JP2003097444A - 凝縮水排出装置及びそれを備えた油冷式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】油冷式空気圧縮機で発生するドレンからの油分
離を高め、油分離の信頼性を向上させる。 【解決手段】油冷式空気圧縮機では、圧縮機本体１の作
動ガス流路中に油を噴射して作動ガスを冷却する。圧縮
機本体の下流側に作動ガスから油を１次分離する油分離
器３と、この油分離機で油を１次分離された作動ガスを
凝縮して凝縮水を発生するドライヤー６と、このドライ
ヤーで発生した凝縮水を間歇的に排出する排出手段とを
備える。排出手段はタイマー回路１２aと制御弁９と圧
力センサー１０とを有する。制御弁はドライヤーに連結
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は汎用圧縮機に係り、
特に圧縮過程で圧縮室内に油を噴射して圧縮ガスを冷却
する油冷式圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の汎用空気圧縮機では、圧縮機また
はドライヤーで発生した凝縮水を、フロート式の凝縮水
排出装置であるドレントラップを用いて排出していた。
その他の方法としては、所定時間ごとに、所定時間だけ
開弁する電磁弁を設けて凝縮水を排出する方法がある。
そのような例が特開平１１−３５１４９７号公報に記載
されている。この公報では、空気圧縮機の運転時間を積
算手段が積算し、その積算値が設定値に達したら排出タ
イマーが作動して、凝縮水の排出弁を開放している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】汎用空気圧縮機を運転
すると、空気中に含まれる水分が凝縮してドレンが発生
する。このドレンをそのまま放置しておくと、錆等が発
生し圧縮機や圧縮空気を使用する機器に悪影響を与え
る。そのため、このドレンを定期的に排出している。ま
た圧縮機が圧縮過程において潤滑油を噴射する油冷式圧
縮機の場合には、ドレンに圧縮機に使用される潤滑油の
一部が混入していることが多い。そこで、一般河川に排
水できるようにドレンを処理して、水質汚濁防止条例等
によって定められた基準値以下の油分濃度まで油分を低
減させている。

【０００４】ところで、ドレンを処理するためのフロー
ト式の凝縮水排出装置では、フロートを上下させるため
にリンク機構を必要とする。しかしながら、リンク機構
はドレンにより腐食したり汚れを発生したりして、動作
不全を起こす恐れがあった。また凝縮水の排出口を大気
に開放する必要があるが、配管などの抵抗で背圧を生じ
るとフロートに掛かる力のバランスがくずれ、動作不良
を起こす恐れがある。さらに、圧縮機本体の下流に凝縮
水中の油分を分離する装置を接続すると、背圧抵抗が発
生して凝縮水を安定して排出するのが困難になる場合が
ある。

【０００５】また、ドレン排水装置がタイマーと電磁弁
を備えるときは、凝縮水の発生量が変動するにもかかわ
らず、一定時間だけ弁を開くようにしているので、凝縮
水を排出した後に圧縮空気も排出される場合が生じる。
圧縮空気を排出するとエネルギーが無駄に浪費される。
また、下流に凝縮水中の油分を分離する装置が接続され
ていると、油分離装置内が圧縮空気で加圧され、油分離
装置全体を耐圧構造にする必要がある。その結果、油分
離装置が大型化するとともにコストアップする。

【０００６】さらに、親油性の吸着材を用いて油分離す
るときは、吸着材が圧縮空気により必要以上に加圧され
たり、収納容器内で移動する恐れがある。この場合、加
圧により吸着材が押し縮められ凝縮水が浸透しにくくな
ったり、吸着材同士がこすれて劣化したり、油分をバイ
パスする通路が形成されたりする。

【０００７】本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなさ
れたものであり、その目的は、信頼性の高い油分離装置
及びそれを有する圧縮機を実現することにある。本発明
の他の目的は、圧縮空気を無駄に消費しない高性能な圧
縮機を実現することにある。本発明はこれらの目的の少
なくともいずれかを達成することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、作動ガスの圧縮流路中に油を噴射し
て作動ガスを冷却する油冷式圧縮機に用いられる凝縮水
排出装置において、タイマーと制御弁と圧力センサーと
制御手段とを設け、前記制御手段はタイマーに予め設定
した時間が経過するごとに前記制御弁を開閉し、さらに
圧力センサーが検出した圧力が予め設定した圧力よりも
高くなったら、タイマーの経過時間にかかわらず前記制
御弁を閉じるものである。

【０００９】上記目的を達成するための本発明の他の特
徴は、作動ガスの圧縮流路中に油を噴射して作動ガスを
冷却する油冷式圧縮機において、圧縮機本体の下流側に
作動ガスから油を１次分離する油分離器と、この油分離
器で油を１次分離された作動ガスを凝縮して凝縮水を発
生するドライヤーと、このドライヤーで発生した凝縮水
を間歇的に排出する排出手段とを備え、この排出手段は
タイマーと制御弁と圧力センサーとを有するものであ
る。

【００１０】そしてこの特徴において、排出手段は、タ
イマーに予め設定した時間ごとに制御弁を開閉する制御
手段を有し、圧力検出手段が検出した圧力が予め設定さ
れた圧力よりも高くなったらタイマーの経過時間にかか
わらず制御弁を閉じるように制御手段が制御する；圧縮
機を起動して所定時間経過するまでは制御手段が制御弁
を強制的に開くように制御する；制御弁を閉じたときか
ら予め定めた時間経過したときに、圧力センサーが検出
した圧力が制御弁を閉じたときの圧力以上となったら警
報を発生する手段を設けることが好ましい。

【００１１】また、排出手段が備える制御弁を前記ドラ
イヤーの凝縮水排出部に連結してもよいし、排出手段か
ら排出された凝縮水を２次分離する凝縮水処理層槽に導
いてもよい。さらに、凝縮水処理槽に親油性の油吸着材
を圧縮材を加圧充填するのがよい。

【００１２】

【発明の実施形態】以下、本発明に係る圧縮機の一実施
例を図面を用いて説明する。図1に、凝縮水排出装置を
備えた油冷式空気圧縮機の模式図を示す。この図1にお
いては、ドライヤーおよび凝縮水中の油分を吸着する凝
縮水処理装置をもあわせて示す。

【００１３】作動ガスである空気中のゴミは、吸込フィ
ルター14で除去される。ゴミが除去されて清浄になった
空気は、吸込み空気量を調節する吸込み絞り弁15を通
り、圧縮機本体1へ取り込まれる。圧縮機本体1で圧縮さ
れる際に、作動空気は圧縮機１内部に噴射された油との
間で熱交換して冷却される。その結果所定の圧力、たと
えば０．６９MPaまで昇圧された空気は大量の油を含ん
でいる。この油分の大部分は、圧縮機本体の下流側に設
けられたオイルセパレーター２に旋回流として導くこと
でオイルセパレータ２で遠心分離される。分離された油
は、オイルクーラー7で冷却された後、再び圧縮機本体1
内部へ噴射される。

【００１４】オイルセパレーター２で油を分離された圧
縮空気は、オイルセパレーターエレメント3で更に細か
い油分を除去される。そして、調圧逆止弁４を経てアフ
タークーラー５に導かれ、アフタークーラー５で冷却さ
れる。圧縮空気の流速が速過ぎると、圧縮空気とともに
油が持ち去られるので、それを防ぐために調圧逆止弁４
が設けられている。この調圧逆止弁４は、予め設定され
た圧力に達すると開くように設定される。

【００１５】アフタークーラー５を通過した圧縮空気
は、ある程度までは冷却されているが、周囲温度に比べ
依然温度が高く湿り気を含んだ空気である。そこで、よ
り乾燥した圧縮空気とするため、冷凍式ドライヤー６を
設ける。冷凍式ドライヤー６は、空気圧縮機に内蔵して
もよいし空気圧縮機とは別置きであってもよい。冷凍式
ドライヤー６で除湿された空気は、圧縮空気を使用する
機器へ導かれる。

【００１６】冷凍式ドライヤー６で圧縮空気中の水分を
除去すると、ドライヤー６内部に設けられた熱交換器内
に凝縮水(ドレン)が析出する。この凝縮水を、凝縮水排
出用配管２１の下流側に設置された凝縮水ポット8に一
時的に溜める。凝縮水ポット８の下流側には凝縮水排出
用電磁弁９設けられており、この電磁弁９を開閉するこ
とにより凝縮水が排出される。電磁弁9の下流には、排
水経路中の圧力を検出する圧力センサー10と凝縮水中の
油分を吸着する凝縮水処理槽13が順に設置されている。

【００１７】電磁弁９は、圧縮機本体１を制御する制御
手段12に搭載されているタイマー回路１２ａにより所定
間隔で開弁するよう制御される。そして、圧力センサー
10が検出した配管２２内の圧力が、予め定められた圧力
よりも高くなったと制御手段１２が判断したら、制御手
段１２は電磁弁9を閉じるよう制御する。圧力センサー
１０が検出した圧力が高くなることは、排水経路中に圧
縮空気が含まれることを意味するからである。

【００１８】凝縮水処理槽13内には、凝縮水中の油分を
吸着する親油性の油吸着材が加圧充填されている。凝縮
水処理槽13内部を凝縮水が適切な速度で、ある程度の時
間をかけながら通過することにより、排水基準を満たす
油分濃度まで濃度低下されて処理される。

【００１９】以上のように構成した本実施例における凝
縮水排出用電磁弁９を開閉制御することを、図２に示し
たフローチャートを用いて説明する。圧縮機またはドラ
イヤーに電源が投入されると（Step1）、制御手段12は
電磁弁９に開弁の信号を出力し、電磁弁９を開弁する
（Step2）。電磁弁が開弁された後、予め設定された時
間t1が経過するか圧力センサー10が検出した圧力Psが制
御手段１２の設定値P1以上（Ps≧P1）になったかどうか
を制御手段１２が判断する（Step3）。このいずれかの
条件を満足すると制御手段１２が判断したら、電磁弁９
を閉弁する（Step4）。

【００２０】電磁弁９が開弁された時から、制御手段12
は経過時間をカウントし始める。経過時間が予め定めた
時間t2に達したら（Step5）、再び電磁弁９に開弁の信
号を出力し、電磁弁９を開弁する（Step6）。制御手段
１２は、電磁弁９が開いてからの経過時間が予め定めた
時間t3に達したか、および圧力センサー10が検出した圧
力Psが設定圧力P1以上となったか（Ps≧P1）を判断す
る。このいずれかが満足されたと判断したら（Step
7）、制御手段１２は電磁弁９を閉じるよう制御する（S
tep8）。

【００２１】電磁弁９を閉じた後、制御手段１２は予め
定めた時間t4だけ経過した時に検出した圧力センサーの
圧力Psと設定圧力値P1とを比較する。この２つの圧力が
Ps≦P1となったときには正常と判断し、再びStep5へ戻
り動作を継続する。２つの圧力がPs≧P1となったときに
は、装置に異常が発生したと判断する（Step9）。異常
と判断したら、警報を出すかもしくは圧縮機を停止する
（Step10）。

【００２２】各Stepについて、さらに説明する。Step2
は、圧縮機またはドライヤー内部に前回運転時に発生し
た凝縮水が残っていることを考慮したものである。通常
の１回の開弁動作では排出しきれない凝縮水を、排出す
るために実行する。Step3は、タイマーにより周期的に
開閉弁動作を行うことを基本動作とし、このタイマーで
周期的に実行される時間が長すぎて圧縮空気も一緒に排
出されるのを防止するステップである。そのため、圧力
センサー10が検出した圧力Ｐｓにより凝縮水が排出され
たか圧縮空気が流出したかを判断する。

【００２３】Step5は次の開弁動作までの時間をカウン
トするタイマー動作であり、Step7はStep3同様、予め設
定された周期的な開閉弁動作とセンサー10が検出した圧
力Psから凝縮水が排出されたか圧縮空気が流出したかを
判別する動作である。Step9は、電磁弁9の閉弁動作であ
るStep8が確実に行われたかどうかを確認するステップ
である。もし電磁弁9が閉じられず開いたままであれ
ば、センサー10の検出圧力Psは圧縮空気流出時の圧力値
となるので、Step10により警報を出すかもしくは圧縮機
を停止する。

【００２４】なお、以上一連の圧力値のタイムチャート
及びそれに対応する電磁弁９の開閉動作のタイムチャー
トを図３に示す。同図(ａ)の上段に、配管２２に設けた
圧力センサ１０が検出した圧力の変化を示す。同図(ａ)
の下段には、電磁弁９の開閉状態を示す。圧縮機または
ドライヤーを起動してからｔだけ時間が経過したとき
に、圧力が設定値Ｐ１に達する。そこで起動時から開い
たままの電磁弁９を閉じる。電磁弁９を閉じてから設定
時間ｔ２が経過したら、電磁弁９を再度開く。なお電磁
弁９を閉じてから設定時間ｔ４経過してもセンサー１０
が検出した圧力が設定圧力Ｐ１を超えていないから正常
運転とみなし運転を継続している。以下、同様の手順を
繰り返す。

【００２５】異常時のタイムチャートを、図３(ｂ)に示
す。同図の上段には圧力センサー１０の検出値を、下段
には電磁弁９の開閉状態を示す。タイマーに設定された
時間ｔ２が経過したら、電磁弁９を開く。圧力センサー
１０が検出した圧力が設定圧力を超えたので、制御手段
１２は電磁弁９を閉じるように指令する。予め設定され
た故障の有無を知るための時間ｔ４が経過したときに、
制御手段１２は圧力センサー１０の圧力を参照する。圧
力が閉弁指令時よりも低下していないので、制御手段１
２は電磁弁９に異常が発生したものと判断し警報を発令
する。このとき電磁弁９は同図の下段のように開状態を
維持している。

【００２６】なお、上記実施例においては電磁弁もしく
は電動弁を周期的に開弁させるタイマー回路を制御手段
に搭載している、タイマー装置を別に設けてもよい。ま
た本実施例では、凝縮水排出経路中の圧力を圧力センサ
ーで検出し、制御手段がその検出圧力値に基づいて凝縮
水排出動作か圧縮空気流出動作かを判断している。そし
て、電磁弁または電動弁を開くようにしている。この代
わりに圧力スイッチを用いてもよい。その場合は、凝縮
水排出経路中に圧力スイッチを設け、圧縮空気が流出し
たら圧力スイッチが切り替わるように設定する。この圧
力スイッチに電磁弁もしくは電動弁を連動させて閉くよ
うにする。このようにすれば、構成が簡単になる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、タイ
マーによる凝縮水排出部の弁開閉と凝縮水排出部の圧力
による弁開閉とを併用したので、周期的に凝縮水を排出
できるとともに無駄な圧縮空気の流出を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る油冷式圧縮機の一実施例の模式
図。

【図２】 図１に示した油冷式圧縮機に用いられる凝縮
水排出装置の動作を示すフローチャート。

【図３】 図１に示した油冷式圧縮機に用いられる圧力
センサー及び電磁弁の状態を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１：圧縮機本体、２：オイルセパレーター、３：オイル
セパレーターエレメント、４：調圧逆止弁、５：アフタ
ークーラー、６：ドライヤー、７：オイルクーラー、
８：凝縮水ポット、９：電磁弁、１０：圧力センサー、
１２：制御手段、１３：凝縮水処理槽、１４：吸込みフ
ィルター、１５：吸込み絞り弁、２１、２２：配管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 優和 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所産業機器グループ内 (72)発明者 戸田 正昭 静岡県清水市村松390番地 日立清水エン ジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3H003 AA00 AC02 BE07 CC00 CF00 3H029 AA01 AA11 AA12 AA21 AB01 AB02 BB01 BB12 BB35 BB37 BB44 BB45 CC09 CC12 CC22 CC42 CC44

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作動ガスの圧縮流路中に油を噴射して作動
   ガスを冷却する油冷式圧縮機に用いられる凝縮水排出装
   置において、タイマーと制御弁と圧力センサーと制御手
   段とを設け、前記制御手段は前記タイマーに予め設定し
   た時間が経過するごとに前記制御弁を開閉し、さらに前
   記圧力センサーが検出した圧力が予め設定した圧力より
   も高くなったら、前記タイマーの経過時間にかかわらず
   前記制御弁を閉じることを特徴とする凝縮水排出装置。
2. 【請求項２】作動ガスの圧縮流路中に油を噴射して作動
   ガスを冷却する油冷式圧縮機において、圧縮機本体の下
   流側に作動ガスから油を１次分離する油分離器と、この
   油分離器で油を１次分離された作動ガスを凝縮して凝縮
   水を発生するドライヤーと、このドライヤーで発生した
   凝縮水を間歇的に排出する排出手段とを備え、この排出
   手段はタイマーと制御弁と圧力センサーとを有すること
   を特徴とする油冷式圧縮機。
3. 【請求項３】前記排出手段は、前記タイマーに予め設定
   した時間ごとに前記制御弁を開閉する制御手段を有し、
   前記圧力検出手段が検出した圧力が予め設定された圧力
   よりも高くなったら前記タイマーの経過時間にかかわら
   ず前記制御弁を閉じるように前記制御手段が制御するこ
   とを特徴とする請求項２に記載の油冷式圧縮機。
4. 【請求項４】圧縮機を起動して所定時間経過するまでは
   前記制御手段が前記制御弁を強制的に開くように制御す
   ることを特徴とする請求項３に記載の油冷式圧縮機。
5. 【請求項５】前記制御弁を閉じたときから予め定めた時
   間経過したときに、前記圧力センサーが検出した圧力が
   制御弁を閉じたときの圧力以上となったら警報を発生す
   る手段を設けたことを特徴とする請求項３または４に記
   載の油冷式圧縮機。
6. 【請求項６】前記排出手段が備える制御弁を前記ドライ
   ヤーの凝縮水排出部に連結したことを特徴とする請求項
   ３ないし５のいずれか１項に記載の油冷式圧縮機。
7. 【請求項７】前記排出手段から排出された凝縮水を２次
   分離する凝縮水処理層槽に導くことを特徴とする請求項
   ３ないし５のいずれか１項に記載の油冷式圧縮機。
8. 【請求項８】前記凝縮水処理槽に親油性の油吸着材を圧
   縮材を加圧充填したことを特徴とする請求項７に記載の
   油冷式圧縮機。