JP2009180134A

JP2009180134A - 水潤滑圧縮機

Info

Publication number: JP2009180134A
Application number: JP2008019387A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yoshimura; 省二吉村; Junichiro Totsuka; 順一朗戸塚
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】
水質をタイムリーに把握し、把握された水質にかかる情報に基づいて、水質を適正な状態に調節し、配管、その他の機器が腐食するという従来の問題を回避・根治可能な水潤滑圧縮機を提供する。
【解決手段】
本発明の水潤滑圧縮機１は、圧縮機本体２の吐出口６より吐出された圧縮空気の水分を除去するドライヤ１０と、前記ドライヤ１０のドレン水排出ライン１７に設けられた、ドレン水のｐＨを測定するｐＨ測定装置１８と、水回収器８を含む空気系路に接続される主給水路３０を含む水供給ラインと、前記ｐＨ測定装置１８による測定結果に基づいて、前記水供給ラインを介して前記空気系路に水を供給する制御装置５０とを備える水潤滑圧縮機１であって、前記ｐＨ測定装置１８から前記制御装置５０に送信されたｐＨ値が許容範囲外となった場合、前記ｐＨ値が許容範囲内となるまで前記水供給ラインを介して前記空気系路に水を供給することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、水潤滑圧縮機に関するものである。

従来、水によりロータ室内の潤滑とシールを行う水潤滑圧縮機（水噴射式空気圧縮装置）では、例えば特許文献１に示すように、吐出空気をセパレータタンクに導き、吐出空気中に含まれる水を分離し、この分離した水を噴射管を介して圧縮機に注入するようになっている。この水潤滑圧縮機において、吸込空気中にアンモニア、ＳＯｘ，ＮＯｘ等のガスが含まれる場合、圧縮機に注入する水にこれらのガスが溶け込み、配管、その他の機器が腐食してしまう可能性がある。

しかしながら、従来の水潤滑圧縮機では、空気中にそれらのガスが含まれているか否かを判断されていないし、また、「腐食」の問題を回避・根治する対策もなされていなかった。
特開昭５６−９８５９１号公報

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたもので、吐出空気に含まれる水の水質をタイムリーに把握し、把握した水質にかかる情報に基づいて、水質を適正な状態に調節し、配管、その他の機器が腐食するという従来の問題を回避・根治可能な水潤滑圧縮機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明の水潤滑圧縮機は、圧縮機本体の吐出口より吐出された圧縮空気の水分を除去するドライヤと、前記ドライヤのドレン水排出ラインに設けられた、ドレン水のｐＨ値を測定するｐＨ測定装置と、空気系路に接続される水供給ラインと、前記ｐＨ測定装置による測定結果に基づいて、前記水供給ラインを介して前記空気系路に水を供給する制御装置とを備え、前記ｐＨ測定装置にて検出された前記ｐＨ値が許容範囲外となった場合、前記ｐＨ値が少なくとも許容範囲内となるまで前記水供給ラインを介して前記空気系路に水を供給するようにしたものである。

前記手段によると、圧縮機本体の吐出口より吐出された圧縮空気に含有される水分を、ドライヤにより除去し、その除去された水分のｐＨ値を測定している。空気系路に、水供給ラインから水を供給して希釈することで水のｐＨ値を許容範囲内に戻すことができる。
ドライヤで除去された水分が、ＳＯｘ，ＮＯｘを含む吸込空気中の成分を取り込んだものであり、ｐＨ値が許容範囲外となった場合でも、系内の装置に悪影響を及ぼすことはない。

具体的には、前記ｐＨ測定装置にて検出された前記ｐＨ値が許容範囲から外れるほど、水の供給量を多くすることが好ましい。この構成により、系内の水のｐＨ値を許容範囲内に早期に戻すことができ、腐食の防止効果がより確実となる。

また、前記空気系路が前記圧縮機本体の吐出側に設けられた水回収器を含み、前記ｐＨ測定装置にて検出された前記ｐＨ値が許容範囲外となった場合、前記水供給ラインを介して前記空気系路に水を供給する前に、前記水回収器内の水を所定量排出することが好ましい。この構成により、最初にｐＨ値が許容範囲外の水を排出しておくことでその後の水の供給により系内の水の置換が進み、より一層、腐食成分を希釈することができる。

さらに、前記水回収器に液面検出手段を設け、前記液面検出手段が、前記水回収器の液面が上限以上となったことを検出すると、前記水回収器の前記液面が少なくとも上限より低くなるまで水を外部に排出することが好ましい。この構成により、水の供給が過多となることを回避することができる。

さらに、前記水供給ラインからの水供給先が前記圧縮機本体の吸込口又は水回収器であることが好ましい。この構成により、吸込空気又は回収水とともに水潤滑圧縮機の空気系路内への適正な水質の水の供給ができる。

ドライヤのドレン水は、空気中に含まれる水蒸気が凝縮したものであって、ＳＯｘ，ＮＯｘが取り込まれた吸込空気中のこれらの成分の変化に敏感である。従って、本発明によれば、ドレン水のｐＨ値を測定するｐＨ測定装置により、水質を素早く正確に把握できる。

また、外部から系内に水を供給することにより、腐食成分が薄まり、腐食を防止することができる。

また、供給する水量を増加させることによりｐＨ値を許容範囲内に早期に戻すことができ、腐食の防止効果がより確実となる。

また、系内の水を先に排出し、その後、水を供給することにより、系内の水の置換が進み、より一層、腐食成分を薄める度合いを増すことができる。

また、液面検出手段が水回収器の液面を検出し、その結果による排水により、水の供給が過多になることがない。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

図１は、本発明にかかる水潤滑圧縮機１（以下、単に圧縮機１とする）を示す。この圧縮機１は、圧縮機本体２の吸込口３と連通し、吸込フィルタ４が介設された吸込流路５を有する。

また、圧縮機１は、圧縮機本体２の吐出口６と連通し、吐出口６から順に、吐出逆止弁７、水回収器８、保圧逆止弁９及びドライヤ１０が介設された吐出流路１１を有する。吐出口６と吐出逆止弁７の間には、吐出温度センサ１２が設けられている。本発明でいう空気系路とは、吸込フィルタ４より吸込口３に近い部位の吸込流路５から吐出流路１１に設けられている水回収器８（水回収器８そのものを含む）までの間である。

水回収器８の出口には、吐出圧力センサ１３が設けられている。水回収器８は、水位を検出する防波管付き水位センサ（液面検出手段）１４が設けられている。水回収器８の底面には、送水管１６が接続されている。

ドライヤ１０の圧縮空気出口は、圧縮空気の供給先に導かれている。ドライヤ１０の底面にはドレン水排出ライン１７が接続されており、ドレン水排出ライン１７は排水設備に導かれている。ドレン水排出ライン１７の途中には、ｐＨ測定装置１８が設けられている。

なお、ｐＨ測定装置１８には種々のものを適用してよい。例えば、アンチモン電極式、ガラス電極式のものなどを採用してもよい。

水回収器８の底面に接続されている送水管１６は途中で、排水をするための排水ライン１９と圧縮機本体２に水を再供給するための送水ライン２０とに分岐している。排水ライン１９は、排水用電磁弁２１を介して排水設備に導かれている。送水ライン２０には、水クーラ２２が設けられ、水クーラ２２の出口は、水フィルタ２３、本体給水電磁弁２４を介して圧縮機本体２と接続されている。水回収器８と水クーラ２２の間には、エア抜き弁２５も設けられている（このエア抜き弁２５と、それが介設され、送水ライン２０に合流する流路を省略しても良い）。また、水クーラ２２の近傍には、シロッコファン２６が設けられている。

圧縮機１は、水道などの給水元からの水を、圧縮機本体２側の各給水箇所に供給するための主給水路３０を有する。主給水路３０には、給水元から順に、逆止弁（逆止弁付きボール弁）３１、給水用電磁弁３２、ストレーナ（粗い不純物を除去するためのフィルタの一種）３３が設けられている。主給水路３０のストレーナ３３の下流では、第１給水路３４と第２給水路３５とに分岐している。第１給水路３４は、自動給水弁３６を介して、圧縮機本体２の吸込口３近傍の吸込流路５に接続されている。第２給水路３５は、逆止弁（逆止弁付きボール弁）３７を介して水回収器８と接続されている。主給水路３０から第１給水路３４へのライン又は主給水路３０から第２給水路３５へのラインは、本発明の水供給ラインを構成している。

圧縮機１は、圧縮機本体２を作動させるために、インバータ（ＩＮＶ）４０で制御されるモータ４１を備えている。

圧縮機１には、吐出温度センサ１２、吐出圧力センサ１３、防波管付き水位センサ１４、ｐＨ測定装置１８からの検出信号に基づいて排水用電磁弁２１、本体給水電磁弁２４、給水用電磁弁３２、自動給水弁３６、インバータ（ＩＮＶ）４０を制御する制御装置５０が設けられている。

次に、本発明にかかる圧縮機１の動作を説明する。圧縮機本体２は、外部から吸込フィルタ４を通過させて塵埃を除去した空気を吸込口３から吸い込み、雌雄一対のスクリュロータ（不図示）で圧縮した圧縮空気を吐出口６から吐出する。スクリュロータ（不図示）は、空気の圧縮に伴い生じる熱（いわゆる圧縮熱）や、モータ４１からの熱伝導、スクリュロータ（不図示）同士の摩擦により発熱して溶融する可能性がある。そのため、スクリュロータ（不図示）の溶融の防止（冷却）、潤滑、シールのために、水が使用されている。

圧縮機本体２の吐出口６から吐出された圧縮空気は水とともに水回収器８へと送られ、水回収器８内の水面の上限より上方から流入する。水回収器８では、重力により、圧縮空気から水が分離される。流入した圧縮空気は水回収器８内の上方に蓄積され、分離された水は水回収器８内の下方に貯留される。水回収器８から、保圧逆止弁９の設定圧力を超えた圧力の圧縮空気のみが、保圧逆止弁９を通過し、ドライヤ１０に供給される。ドライヤ１０では、供給された圧縮空気が冷却されることにより、圧縮空気に含まれる水分（飽和水蒸気）が凝縮し、圧縮空気から除去される。ドライヤ１０にて水分が除去された圧縮空気は、圧縮空気の供給先に供給される。

圧縮機１の水の流れは、大きく分けて３つある。第１の流れは、圧縮機本体２から吐出され、水回収器８に貯留した水が、送水ライン２０を通って圧縮機本体２に戻ってくる流れ及び排水ライン１９を通って排水される流れである。第２の流れは、ドライヤ１０で凝縮した水がドレン水排出ライン１７を通って、排水される流れである。第３の流れは、給水元からの水が、主給水路３０を通って、第１給水路３４から圧縮機本体２に供給される流れと第２給水路３５から水回収器８に供給される流れである。

まず、最初に第１の流れでは、水回収器８の下方に貯留された水は、水回収器８の底面に接続された送水管１６から水回収器８内の圧縮空気の圧力により送られる。水回収器８から送水ライン２０で送られた水は、水クーラ２２に到達し、シロッコファン２６により空冷され、水フィルタ２３にて微細な不純物が取り除かれた後、圧縮機本体２の圧縮空間（圧縮機本体２が雌雄一対のスクリュロータ（不図示）が噛み合って構成されるスクリュ圧縮機１である場合、そのスクリュロータ（不図示）とケーシング（不図示）とで形成される空間）等に供給される。また、水回収器８で貯留された水は、所定の水位を超えると、底面に接続された送水管１６から分岐した排水ライン１９を通って排水される。

次に、第２の流れでは、ドライヤ１０で凝縮し、ドライヤ１０下方に貯留された水は、ドライヤ１０下方の出口から排水され、ドレン水排出ライン１７の途中に設けられたｐＨ測定装置１８で、ドレン水のｐＨ値の測定がされ、ｐＨ測定装置１８を出たドレン水は、排水設備へと導かれる。

次に、第３の流れでは、給水元からの水は、主給水路３０に設けられたストレーナ３３で不純物が除去され、第１給水路３４から圧縮機本体２に供給される。また、主給水路３０から第２給水路３５を通り水回収器８に供給された水も、最終的には、上述した送水ライン２０を通って圧縮機本体２に送られる。

次に、前記制御装置５０による水質の調整、水回収器８の水位制御、圧縮機本体２の回転数制御について説明する。

ドライヤ１０のドレン水は、空気中に含まれる水蒸気が凝縮し、ＳＯｘ，ＮＯｘが取り込まれているが、このドレン水の水質は、ｐＨ測定装置１８により、素早く正確に把握できる。ｐＨ測定装置１８で測定された結果は、制御装置５０に送信される。制御装置５０は、ｐＨ測定値に基づいて給水用電磁弁３２を制御し、水質を調整する。

図２に示すように、系内に供給される水の量は、単位時間あたり（時間Ｔ１＋Ｔ２）ごとに、給水用電磁弁３２が開いている時間Ｔ１と閉まっている時間Ｔ２の比を変えることにより調整される。図３に示すように、ｐＨ値が許容範囲以内では、Ｔ１は０とし、許容範囲から外れるほど、Ｔ１／Ｔ２の値を大きくしていく。Ｔ１／Ｔ２の値が大きいほど、腐食成分が希釈される度合いが増し、外部から系内に供給する水量を増加させることによりｐＨ値を許容範囲内に早期に戻すことができ、腐食の防止効果がより確実となる。なお、給水用電磁弁３２が開弁される間には、排水用電磁弁２１は閉弁される。ｐＨ測定装置１８にて検出されたｐＨ値が許容範囲外となった場合は、排水用電磁弁２１を開弁して、先に水を液面下限まで排出しておき、その後の水の供給により系内の水の置換を促進させ、より一層、腐食成分を希釈することができる。

なお、ｐＨ測定装置１８にて検出されたｐＨ値が許容範囲外となった場合、そのｐＨ値が少なくとも許容範囲内となるまで水供給ラインを介して空気系路に水を供給すればよいので、許容範囲外であったｐＨ値が許容範囲内に戻ったことを以って、すぐにＴ１を０としてよい。ただし、給水用電磁弁３２や排水用電磁弁２１の安定的な動作（いわゆるチャタリングの回避）のためには、許容範囲外であったｐＨ値が許容範囲内に戻ってから、すぐにＴ１を０とするのではなく、その状態を所定時間経過するまではＴ１を０より大の値に維持することも好ましい。

図４に示すように、ｐＨ測定装置１８にて検出されたｐＨ値が上述の「許容範囲」を超えて、「第２の許容範囲」外に達した場合には、水回収器７にいわゆるｐＨ調整剤が注入されてもよい。ｐＨ調整剤には例えば、水酸化カルシウム（化学式Ca(OH)₂）などが用いられることが望ましい。ｐＨ調整剤を注入可能なようにｐＨ調整剤槽６０を設けてもよい。

水回収器８に設けられた水位センサ１４は、液面が予め設定された上限高さ以上になったこと、または予め設定された下限高さ以下になったことを検出し、相応の信号が制御装置５０に向けて発信される。制御装置５０はそれらの信号を受け、液面がある上限高さ以上になると、給水用電磁弁３２を閉弁するとともに排水用電磁弁２１を開弁して、水回収器８の内部の水を水回収器８の外部に排出する。そして、液面が上限より低くなったことを以って、排水用電磁弁２１を閉弁し、給水用電磁弁３２を開弁する。なお、やはり、給水用電磁弁３２や排水用電磁弁２１の安定的な動作（いわゆるチャタリングの回避）のためには、液面が上限より低くなったことを以って直ぐ、排水を停止するのではなく、所定時間、排水を継続することが好ましい。また、液面がある下限高さ以下になると、給水用電磁弁３２を開弁するとともに排水用電磁弁２１を閉弁して、水回収器８の内部に水を供給する。水位センサ１４が水回収器８の液面を検出し、その結果に基づいて排水するので、水の供給が過多になることはない。

吐出圧力センサ１３は、圧縮機本体２の吐出圧力値Ｐｄを水回収器８の出口で計測している。制御装置５０は、その吐出圧力センサ１３から、吐出圧力値Ｐｄを示す信号を受信している。制御装置５０は、吐出圧力値Ｐｄと予め設定された（図示されない入力手段によって制御装置５０に入力・設定された）設定圧力値とに基づいて、吐出圧力値Ｐｄが設定圧力値に近づくように圧縮機本体２の回転数を制御している。具体的には、圧縮機本体２の吐出圧力は、圧縮機本体２のスクリュロータ（不図示）の回転数と連動しているため、圧縮機本体２のスクリュロータ（不図示）の駆動源であるモータ４１、ひいてはインバータ制御器（ＩＮＶ）４０に対し、所定の回転数にて圧縮機本体２が回転するように制御信号を出力している。

圧縮機本体２の吐出口６の近傍の吐出流路１１には、吐出温度センサ１２が設けられている。その吐出温度センサ１２から、吐出温度値ｔｄを示す信号を制御装置５０が受信する。制御装置５０は本体給水電磁弁２４を開弁可能である。本体給水電磁弁２４が開弁されている時には水回収器８の内部下方に貯留されている水は、水クーラ２２（シロッコファン２６にて空冷）にて冷却され、圧縮機本体２の圧縮空間等に供給される。なお、吐出温度値ｔｄを示す信号が予め設定された上限吐出温度値ｔｄ＿ｈを超えた場合に、圧縮機本体２の圧縮空間等に供給する水の量を増すために、自動給水弁３６を開弁して、圧縮機本体２の吸込口３から水を供給するように構成してもよい。

本発明にかかる水潤滑圧縮機の各装置の接続を示す。単位時間（時間Ｔ１＋Ｔ２）当たりの給水用電磁弁の開弁時間Ｔ１及び閉弁時間Ｔ２を示す。許容範囲について、開弁時間Ｔ１／閉弁時間Ｔ２とｐＨ値との関係を示す。第２の許容範囲について、開弁時間Ｔ１／閉弁時間Ｔ２とｐＨ値との関係を示す。

符号の説明

１圧縮機
２圧縮機本体
３吸込口
４吸込フィルタ
５吸込流路
６吐出口
７吐出逆止弁
８水回収器
９保圧逆止弁
１０ドライヤ
１１吐出流路
１２吐出温度センサ
１３吐出圧力センサ
１４水位センサ
１６送水管
１７ドレン水排出ライン
１８ｐＨ測定装置
１９排水ライン
２０送水ライン
２１排水用電磁弁
２２水クーラ
２３水フィルタ
２４本体給水電磁弁
２５エア抜き弁
２６シロッコファン
３０主給水路
３１逆止弁
３２給水用電磁弁
３３ストレーナ
３４第１給水路
３５第２給水路
３６自動給水弁
３７逆止弁
４０インバータ
４１モータ
５０制御装置
６０ｐＨ調整剤槽

Claims

圧縮機本体の吐出口より吐出された圧縮空気の水分を除去するドライヤと、
前記ドライヤのドレン水排出ラインに設けられた、ドレン水のｐＨ値を測定するｐＨ測定装置と、
空気系路に接続される水供給ラインと、
前記ｐＨ測定装置による測定結果に基づいて、前記水供給ラインを介して前記空気系路に水を供給する制御装置とを備え、
前記ｐＨ測定装置にて検出された前記ｐＨ値が許容範囲外となった場合、前記ｐＨ値が少なくとも許容範囲内となるまで前記水供給ラインを介して前記空気系路に水を供給することを特徴とする水潤滑圧縮機。
前記ｐＨ測定装置にて検出された前記ｐＨ値が許容範囲から外れるほど、水の供給量を多くすることを特徴とする請求項１に記載の水潤滑圧縮機。
前記空気系路が前記圧縮機本体の吐出側に設けられた水回収器を含み、
前記ｐＨ測定装置にて検出された前記ｐＨ値が許容範囲外となった場合、前記水供給ラインを介して前記空気系路に水を供給する前に、前記水回収器内の水を所定量排出することを特徴とする請求項１又は２に記載の水潤滑圧縮機。
前記水回収器に液面検出手段を設け、前記液面検出手段が、前記水回収器の液面が上限以上となったことを検出すると、前記水回収器の前記液面が少なくとも上限より低くなるまで水を外部に排出することを特徴とする請求項３に記載の水潤滑圧縮機。