排出水被除雾器13从压缩空气中分离，经由排水配管62向压缩机单元50外排出。

后冷却器7也与中间冷却器5为大致相同的结构，将在后冷却器7产生的排出水分离，经由排水配管63向压缩机单元50外排出。

另外，还存在另外的冷却系统。设置有水冷式的油冷却器14，该水冷式的油冷却器14存在于与压缩空气路径隔开而流通的润滑油的循环路径，用于冷却润滑压缩机主体3、4的轴承部分、齿轮9的润滑油。图中，润滑油的循环路径未图示，但存在连接收纳齿轮9的齿轮箱11与油冷却器14之间的润滑油配管。

接着，根据该图1，对冷却水所流动的冷却水配管系统进行说明。冷却水经由冷却水入口配管57流入压缩机单元50内，划分为在中间冷却器5流动的第一路径、在后冷却器7流动的第二路径和在油冷却器14流动的第三路径。

第一路径是，经由第一冷却水配管58流入中间冷却器5，将在中间冷却器5的管内流动的压缩空气冷却后，通过设置于第二级压缩机主体4的冷却套部而冷却高压级侧压缩机主体4，之后从冷却水出口配管向压缩机单元50外排出。

第二路径是，经由第二冷却水配管59流入后冷却器7，将在后冷却器7的管内流动的压缩空气冷却后，通过设置于低压级侧压缩机主体3的冷却套部而冷却低压级侧压缩机主体3，之后从冷却水出口配管向压缩机单元50外排出。

第三路径是，经由第三冷却水配管60流入油冷却器14，在此冷却润滑油后，从冷却水出口配管向压缩机单元50外排出。

如上述那样，在中间冷却器5，升压至中间压力(例如0.20MPa左右)而成为高温的空气例如被冷却至“冷却水温+13℃”左右，因此，在大部分的情况下，压缩空气中的水分冷凝而产生排出水。该排出水流入兼用作排出水分离器的出口集管6b，利用除雾器13从压缩空气中被分离，通过排水配管62向压缩机单元50外排出。

在此，对于中间冷却器5侧排出水排出部(注：图1左下的A部)更详细地说明。

图2是说明图1所示的A部的详细结构的图。排出水排出部在排水配管62按单向阀64、Y形过滤器65、电磁阀66、节流孔67的顺序形成单向阀64、Y形过滤器65、电磁阀66、节流孔67，末端的排出水排出口向大气开放。而且，将压力传感器41配置于Y形过滤器65的上游且位于紧邻Y形过滤器65的前方的位置(即堵塞检测对象物的上游的紧邻的前方位置)。

在此，对排出水排出部的各结构的目的进行说明。

在压缩机的运转为无载时，低压级压缩机出口的配管部成为负压，因此单向阀64的设置目的是为了防止外气从A部流入压缩空气路径，因此，也可以设置于排出水排出部的任何位置。

过滤器65是为了防止异物混入配置于下游的电磁阀66和节流孔67而设置的。因此，需要设置于比电磁阀66、节流孔67靠上游侧的位置。

电磁阀66是由控制部42控制开闭的开关阀，以排出水排出部的开放/关闭为目的而设置。对于开闭控制方式在后面叙述，如上所述设置于比过滤器65的下游。节流孔67是调节混杂有排出水的压缩空气的排出量的部件，根据需要而设置。在不需要进行排出量调节的情况下，也可以省略。

在这些基本结构的基础上，本实施方式中，在过滤器65的上游还设有三通切换阀68和从该三通切换阀68分支而将各构成部分65～67旁通的旁通配管69。在过滤器65的清洁时能够切换三通切换阀68而将流动方向变更为旁通配管69侧。

在上述的结构中，当发生排出水的排出不良的情况时，在中间冷却器5产生的排出水与压缩空气一起被吸入高压级侧压缩机主体4。当排出水流入压缩机主体内时，加快压缩机主体内的壳体内部的生锈，转子咬入该锈，导致产生转子间的固锈(fixed stagnation，滞止)、转子与壳体间的固锈等的问题的可能性变高。

作为排出水的排出不良的原因，设想有过滤器65的堵塞、电磁阀66的动作不良、节流孔67的堵塞、排水配管的施工不良等不能正常进行排出水排出的情况。

另外，后冷却器7也与中间冷却器5同样地产生排出水。因此，与中间冷却器5部同样地设有排出水排出部(图1左上的B部)。但是，在本实施方式的构造上，因该部位无载时不是负压，所以不需要像A部那样设置单向阀。在此，当产生排出水排出不良的情况时，不会直接对压缩机单元50内设备带来影响，但混入需求方的供给线侧，对与排出管路56连接的下游侧设备带来影响。因此，进行与A部的开关阀66同样的控制。

下面，对电磁阀66的开闭控制进行说明。图3是表示电磁阀66动作指令和由压力传感器41检测出的压力的图。在此，以中间冷却器5的排出水排出部(A部)为例进行说明。

排出水排出一般采用总是为开放状态的方法，但如果总是为开放状态，则相应地会向外部排出压缩空气，因此从节能的观点来看，优选使用电磁阀等进行间歇性排出。本实施方式中，通过对电磁阀66进行开闭控制而间歇性地进行排出。

电磁阀66根据来自控制部42的信号，控制为以时间t1(在此例如为2秒)的期间为打开状态、时间t2(在此例如为30秒)的期间为关闭状态的方式反复进行开闭。如果不发生堵塞等问题而进行正常排出，则压力传感器41部的压力为图3用实线表示的a(正常排出时)。

但是，过滤器65堵塞等在下游侧的任一处发生堵塞时成为如下状况。即，即使电磁阀66为打开状态，当过滤器66堵闭时也不会向大气开放，因此，由压力传感器41检测出的压力如虚线b(排出不良时)那样没有发生变化。由此，在向电磁阀66输出打开信号时压力不下降的情况下，判断为发生了排出不良的情况，进行在压缩机的控制部的显示部进行警报显示，或判断发生故障而使压缩机的主电动机10停止等的控制。

堵塞造成的排出不良的检测原理如上所述，但由于正常排出时压力变化也很小，因此为了防止正常异常的误判定，也可以采取下述方案等的措施：例如，设置某时间条件(规定时间t3)，在该时间t3内向电磁阀66发出多次打开信号的输出，比较该打开信号输出次数N1和压力下降次数N2，仅在压力下降次数N2为预先设定的次数N0(比N1小的次数)以下的情况下，判断为排出不良。另外，也可以采取下述方案等的措施：由于无载时中间冷却器5侧的排水配管部(A部)为负压，不会产生排出水，因此在中间冷却器5侧进行的判定仅在有载时进行。

在此使用的电磁阀66，即使是通电时打开类型的电磁阀，在因电磁阀66的故障而不进行动作的情况下也成为关闭状态，没有压力变化，因此，可以判定为发生了排出不良的情况。

根据以上说明的本实施方式，得到下面的效果。

首先，不使用总是为微开状态的排出水排出部而构成，由此能够提供在节能上有利的结构。

另外，在背景技术中所述的结构例中，假设在节流部分(节流孔)设置电磁阀来实现节能性的提高，此时在电磁阀发生动作不良而成为关闭状态的情况下，虽然没有异常判断装置，但本实施例也能够解决该问题。

即，通过采用上述结构和控制，不仅能够判断过滤器65的堵塞，也能够检测出由电磁阀66的故障、节流孔67的堵塞、顾客配管施工等引起的排出水的排出不良等各种方式的不良情况，能够有助于产品可靠性的提高。

进一步，也能够容易地进行压力传感器41发生了故障时的故障检测。即，在本实施例中，压力传感器41安装于过滤器65的上游侧，因此压力传感器41总是检测压缩空气的压力(图3所示的例子中通常检测出0.2MPa)。由此，正常时传感器实施与压缩机的运转状态相应的压力检测，压力传感器41有无故障的判断能够容易地进行。

另外，本发明不限于上述的实施例，也包含各种变形例。例如，上述的实施例是为了容易清楚地说明本发明而详细地进行了说明的实施例，并不限于要具有说明了的全部的结构。另外，也可以将实施例的结构的一部分置换为其它的结构或也可以省略部分结构，另外，也可以在实施例的结构中添加其它的结构。

例如，只要是螺旋式的压缩机排出水排出需要进行的空气压缩机即可，因此，能够设想到将水冷式变换成空冷式等冷却方式的变更、将多级式变换成单级式等压缩级的变更、将无油式变换为供油式等、将螺旋方式变更为涡旋式等其它压缩方式等各种方式的实施例。

附图标记说明

3：低压级侧压缩机主体、4：高压级侧压缩机主体、5：中间冷却器、6a：入口集管、6b：出口集管、7：后冷却器、8a：入口集管、8b：出口集管、42：压力传感器、62：排水配管、64：单向阀、65：过滤器、66：电磁阀、67：节流孔、68：三通切换阀、69：旁通配管。

Claims (8)

1.一种空气压缩机，其特征在于，包括：

压缩空气的压缩机主体；

用于流通来自该压缩机主体的压缩空气的压缩空气流通路径；

设置于该压缩空气流通路径的、冷却来自所述压缩机主体的压缩空气的热交换器；

排水配管，其从所述压缩空气流通路径分支而与外部连通，用于流通从用所述热交换器冷却后的压缩空气中冷凝而得的排出水；

设置于该排水配管的、去除混入排出水的异物的过滤器；

在所述排水配管中设置于所述过滤器的下游侧的开关阀；和

压力传感器，其在所述排水配管中设置于所述过滤器的上游侧，检测所述排水配管内的压力。

2.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：

所述开关阀打开时的由所述压力传感器检测出的压力检测值与所述开关阀关闭时的压力检测值相比较，在所述开关阀打开时的压力检测值没有变低的情况下，判断为存在排出不良的情况。

3.根据权利要求2所述的空气压缩机，其特征在于：

以将规定时间内产生的开信号输出次数和由所述压力传感器检测出的压力检测值的下降次数进行对比，在压力下降次数比所述开信号输出次数少的情况下，判断为存在排出不良的情况的方式进行控制。

4.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：

以使所述开关阀在通电时打开、在不通电时关闭的方式进行控制。

5.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：

在所述压缩机主体内设置有螺旋转子。

6.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：

该空气压缩机是在所述压缩空气流通路径中不含有润滑油的无油式空气压缩机。

7.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：

所述热交换器是进行冷却水与压缩空气的热交换的水冷式热交换器。

8.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：

所述压缩机主体由低压级压缩机主体和高压级压缩机主体这两个压缩机主体构成，所述排水配管用于流通从用设置于所述低压级压缩机主体与所述高压级压缩机主体之间的热交换器冷却后的压缩空气中冷凝而得的排出水。