JP2000240574A - 水噴射コンプレッサ配管の防食構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水噴射コンプレッサにおいて水循環系統中のア
ルミニウム合金部材の腐食を防止する。 【解決手段】圧縮作用空間内に水を噴射して、該空間内
の密封と冷却作用を行うようにした水噴射コンプレッサ
の水循環回路に用いる配管の接続部材の外表面を、アル
ミニウム合金に対し腐食電位差の小さい「卑」の金属材
料または不動態化し易い及び／又は不動態材料で被覆す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機本体の圧縮
作用空間内に水を噴射して該空間内の密封と冷却作用を
行うようにした水噴射コンプレッサにおける水循環回路
を構成する配管の防食構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の水噴射コンプレッサは、圧縮機
本体の作用空間内に水を噴射して該作用空間内の密封と
冷却作用を行うと共に、吐出された圧縮空気と水の混合
流体をレシーバタンクに一旦貯溜して、ここで圧縮空気
と水とを分離後圧縮空気は消費側に、一方、水は前記レ
シーバタンクの貯水槽から配管を介して熱交換器で冷却
後、再度圧縮機本体の作用空間に噴射して冷却等の作用
を行い、圧縮空気と混合状態で吐出するいわゆる循環閉
回路を構成している。

【０００３】このような水噴射コンプレッサは、作用空
間をはじめとして各配管系統中に配置する各機器および
配管部材は常時水と直接接触する構造であるので十分な
防錆又は防食対策が必要となる。

【０００４】この種のものとして特開平１０−１４１２
６２号公報に示す水潤滑式スクリュ圧縮機が公知であ
る。この圧縮機は、前記防錆対策として圧縮機本体のケ
ーシングをステンレス鋼とすると共に、一対のスクリュ
ロータの一方のロータを熱硬化性合成樹脂で、他方のロ
ータをステンレス鋼により形成している。

【０００５】その他に、吐出空気を貯溜するレシーバタ
ンクの内面には比較的防錆効果の大きい耐沸騰水塗装を
施したり、水循環系統の各配管や管継手等には耐食性の
黄銅等の銅合金材料を用いて構成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た水循環系統中の各部材にステンレス鋼を使用したもの
は高い防錆効果が得られる反面、加工性が悪く高価とな
る。

【０００７】また、レシーバタンク内面に施す防錆塗装
は塗装行程において均一な塗膜を得ることが難しく、か
つ十分な乾燥時間を確保して数回の重ね塗りが必要であ
るなど、その製造工程において多くの工程数を必要とす
るため生産性低下の原因となっている。

【０００８】それと共に、前記塗膜に塗りムラがあった
り塗り残しがあった場合にはその部分から腐食が進行し
たり、また長期使用の間に塗膜が劣化して防錆効果を退
化させる等の問題点を内在している。

【０００９】また、配管や管継手として用いる銅合金製
の部材は金属材料の中でも比較的比重量が大きいため、
使用箇所が多くなると製品全体の重量増大を招く結果と
なる他、水循環系統中の各機器、例えば熱交換器や水濾
過装置や弁機構等の構成部材に用いているアルミニウム
合金製の部材と前記銅合金製の配管部材とが循環水を媒
体として接触腐食を引き起こし、前記アルミニウム合金
の腐食を促進するという問題点を有している。

【００１０】これは、金属材料の中でもきわめて「卑」
すなわち腐食電位によって溶出し易いアルミニウム合金
と電位差の大きい銅合金間に、循環水を媒体として両金
属間に生ずる電極反応によって循環水中に銅イオンが溶
出し、その溶出した銅イオンによって前記アルミニウム
合金製の部材が腐食するもので、その一例を掲げるとア
ルミニウム合金を主材料として軽量化を図っている薄肉
の熱交換器等の場合、前記接触腐食が進行した場合には
局部的に穴があいてしまう孔食が起こり水漏れする等の
不具合を生ずる。

【００１１】この対策として、水と直接接触する前記ア
ルミニウム合金部材の接触部位に防食用の表面処理を施
すことも行われているが、数多くある部材全てにこのよ
うな処理を施すことは実質的に不可能である。

【００１２】本発明は上記課題を解消し、安価でしかも
長期に使用しても腐食のない耐久性のある水噴射コンプ
レッサ配管の防食構造を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本願請求項１にかかる発明は、圧縮作用空間内に水を
噴射して該空間内の密封と冷却作用を行うようにした水
噴射コンプレッサにおいて、作用空間を形成する圧縮機
本体のケーシングと前記作用空間から吐出された圧縮空
気と水の混合流体を貯溜するレシーバタンクと、該レシ
ーバタンクに貯溜した水を熱交換器を介して前記圧縮機
本体に配管接続する水循環回路を構成し、前記水循環回
路中の配管をアルミニウム合金で形成すると共に、該配
管を接続する接続部材は銅を主体とした銅合金材料とし
その外表面を前記アルミニウム合金に対して腐食電位差
の小なる金属材料または不動態化し易い及び／又は不動
態材料で覆って構成したことを特徴とする。

【００１４】上記請求項に係る発明によれば、アルミニ
ウム合金製の部材全てに対して防食処理を施す必要はな
く、配管中の比較的小さい接続部材に表面処理を施すこ
とで循環水を媒体とした異種金属間の電極反応に伴う接
触腐食を防止できるので、レシーバタンク、熱交換器、
配管その他の機器においても、アルミニウム合金製部材
の使用率を高めて製品本体の軽量化とコスト低減が図れ
る。

【００１５】また、本願請求項２に係る発明は、前記配
管の接続部材は、銅を主体とした銅合金又は鉄鋼材料の
母材にニッケルクロム(Ni―Cr)メッキまたは無電解ニッ
ケルメッキで被覆処理したもので、このように構成する
ことにより前者においては配管接続部材の母材から循環
水中に銅イオンが溶出することが防止でき、後者におい
ては、アルミニウム合金と比較的腐食電位差が小さく溶
出しにくい金属であることから、たとえ水と直接接触し
たとしてもアルミニウム合金製部材の接触腐食を生ずる
ことがない。

【００１６】さらに、前記配管の接続部材を、銅を主体
とした銅合金材料の母材に電気的絶縁性を有する樹脂材
料で被覆処理することもできる（請求項３）。

【００１７】上記構成により、前記被覆された樹脂材料
によって水との直接接触を無くすと共に、配管接続部材
の母材である銅合金材料とアルミニウムを主体とした部
材間の腐食電位差による電子の流れが絶縁されるため、
前記両材料間での接触腐食が防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明水噴射コンプレッサ
の配管防食構造の一実施形態を図１ないし図３に基づき
説明する。

【００１９】１は圧縮機本体で、該圧縮機本体のケーシ
ング２内にはおすめす一対のスクリュロータ３，３' を
噛合回転自在に内装し、作用空間内で圧縮された圧縮空
気と水との混合流体を吐出管４を介してレシーバタンク
５に圧送すると共に、該レシーバタンク５からは逆止弁
６，ドレン分離器７，開閉弁８を介して消費側に接続す
る圧縮空気の供給配管９が接続している。

【００２０】一方、レシーバタンク５下方の貯水槽１０
からは該熱交換器１１に接続する水配管１２と該熱交換
器から水フイルタ１３を経て圧縮機本体１に接続する冷
却配管１４が接続され、それぞれ、図２に示すように配
管の接続部材である配管継手１５を介して接続すること
によって、水の循環閉回路を構成している。そして、こ
れらの各配管を接続する接続部材の多くは、被接続側と
なる各機器のボス２０に設けた螺合ねじ２２にその一端
をねじ込み螺合固定するジョイント２２と、配管２３
（水配管１２，冷却配管１４）の機器側外端２４に外嵌
するスリーブ２５を介して前記ジョイント２２の他端に
内挿し、スリーブナット２６によりジョイント２２と配
管２３とを緊締して外部との水密を保つように構成して
いる。

【００２１】このように構成する本発明水噴射コンプレ
ッサの空気と水の経路について説明すると、吸入空気Ａ
は圧縮機本体１の吸入口に設けたエアフイルタ１６を通
過後圧縮機本体１内で圧縮され冷却配管１４から供給さ
れた水と混合状態で吐出管４を介してレシーバタンク５
に圧送され一旦貯溜する。

【００２２】そして、ここで圧縮空気と水とが分離さ
れ、圧縮空気は供給配管９を介して消費側に、水はレシ
ーバタンク５下方の貯水槽１０に貯溜後、水配管１２を
介して熱交換器１１で冷却された後、冷却配管１４から
圧縮機本体１内に再度噴射され冷却等の作用を行い混合
気体として吐出する工程を反復する。

【００２３】なお３０は循環水補給用の給水管，３１は
給水弁，３２は圧縮機本体を駆動するモータ又はエンジ
ン等の原動機である。

【００２４】次に、前述した主な機器または部材主要部
の使用材料について説明する。

【００２５】レシーバタンク５は、アルミニウムを主体
とした特殊合金製で圧縮空気圧力に耐え得る十分な強度
をもって構成され、熱交換器１１も熱伝導率の高いアル
ミニウムを主体としたアルミニウム合金で構成された水
冷式もしくは空冷式であり、該熱交換器内の流路を通過
する冷却媒体としての水を効率よく冷却するように設計
されると共に、耐圧に対しても十分な強度を保持してい
る。

【００２６】また、前記各機器間に接続する各配管（吐
出管４，水配管１２，冷却配管１４等）も同様に、アル
ミニウムを主体としたアルミニウム合金で構成される一
方、配管の接続部材である配管継手１５、すなわちジョ
イント２２およびスリーブ２５およびスリーブナット２
６は、例えば、図３に示すように、黄銅等のように銅を
主体とした銅合金の母材２７の表面に、ニッケルクロム
(Ni―Cr)メッキまたは無電解ニッケルメッキ等の不動態
化し易い金属の表面処理材料２８を施して母材全体を被
覆している。

【００２７】これらの金属は、アルミニウム合金との腐
食電位差は大きいが熱力学的にカソード分極が大きいた
めカソード反応とつり合ってアルミニウム合金材料の腐
食速度が小さくなることで一般的に不動態金属の類に属
している。したがって、これらの金属で母材を被覆する
ことにより循環水と直接接触する前記各配管継手１５の
表面は前記被覆された表面処理材料２８によって水との
直接接触が断たれるため、母材から循環水中に銅イオン
を溶出することがない。

【００２８】而して、水循環系統中のアルミニウムを主
体としたアルミニウム合金で形成される機器の水と直接
接触する部材の腐食及び孔食を防止できる。

【００２９】次に本発明の第２実施形態について説明す
る。

【００３０】なお、本第２実施形態は第１実施形態で説
明した配管継手１５においてその母材の材料と表面処理
材料との組合せを変更したもので、各部材の構造は第１
実施形態で説明した図２および図３と同じであるので、
同図を用いて説明する。

【００３１】本第２実施形態における配管継手１５' を
構成するジョイント２２' とスリーブ２５' およびスリ
ーブナット２６' は、図３に示すようにその母材２７'
をアルミニウムと比較的腐食電位差が小さく溶出しにく
い鉄鋼材料を用い、その表面にニッケルクロム(Ni―Cr)
メッキまたは無電解ニッケルメッキ等の不動態化し易い
金属である表面処理材料２８' を施して母材全体を被覆
している。

【００３２】これにより、循環水と直接接触する前記各
配管継手１５' の表面は前記被覆された表面処理材料２
８' によって水との直接接触が断たれると共に、仮に前
記表面処理材料の表皮膜が剥がれたとしてもアルミニウ
ム合金材料との腐食電位が近いため接触腐食が生じ難
く、よって循環水中に鉄鋼イオンが溶出することがな
い。

【００３３】次いで本発明第３実施形態について説明す
る。

【００３４】本第３実施形態も、前述第２実施形態と同
様に配管継手１５においてその母材の材料と表面処理材
料との組合せを変更したもので、この場合配管継手１
５''を構成するジョイント２２''とスリーブ２５''，ス
リーブナット２６''は、図３に示すように銅を主体とし
た銅合金もしくは鉄鋼材料によりなる母材２７''の表面
に電気的絶縁性を有する合成樹脂等の樹脂材料を表面処
理材料２８''として用い、これを母材全体に焼付け、又
は吹付け、もしくは浸漬等の方法で被覆したものであ
る。

【００３５】従って、循環水と直接接触する前記各配管
継手１５''の表面は前記被覆された表面処理材料によっ
て水との直接接触が断たれると共に、銅合金を母材とす
る配管継手とアルミニウムを主体としたアルミニウム合
金部材間の腐食電位差による電子の流れが絶縁されるた
め、配管の接続部材から循環水中に銅または鉄等の金属
イオンが溶出することがなく異種金属間の接触腐食が防
止できる。

【００３６】なお、本発明は前述各実施形態に限定され
るものではなく、材料等は実施に応じて適宜任意に変更
して用いることができる。

【００３７】例えば、配管継手を構成するジョイント，
スリーブ，スリーブナットの母材表面に被覆する表面処
理材料は上述した材料に限らず、例えばアルミニウム合
金と腐食電位差の小さい「卑」の金属すなわち亜鉛また
は亜鉛系のダクロ処理やジンククロメート処理等で覆う
ようにしてもよい。

【００３８】このように構成すれば、両金属間の腐食電
位差がきわめて小さいことにより溶出の進行が遅くなり
腐食が生じない等、要するに本発明の要旨の範囲内にお
いて適宜変更可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本願請求項１に係
る発明によれば、循環水と直接接触する前記各配管継手
の表面は前記被覆された表面処理材料によって水との直
接接触が無いため、該配管継手の母材から循環水中に銅
イオンが溶出することがない。

【００４０】また、本願請求項２に係る発明によれば、
循環水と直接接触する前記各配管継手の表面は前記被覆
された表面処理材料によって水との直接接触が断たれる
と共に、仮に前記表面処理材料の表皮膜が剥がれたとし
てもアルミニウム合金材料との腐食電位が近いため接触
腐食が生じ難く、よって循環水中に鉄鋼イオンが溶出す
ることがない。

【００４１】さらに、請求項３に係る発明によれば、循
環水と直接接触する前記各配管継手の表面を電気的絶縁
性を有する樹脂材料で被覆してあるので、前記被覆され
た表面処理材料によって水との直接接触が断たれると共
に、その母材である銅合金とアルミニウムを主体とした
アルミニウム合金部材間との腐食電位差による電子の流
れが絶縁されるため、前記両材料の接触腐食が防止でき
る。

【００４２】このように本発明によれば、循環水を媒体
とした異種金属の接触腐食を防止できるので、水循環回
路中に配置した各機器の全てのアルミニウム合金部材に
対して防食することができる。

【００４３】これにより、水循環系統中の配管や各機器
に対して、軽量で加工性のよいアルミニウム合金製部材
の使用比率を高めて製品全体の軽量化とコストの引き下
げが可能となると共に、製品全体の耐久性向上も図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における水噴射コンプレ
ッサの配管系統を示す概略図である。

【図２】本願請求項１に係る発明の実施形態における配
管接続部材の断面図である。

【図３】図２の配管接続部材の母材近傍部位における断
面図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機本体 ２ ケーシング ４ 吐出管 ５ レシーバタンク １１ 熱交換器 １２ 水配管 １４ 冷却配管 １５ 配管継手 ２２ ジョイント ２３ 配管 ２５ スリーブ ２７ 母材 ２８ 表面処理材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｃ 29/04 Ｆ０４Ｃ 29/04 Ｐ // Ｆ０４Ｂ 39/00 Ｆ０４Ｂ 39/00 Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮作用空間内に水を噴射して該空間内の
   密封と冷却作用を行うようにした水噴射コンプレッサに
   おいて、作用空間を形成する圧縮機本体のケーシングと
   前記作用空間から吐出された圧縮空気と水の混合流体を
   貯溜するレシーバタンクと、該レシーバタンクに貯溜し
   た水を熱交換器を介して前記圧縮機本体に配管接続する
   水循環回路を構成し、前記水循環回路中の配管をアルミ
   ニウム合金で形成すると共に、該配管を接続する接続部
   材は銅を主体とした銅合金材料としその外表面を前記ア
   ルミニウム合金に対して腐食電位差の小なる金属材料ま
   たは不動態化し易い及び／又は不動態材料で覆って構成
   したことを特徴とする水噴射コンプレッサ配管の防食構
   造。
2. 【請求項２】前記配管の接続部材は、銅を主体とした銅
   合金又は鉄鋼材料の母材をニッケルクロム(Ni―Cr)メッ
   キまたは無電解ニッケルメッキで被覆処理したことを特
   徴とする請求項１記載の水噴射コンプレッサ配管の防食
   構造。
3. 【請求項３】前記配管の接続部材を、銅を主体とした銅
   合金材料の母材を電気的絶縁性を有する樹脂材料で被覆
   処理したことを特徴とする請求項１記載の水噴射コンプ
   レッサ配管の防食構造。