JP2002235668A - 水噴射式空気圧縮装置とその給排水方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水タンク内の水位変動が激しい場合でも、チ
ャタリング等が少なく長寿命であり、スケール等の付着
による作動不良がほとんどなく、耐圧構造のサブタンク
等が不要でコストを低減できる水噴射式空気圧縮装置と
その給排水方法を提供する。 【解決手段】 水タンク内に位置し、水タンク内の水位
と連通し、かつその変動を抑制した水位を有する防波ガ
ード２２と、防波ガード内の水位を検出するレベルスイ
ッチ２４とを備え、レベルスイッチにより水位を検出し
て給排水する。防波ガード２２は、鉛直方向に延びる中
空管であり、かつ水位の上限より高い位置と下限より低
い位置とにそれぞれ設けられた連通孔２２ａ、２２ｂを
有する。連通孔は、水タンク内の水位変動を抑制する大
きさに設定されている。更に水位の上限を検出する上限
レベルスイッチ２５を備え、このスイッチの作動により
圧縮機を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部に水を噴射し
て潤滑等を行う水噴射式空気圧縮装置とその給排水方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、スクリューコンプレッサの模式
図である。この図において、スクリューコンプレッサ１
０は、２軸スクリューコンプレッサであり、２本のスク
リューロータ１、軸受２ａ，２ｂ、高圧シール（例えば
メカニカルシール３）、低圧シール（例えばリップシー
ル４）、コンプレッサ本体５、等からなり、互いに噛み
合った２本のスクリューロータ１を回転駆動し、空気取
入口１２ａから導入した空気を、２本のロータ間で圧縮
し、吐出口５ｂから圧縮空気を吐出するようになってい
る。なお、低圧シールはメカニカルシールにもでき、そ
のときは、両者に給水するようにする。

【０００３】図４は、スクリューコンプレッサの外形図
である。この図において、６ａはロータ駆動用のプー
リ、５ａはスクリューロータへ水供給口、５ｃはメカニ
カルシールへの水供給口である。かかるスクリューコン
プレッサ等の圧縮機では、ロータ１やメカニカルシール
３のシール面又は接触面（材質はカーボンやセラミッ
ク）が直接摺動する構造であるため、その摺動面を潤滑
するために、水供給口５ａ及び５ｃから水を噴射／供給
している。なお、この水は、摺動面の潤滑及び冷却を担
うばかりでなく、圧縮した空気を冷却して圧縮効率を高
める役目も果している。

【０００４】図５は、かかる水噴射式圧縮機を用いた空
気圧縮設備の構成図である。この図において、７はファ
ン・モータ（ファン付きモータ）、８は水タンク、９は
水クーラ、１１は除湿機（ドライヤ）である。ファン・
モータ７は、水クーラ９に送風するファン７ａと共にプ
ーリ６ｂを駆動し、ベルトを介してロータ駆動用プーリ
６ａを回転駆動する。プーリ６ａの回転駆動により、内
部のロータが回転し、空気導入ライン１２ａから空気が
導入され、ロータ間で圧縮された圧縮空気が吐出口５ｂ
から圧縮空気ライン１２ｂを介して水タンク８に供給さ
れる。

【０００５】水タンク８には、中間位置まで水が供給さ
れており、上部に供給された加圧空気の圧力（例えば
０．７ＭＰａ程度）により、内部水が水ライン１３ａを
介して水クーラ９に圧送され、ここで冷却され、更に水
ライン１３ｂを介してコンプレッサ１０の水供給口５ａ
及び５ｃに供給され、その内部に噴射される。コンプレ
ッサ１０の内部を潤滑・冷却した水は、加圧空気と共に
水タンク８に循環され、気水分離器８ａで分離されて水
タンク８内の内部水に混入する。一方、水分を除去され
た加圧空気は、逆止弁８ｂに抗して吐出され、圧縮空気
ライン１２ｃを介して除湿機１１に供給され除湿されて
空気出口から供給される。すなわち水タンク内の圧力
は、以下のようになる。 （１）停止時 ：運転から停止ボタンを押すと最大０．
９５ＭＰａから放風し、停止時の定常圧力０ＭＰａまで
低下する。 （２）無負荷運転時 ：約０．１５ＭＰａに保たれ
る。負荷運転から無負荷運転に移行する際は最大０．９
５ＭＰａから放風し、定常圧力約０．１５ＭＰａまで低
下する。 （３）負荷運転時：状態により、０．４（逆止弁８ｂの
設定値）〜０．９５ＭＰａに保たれる。通常の運転で
は、標準圧力仕様で約０．７ＭＰａ、高圧力仕様で約
０．９ＭＰａにて運転される。

【０００６】上述したように、従来の水噴射式空気圧縮
装置では、運転中は水が水噴射式圧縮機１０のロータや
メカニカルシールへ供給され、潤滑及び冷却を担ってい
る。しかし、圧縮機が停止し、水タンク８内の圧力が常
圧の状態で長時間経過すると、圧縮機が通常高い位置に
あるので、水のレベルが下がり水ライン１３ｂや圧縮機
１０の内部（ロータやメカニカルシール）が乾燥状態に
なっている。そのため、この乾燥状態で圧縮機を起動す
る（以下、ドライ運転と呼ぶ）と、循環水がロータやメ
カニカルシールに到達するまでの間、圧縮機が乾燥状態
のまま運転されてしまう問題点があった。このドライ運
転時間は、圧縮機の運転により水タンク内の圧力が高ま
り、圧縮された空気の圧力により循環水がロータやメカ
ニカルシールに到達するまでの時間であり、例えば５〜
１０秒前後となる。このドライ運転中は、乾燥状態のた
め潤滑及び冷却効果がなく、水が供給されている状態に
比べてロータやメカニカルシールの摩耗や温度上昇が激
しくなり、損傷又は性能低下、交換周期の短縮といった
不具合が生ずる問題点があった。

【０００７】この問題点を解決するため、本発明の発明
者は、圧縮機を長時間停止した後でも、ロータやメカニ
カルシールが乾燥したままでのドライ運転を確実に防止
して起動することができる水噴射式空気圧縮装置とその
起動方法を創案し出願した（特許第２９４３７９９
号）。この方法及び装置は、図６に示すように、系外か
ら加圧水を圧縮機内に導入する加圧水噴射ライン１４
と、該加圧水噴射ラインを開閉する制御装置１５とを備
え、圧縮機の起動命令により、圧縮機の起動前に、加圧
水噴射ラインを開いて系外から加圧水を圧縮機内に噴射
するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図４及び図５に示した
水噴射式空気圧縮装置では、水タンク８内に適量の水を
保有していることが前提となる。そのため、水タンク８
内の水を適正レベルに保つために、レベルスイッチやド
レントラップを用いた給排水手段が従来から行われてい
た。

【０００９】レベルスイッチを用いた給排水手段（以
下、レベルスイッチ方式）は、例えば、水タンク内の水
位を検知するフロート等を備えたレベルスイッチを、水
タンクと連通したサブタンク内に設けて循環水の過不足
を検知し、電磁弁で循環水の補給および排出をするもの
である。また、ドレントラップを用いた給排水手段（以
下、ドレントラップ方式）は、例えば、特開２０００−
１６１２７４号（図７）に開示されるように、水タンク
８の水位の上限位置に連通するドレン排出手段（例えば
ドレントラップ１６）を備え、上限位置からオーバーフ
ローした水をドレントラップで常時排水するものであ
る。

【００１０】しかし、上述したレベルスイッチ方式で
は、以下の問題点があった。 （１）水タンク内の水位をレベルスイッチで直接検出す
ると、水タンク内の水位の変動が大きいため、レベルス
イッチが頻繁にＯＮ−ＯＦＦ（チャタリング）し、レベ
ルスイッチの寿命が極端に短くなる。 （２）チャタリングを防ぐためにサブタンクを設置する
と、サブタンク内の循環水がよどむために、レベルスイ
ッチやサブタンクの内側にスケール等が付着して、長時
間使用するとレベルスイッチの動きがスムースでなくな
る。 （３）サブタンクを設置すると、サブタンクが外部に出
ているため、サブタンクも耐圧構造とする必要があり、
コストが大幅に増大する。

【００１１】また、上述したドレントラップ方式では、
以下の問題点があった。 （４）ドレントラップの１回の排出量が少なく、そのた
め頻繁にドレントラップが作動し、寿命が短い。 （５）外気の湿度が高く液面上昇が速い場合に十分追従
できない。 （６）ドレントラップ吐出量以上に水量が増加する場合
や、ドレントラップが故障した場合に備えてレベルスイ
ッチを併用する必要があり、レベルスイッチ方式の問題
点を本質的には回避できない。 （７）ドレントラップが故障し、水タンク内の空気がド
レントラップから漏れ出していてもそれを検出する手段
がなく信頼性に欠ける。

【００１２】本発明は上述した種々の問題点を解決する
ために創案されたものである。すなわち、本発明の第１
の目的は、水タンク内の水位変動が激しい場合でも、チ
ャタリング等が少なく長寿命であり、スケール等の付着
による作動不良がほとんどなく、耐圧構造のサブタンク
等が不要でコストを低減でき、外気の湿度が高く液面上
昇が速い場合にも十分追従でき、水量が異常に増加する
場合や故障の場合にそれを早期に検出することができる
水噴射式空気圧縮装置を提供することにある。

【００１３】また、従来の水噴射式空気圧縮装置では、
起動時に内部の水が少ない場合には、水タンク内に直接
給水する必要がある。更に、運転中でも空気が乾燥して
いる場合等に内部の水位が低下し、水タンク内に補給す
る必要があるが、運転中は内部が加圧されているため、
水タンク内に直接給水できず、系外から加圧水を圧縮機
内に噴射して補給する必要がある。

【００１４】そのため、従来の水噴射式空気圧縮装置で
は、２種類の方法がとられていた。 （１）運転時は電磁弁で圧縮機吸気側へ給水でき、停止
時は手動で給水する方法。しかしこの方法では、停止時
の給水ではオペレータが水位を調整する必要がある。 （２）運転時の給水電磁弁はなく、停止時にオペレータ
が水位を調整する方法。この方法では、運転時に水位が
低くなると、圧縮機が停止する。どちらも、オペレータ
は、水の補給の必要性の有無、補給に使用する弁の判
断、等を経験により判断し、手動又は電磁弁の操作で異
なる弁を介して水を補給する必要があった。従って、従
来の水噴射式空気圧縮装置では、手動操作で給水量をオ
ペレータが目視で調整する必要があり、わずらわしいば
かりか、給水過多や使用する弁を誤って装置が正常に起
動できなかったり、装置の故障を引き起こす等の問題点
があった。

【００１５】本発明の第２の目的は、かかる問題点を解
決し、起動時及び運転中のいつでも、必要に応じて適切
に水を補給することができる水噴射式空気圧縮装置の給
水方法を提供することにある。

【００１６】更に、従来の水噴射式空気圧縮装置では、
断水を判断するために、フローリレーを使用したものが
知られているが、フローリレーは信頼性に欠け、かつ給
水が開始してからでないと断水を検知できない問題点が
あった。そのため、特許第２９４３７９９号の起動方法
のように、起動時に給水が必要な場合に、断水のため起
動前の給水なしに起動が行われるおそれがあり、装置を
損傷させるおそれがあった。

【００１７】本発明の第３の目的は、かかる問題点を解
決し、起動前に断水を検出することができ、断水による
トラブルを未然に防ぐことができる水噴射式空気圧縮装
置の給水方法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明によ
れば、内部に水を保有する水タンク（８）と、空気を圧
縮する圧縮機（１０）とを備え、圧縮空気を水タンク内
に供給し、その圧力で水タンクから圧縮機内に水を噴射
する水噴射式空気圧縮装置において、水タンク内に位置
し、水タンク内の水位と連通し、かつその変動を抑制し
た水位を有する防波ガード（２２）と、該防波ガード内
の水位を検出するレベルスイッチ（２４）とを備え、該
レベルスイッチにより水位を検出して給排水する、こと
を特徴とする水噴射式空気圧縮装置が提供される。

【００１９】上記本発明の構成によれば、防波ガード
（２２）が水タンク内に位置し、水タンク内の水位と連
通しているので、従来のサブタンク式に比べてよどみが
少なく、スケール等の付着による作動不良がほとんどな
く、かつ液面上昇が速い場合にも十分追従できる。ま
た、水タンク内に位置するので、防波ガードを耐圧構造
にする必要がなく、薄肉で簡単な構造にでき、コストを
低減できる。更に、防波ガード内の水位は変動が抑制さ
れているので、水タンク内の水位変動が激しい場合で
も、レベルスイッチ（２４）のチャタリングが少なく長
寿命となる。

【００２０】本発明の好ましい実施形態によれば、防波
ガード内に水タンク内の水位の上限を検出する上限レベ
ルスイッチ（２５）を備え、該スイッチの作動により圧
縮機を停止させる。この構成により万が一、レベルスイ
ッチ（２４）が故障し、或いは水量が異常に増加する場
合や故障の場合にそれを上限レベルスイッチ（２５）で
早期に検出することができ、圧縮機の損傷を未然に防ぐ
ことができる。

【００２１】前記防波ガード（２２）は、鉛直方向に延
びる中空管であり、かつ水タンク内の水位の上限より高
い位置と下限より低い位置とにそれぞれ設けられた上部
連通孔（２２ａ）と下部連通孔（２２ｂ）を有し、該連
通孔（２２ａ，２２ｂ）の少なくとも一方は、水タンク
内の水位変動を抑制する大きさに設定されている。この
構成により、連通孔（２２ａ，２２ｂ）の数量とその大
きさにより、水タンク内の水位変動を抑制した水位を防
波ガード内に形成することができる。

【００２２】また、レベルスイッチ（２４）及び／又は
上限レベルスイッチ（２５）は、所定の範囲内を浮力に
より上下動するフロート（２３ａ）と該フロートの位置
を検出するリードスイッチ（２３ｂ）とからなる。この
構成により、複数のリードスイッチ（２３ｂ）の位置設
定により、水タンク内の高（Ｈ）、中（Ｍ）、低（Ｌ）
の位置及び／又は上限位置（ＨＨ）を自由に設定でき
る。

【００２３】本発明の第２の発明によれば、内部に水を
保有する水タンク（８）と、空気を圧縮する圧縮機（１
０）とを備え、圧縮空気を水タンク内に供給し、その圧
力で水タンクから圧縮機内に水を噴射する水噴射式空気
圧縮装置の給水方法であって、水タンク内に直接水を供
給するためのタンク用電磁弁（２６）と、圧縮機の給気
側に水を供給するための圧縮機用電磁弁（２７）とを設
け、水の補給指令に応じて、停止時でかつ水タンク内の
圧力が所定の圧力以下の時にはタンク用電磁弁を開いて
水タンク内に直接水を供給し、運転中には圧縮機用電磁
弁を開いて圧縮機の給気側に水を供給する、ことを特徴
とする水噴射式空気圧縮装置の給水方法が提供される。
本発明の好ましい実施形態によれば、前記タンク用電磁
弁（２６）による水の逆流を防止する逆止弁（２８ａ）
を備える。

【００２４】上記本発明の方法によれば、オペレータは
自分の意思で給排水を判断する必要はなく、停止時の給
水は、水タンク内の水位が低い（レベルＬ以下）時に運
転ボタンを押すと給水される。また、レベルＨＨまで水
位が高い際には起動できないようになっている。運転時
の給水はレベルＬまで水位が下がると自動的に給水さ
れ、レベルＨまで水位が上昇すると自動的に排水され
る。従ってオペレータは、水の補給の必要性の有無、補
給に使用する弁の判断、等を経験により判断する必要が
ない。また、電磁弁により自動的に給水されるので、わ
ずらわしさがなく、かつ使用する弁を誤って装置の故障
を引き起こすおそれもない。更に、逆止弁により、給水
ラインへの逆流も防ぐことができる。

【００２５】本発明の第３の発明によれば、内部に水を
保有する水タンク（８）と、空気を圧縮する圧縮機（１
０）とを備え、圧縮空気を水タンク内に供給し、その圧
力で水タンクから圧縮機内に水を噴射する水噴射式空気
圧縮装置の給水方法であって、給水ラインに圧力スイッ
チ（２９）を設け、一定以下の圧力であれば断水と判断
する。この方法により、常に給水可能かどうかを確実に
検知でき、起動時に給水が必要な場合に、断水のため起
動前の給水なしに起動が行われるおそれがなく、トラブ
ルを確実かつ未然に防ぐことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。図１は、本発明による水噴
射式空気圧縮装置の全体構成図である。この図におい
て、７はファン・モータ、８は水タンク、９は水クー
ラ、１１は除湿機（ドライヤ）である。ファン・モータ
７は、水クーラ９に送風するファン７ａと共にプーリ６
ｂを駆動し、ベルトを介してロータ駆動用プーリ６ａを
回転駆動する。プーリ６ａの回転駆動により、圧縮機１
０の内部のロータが回転し、外部から空気が導入され、
ロータ間で圧縮された圧縮空気が圧縮空気ライン１２ｂ
を介して水タンク８に供給される。

【００２７】水タンク８には、中間位置まで水が供給さ
れている。また、この水タンク８の上部にはロータ間で
圧縮された圧縮空気が供給され、内部に常時所定範囲の
圧力（例えば約０．７ＭＰａ）に保持されている。この
圧力により、通常の運転時には内部水が水ライン１３ａ
を介して水クーラ９に圧送され、ここでファン７ａから
の送風により冷却され、常に外気温度＋１０℃前後に保
たれている。なお、水タンク内の圧力は、従来例と同様
である。

【００２８】更に水クーラ９内の冷却水は、水タンク８
内の空気圧により、水ライン１３ｂ及びフィルター１７
ｂを介してコンプレッサ１０の水供給口に供給される。
この水供給口には、水噴射ノズルが設けられ、水タンク
８側の圧力を保持したまま、水ライン１３ｂを介してコ
ンプレッサ１０内に適量の水を噴射するようになってい
る。この水噴射量は、内部のロータ及びメカニカルシー
ルの摺動面を濡らして潤滑すると共に、ロータ及びメカ
ニカルシールを冷却してその温度を適正範囲に保持し、
かつ圧縮された空気の温度を下げて、圧縮機の圧縮効率
を高めるように設定されている。

【００２９】次いで、コンプレッサ１０の内部を潤滑・
冷却した水は、加圧空気と共に、圧縮空気ライン１２ｂ
を介して水タンク８に循環され、気水分離器８ａで分離
されて水タンク８内の内部水に混入する。また、水分を
除去された加圧空気は、逆止弁８ｂに抗して吐出され、
圧縮空気ライン１２ｃを介して除湿機１１（ドライヤ）
に供給され除湿されて空気出口から供給される。水タン
ク８を出る圧縮空気の温度は、例えば外気温度＋２０℃
程度であり、水分を含んでいる。そのため除湿機１１で
は、加圧空気を一旦外気温度以下に下げて内部の水分を
凝縮除去し、次いで再加熱して外気温度以上に戻すよう
になっている。従って、水分のほとんどない乾燥した圧
縮空気を供給することができる。更に、除湿機１１（ド
ライヤ）で分離された凝縮水は、ドレントラップ１７ａ
を介して圧縮機１０内に供給される。従って、通常の運
転状態では、水の給排水はほとんど必要ない状態に保た
れている。

【００３０】図１において、本発明の水噴射式空気圧縮
装置２０は、更に、排水弁１９、防波ガード２２、レベ
ルスイッチ２４、上限レベルスイッチ２５、タンク用電
磁弁２６、圧縮機用電磁弁２７、逆止弁２８ａ、圧力ス
イッチ２９及び給排水制御装置３０を備えている。

【００３１】図２は、図１の部分構成図であり、水タン
ク８内の内部構造を示している。防波ガード２２は、水
タンク８内に位置し、水タンク内の水位と連通しかつそ
の変動を抑制した水位を有する。すなわち、この例にお
いて、防波ガード２２は、鉛直方向に延びる中空管であ
り、その上端が水タンク８の上部に固定され、下端は、
水タンク８の下部に位置している。また、この中空管に
は、水タンク内の水位の上限より高い位置に上部連通孔
２２ａ、水位の下限より低い位置に下部連通孔２２ｂが
設けられている。更にこの連通孔２２ａ，２２ｂの少な
くとも一方は、水タンク内の水位変動を抑制する大きさ
に設定されている。連通孔２２ａ，２２ｂはそれぞれ１
つであっても、２つ以上であってもよい。また、下部連
通孔２２ｂは、防波ガード２２内のスケール等が排出し
やすいように、防波ガード２２の最下端に少なくとも設
けるのがよい。

【００３２】水位変動を抑制する大きさは、小さいほど
抑制効果が高いが水タンク８の水位の追従性が低下し、
大きいほど追従性は高いが抑制効果が低下する。従っ
て、連通孔２２ａ，２２ｂの大きさと個数は、最適な条
件を実験等で決定するのがよい。なお、本発明の実施例
によれば、上下に直径１４ｍｍと１０ｍｍの孔をそれぞ
れ２つづつ設けて試験した結果、上下とも直径１０ｍｍ
の孔１つづつの場合に、水位変動の抑制効果と追従性の
両方に優れた最適の状態が得られた。

【００３３】レベルスイッチ２４は、防波ガード２２内
の水位を検出する機能を有する。このレベルスイッチ２
４は、図２に示すように、防波ガード２２の中央に鉛直
に延びるガイド棒２４ａに沿って通常状態の水位の範囲
内を浮力により上下動するフロート２３ａと、このフロ
ート２３ａの位置を検出する３つのリードスイッチ２３
ｂとからなる。３つのリードスイッチ２３ｂはこの例で
は、水タンク内の高（Ｈ）、中（Ｍ）、低（Ｌ）の位置
に対応して設定されており、それぞれフロート２３ａの
近接により対応する水位を検出するようになっている。
なお、各リードスイッチ２３ｂの出力は、ガイド棒２４
ａの内側を通して外部の給排水制御装置３０に入力され
る。

【００３４】上限レベルスイッチ２５は、上記フロート
２３ａよりも上部に同様に設けられたフロート２３ａ’
と、このフロート２３ａ’の位置を検出するリードスイ
ッチ２３ｂ’とからなり、水タンク内の上限位置（Ｈ
Ｈ）を検出するようになっている。このリードスイッチ
２３ｂ’の出力もガイド棒２４ａの内側を通して外部の
給排水制御装置３０に入力される。なお、２つのフロー
ト２３ａ、２３ａ’はそれぞれ所定の範囲内で浮力によ
り上下動するように、ガイド棒２４ａの一部に突起部が
設けられその移動範囲を規制するようになっている。

【００３５】上述した本発明の構成によれば、防波ガー
ド２２が水タンク内に位置し、水タンク８内の水位と連
通しているので、従来のサブタンク式に比べてよどみが
少なく、スケール等の付着による作動不良がほとんどな
く、かつ液面上昇が速い場合にも十分追従できる。ま
た、水タンク８内に位置するので、防波ガード２２を耐
圧構造にする必要がなく、薄肉で簡単な構造にでき、コ
ストを低減できる。更に、防波ガード２２内の水位は連
通孔２２ａ，２２ｂで水位の変動が抑制されているの
で、水タンク内の水位変動が激しい場合でも、レベルス
イッチ２４のチャタリングが少なく長寿命となる。従っ
て、レベルスイッチ２４により防波ガード２２の水位
（すなわち水タンク８の水位）を検出して、タンク用電
磁弁２６を開いて給水し、或いは排水弁１９を開いて排
水することにより、水タンク８の水を給排水し、水タン
ク８の水位を常に中間位置（高（Ｈ）と低（Ｌ）の間）
に維持することができる。

【００３６】また、上限レベルスイッチ２５を備えてい
るので、万が一、レベルスイッチ２４が故障し、或いは
水量が異常に増加する場合や故障の場合にそれを上限レ
ベルスイッチ２５で早期に検出することができ、このス
イッチの作動により圧縮機を停止させることににより、
圧縮機の損傷を未然に防ぐことができる。

【００３７】図１において、タンク用電磁弁２６は、給
水ライン２１ａから水タンク８内に直接水を供給するた
めの電磁弁である。このタンク用電磁弁２６と水タンク
８との間には水の逆流を防止する逆止弁２８ａが設けら
れ、給水ラインへの逆流も防いでいる。また、圧縮機用
電磁弁２７は、給水ライン２１ａから圧縮機１０の給気
側に水を供給するための電磁弁である。

【００３８】本発明の方法では、上述した装置を用い、
水の補給指令に応じて、停止時でかつ水タンク８内の圧
力が所定の圧力以下の時には給排水制御装置３０により
タンク用電磁弁２６を開いて給水ライン２１ａから水タ
ンク８内に直接水を供給する。また、運転中には圧縮機
用電磁弁２７を開いて給水ライン２１ａから圧縮機１０
の給気側に水を供給する。停止時でかつ水タンク８内の
圧力が所定の圧力以下の時には、水タンク８内の圧力よ
りも給水ライン２１ａの圧力の方が高いので、タンク用
電磁弁２６と逆止弁２８ａを通して水タンク８内に直接
水が供給される。停止中でもタンク内の圧力が高い（圧
力が残っている）場合には、逆止弁２８ａが閉じたまま
になるので、タンク用電磁弁２６を開いても水が供給さ
れず、かつタンク側からの水の逆流が防止される。運転
中には、タンク内の圧力が高くなるので、タンク用電磁
弁２６を開いても水は供給できない。この場合には、給
排水制御装置３０が自動的に圧縮機用電磁弁２７を選択
して圧縮機１０の給気側に水を供給し、水を加圧空気と
共に、圧縮空気ライン１２ｂを介して水タンク８に供給
する。

【００３９】従って、上記本発明の方法によれば、オペ
レータは自分の意思で給排水を判断する必要はなく、停
止時の給水は、水タンク内の水位が低い（レベルＬ以
下）時に運転ボタンを押すと給水される。また、レベル
ＨＨまで水位が高い際には起動できないようになってい
る。運転時の給水はレベルＬまで水位が下がると自動的
に給水され、レベルＨまで水位が上昇すると自動的に排
水される。従ってオペレータは、水の補給の必要性の有
無、補給に使用する弁の判断、等を経験により判断する
必要がない。また、電磁弁により自動的に給水されるの
で、わずらわしさがなく、かつ使用する弁を誤って装置
の故障を引き起こすおそれもない。更に、逆止弁によ
り、給水ラインへの逆流も防ぐことができる。

【００４０】更に、図１において、圧力スイッチ２９
は、給水ライン２１ａに設けられている。この出力は給
排水制御装置３０に入力され、一定以下の圧力であれば
断水と判断するようになっている。

【００４１】従って、この方法により、常に給水可能か
どうかを確実に検知でき、起動時に給水が必要な場合
に、断水のため起動前の給水なしに起動が行われるおそ
れがなく、トラブルを確実かつ未然に防ぐことができ
る。

【００４２】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。例えば、スクリューコンプレッサの
場合について主として説明したが、水噴射式である限り
で他の圧縮機であってもよい。また、空気を圧縮する場
合を説明したが、他の気体にもそのまま適用することが
できる。

【００４３】

【発明の効果】上述したように、本発明の水噴射式空気
圧縮装置とその給排水方法は、（１）水タンク内の水位
変動が激しい場合でも、チャタリング等が少なく長寿命
であり、スケール等の付着による作動不良がほとんどな
く、耐圧構造のサブタンク等が不要でコストを低減で
き、外気の湿度が高く液面上昇が速い場合にも十分追従
でき、水量が異常に増加する場合や故障の場合にそれを
早期に検出することができ、（２）起動時及び運転中の
いつでも、必要に応じて適切に水を補給することがで
き、（３）起動前に断水を検出することができ、断水に
よるトラブルを未然に防ぐことができる、等の優れた効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による水噴射式空気圧縮装置の全体構成
図である。

【図２】図１の部分構成図である。

【図３】スクリューコンプレッサの模式図である。

【図４】スクリューコンプレッサの外形図である。

【図５】従来の水噴射式空気圧縮装置の全体構成図であ
る。

【図６】従来の水噴射式空気圧縮装置の別の全体構成図
である。

【図７】従来のドレントラップを用いた給排水手段の構
成図である。

【符号の説明】

１ スクリューロータ、２ａ，２ｂ 軸受、３ メカニ
カルシール（高圧シール） ４ リップシール（低圧シール）、５ コンプレッサ本
体 ５ａ 水供給口、５ｂ 吐出口、５ｃ 水供給口 ６ａ，６ｂ プーリ、７ ファン・モータ、８ 水タン
ク ８ａ 気水分離器、８ｂ 逆止弁、９ 水クーラ １０ 水噴射式圧縮機（スクリューコンプレッサ） １１ 除湿機、１２ａ 空気導入ライン（空気取入口） １２ｂ，１２ｃ 圧縮空気ライン、１３ａ，１３ｂ 水
ライン １４ 加圧水噴射ライン、１４ａ メカ給水弁、１４ｂ
逆止弁 １５ 制御装置、１６ ドレン排出手段（ドレントラッ
プ） １７ 排水弁、２０ 水噴射式空気圧縮装置 ２１ａ，２１ｂ 給水ライン、２２ 防波ガード ２２ａ 上部連通孔、２２ｂ 下部連通孔 ２３ａ，２３ａ’ フロート、２３ｂ，２３ｂ’リード
スイッチ ２４ レベルスイッチ、２４ａ ガイド棒、２５ 上限
レベルスイッチ ２６ タンク用電磁弁、２７ 圧縮機用電磁弁、２８ａ
逆止弁、２９ 圧力スイッチ、３０ 給排水制御装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/10 ３２１ Ｆ０４Ｂ 21/00 Ｅ Ｆターム(参考） 3H003 AA05 AB07 AC02 BE06 CD05 3H029 AA03 AA18 AA22 AB02 BB12 BB47 BB54 CC02 CC07 CC12 CC22 CC26 CC48 CC55 CC65 3H045 AA05 AA09 AA12 AA26 BA03 BA07 BA41 CA03 CA28 DA02 EA13 EA26 EA34 EA42 3H071 AA06 BB02 CC01 CC44 DD14 DD31 DD76

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に水を保有する水タンク（８）と、
   空気を圧縮する圧縮機（１０）とを備え、圧縮空気を水
   タンク内に供給し、その圧力で水タンクから圧縮機内に
   水を噴射する水噴射式空気圧縮装置において、 水タンク内に位置し、水タンク内の水位と連通し、かつ
   その変動を抑制した水位を有する防波ガード（２２）
   と、該防波ガード内の水位を検出するレベルスイッチ
   （２４）とを備え、該レベルスイッチにより水位を検出
   して給排水する、ことを特徴とする水噴射式空気圧縮装
   置。
2. 【請求項２】 防波ガード内に水タンク内の水位の上限
   を検出する上限レベルスイッチ（２５）を備え、該スイ
   ッチの作動により圧縮機を停止させる、ことを特徴とす
   る請求項１に記載の水噴射式空気圧縮装置。
3. 【請求項３】 前記防波ガード（２２）は、鉛直方向に
   延びる中空管であり、かつ水タンク内の水位の上限より
   高い位置と下限より低い位置とにそれぞれ設けられた上
   部連通孔（２２ａ）と下部連通孔（２２ｂ）を有し、該
   連通孔（２２ａ，２２ｂ）の少なくとも一方は、水タン
   ク内の水位変動を抑制する大きさに設定されている、こ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の水噴射式空気圧
   縮装置。
4. 【請求項４】 レベルスイッチ（２４）及び／又は上限
   レベルスイッチ（２５）は、所定の範囲内を浮力により
   上下動するフロート（２３ａ，２３ａ’）と該フロート
   の位置を検出するリードスイッチ（２３ｂ，２３ｂ’）
   とからなる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の
   水噴射式空気圧縮装置。
5. 【請求項５】 内部に水を保有する水タンク（８）と、
   空気を圧縮する圧縮機（１０）とを備え、圧縮空気を水
   タンク内に供給し、その圧力で水タンクから圧縮機内に
   水を噴射する水噴射式空気圧縮装置の給水方法であっ
   て、 水タンク内に直接水を供給するためのタンク用電磁弁
   （２６）と、圧縮機の給気側に水を供給するための圧縮
   機用電磁弁（２７）とを設け、水の補給指令に応じて、
   停止時でかつ水タンク内の圧力が所定の圧力以下の時に
   はタンク用電磁弁を開いて水タンク内に直接水を供給
   し、運転中には圧縮機用電磁弁を開いて圧縮機の給気側
   に水を供給する、ことを特徴とする水噴射式空気圧縮装
   置の給水方法。
6. 【請求項６】 前記タンク用電磁弁（２６）による水の
   逆流を防止する逆止弁（２８ａ）を備える、ことを特徴
   とする請求項５に記載の水噴射式空気圧縮装置の給水方
   法。
7. 【請求項７】 内部に水を保有する水タンク（８）と、
   空気を圧縮する圧縮機（１０）とを備え、圧縮空気を水
   タンク内に供給し、その圧力で水タンクから圧縮機内に
   水を噴射する水噴射式空気圧縮装置の給水方法であっ
   て、 給水ラインに圧力スイッチ（２９）を設け、一定以下の
   圧力であれば断水と判断する、ことを特徴とする水噴射
   式空気圧縮装置の給水方法。