JP2010084736A - 空気圧縮機のドレン排出方法及びドレン排出機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレン発生量の変化に対応しドレンを効率よく排出する空気圧縮機のドレン排出方法の提供。
【解決手段】吸入空気の温度又は温度及び湿度の変化と圧縮機のフルロード運転における単位時間当たりのドレンの発生量の変化との対応関係及び前記ドレン排出弁５の単位時間当たりのドレン排出量を予め求め，圧縮機１０の運転時吸入空気の温度をセンサ７で実測し，フルロード運転時間を計測且つ積算し，前記対応関係に基づき実側された温度等と，フルロード運転の積算時間と，前記単位時間当たりの，ドレン発生量及びドレン排出量から圧縮機のフルロード運転の積算時間において発生するドレン発生量と，ドレン排出弁５の１回の開閉動作に伴うドレン排出量とを算出し，ドレンの発生量と排出量とを一致させるドレン排出弁５の作動間隔や開放時間などの動作パターンを求め，求められた動作パターンに従ってドレン排出弁５の動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は，空気圧縮機のドレン排出方法及びドレン排出機構に関し，より詳細には，圧縮機本体によって得た圧縮空気を消費側に供給する前に冷却する冷却手段を備えた空気圧縮機において，前記冷却手段による冷却の際に発生したドレンを，圧縮空気の供給系外に排出する空気圧縮機におけるドレンの排出方法及び排出装置に関する。

空気を圧縮する圧縮機本体を備えた圧縮機では，前記圧縮機本体によって空気を圧縮する際に圧縮熱が生じ，該圧縮機本体より吐出された圧縮空気の温度が上昇しているが，圧縮空気の露点温度も高いことから冷却されると結露してドレンが発生しやすく，圧縮機本体から吐出されたままの圧縮空気を消費側へ供給すると，供給配管内で圧縮空気が冷却されてドレンが発生し，このドレンによって空圧機器が故障するおそれがあった。このことから，消費側に供給する全ての圧縮空気を予め冷却し，この冷却により圧縮空気中の水蒸気を凝結させてドレンを発生させると共に除去することで，消費側に冷却され，かつ，含有水分量の少ない圧縮空気を供給することが行われている。

一例として，油冷式スクリュ圧縮機１を例にとり説明すると，この油冷式スクリュ圧縮機１は，シリンダ内に２本のスクリュロータを噛み合い回転可能に配置すると共に，該シリンダ内に潤滑油を導入して圧縮作用空間の密封や冷却，潤滑を行う圧縮機本体１０を備えたもので，この圧縮機本体１０を駆動するエンジンやモータ等の駆動源６０を備えると共に，前記圧縮機本体１０より潤滑油と共に吐出された圧縮気体を導入してこの圧縮空気と潤滑油とに分離するレシーバタンク７０を備えており，レシーバタンク７０で潤滑油と分離された圧縮空気を，空気作業機等が接続された消費側に供給することができるよう，レシーバタンク内の圧縮空気を供給するための供給回路８１が設けられている。

そして，この供給回路８１中に，レシーバタンク７０からの圧縮空気を冷却するアフタクーラ２２やドライヤ２３等の冷却手段を設けると共に，この冷却手段によって発生したドレンを供給系外に排出するためのドレン排出弁５を備えている（図７，図８参照）。

このようなドレン排出機構としては，例えばフロート式のドレントラップを設け，ドレンが所定量溜まることによりフロートが浮上すると，ドレン排出口が開いてドレンの排出を行うという，機械的な制御方法によってドレンの排出タイミングや排出時間を制御することも行われている。

しかし，このような機械的な制御方法による場合，フロートと開閉弁のリンク機構等に経年使用によるゴミの付着や腐蝕（錆の発生）等が生じると，作動不良が発生して動作の信頼性が低下する場合がある。

そのため，このような機械的な制御に代え，ドレンの排出路に電磁弁を設け，この電磁弁の開閉を電気的に制御することによりドレンの排出制御を行うことも提案されている。

このようなドレン排出方法の一例として，空気圧縮機の運転時間をカウントして積算する積算カウンタを設け，この積算カウンタによってカウントされた積算時間が設定値に達すると，ドレンの排出を行うドレン排出弁を一定時間開放するように構成したものが提案されている（特許文献１参照）。

また，別の例としては，タイマにより予め設定した設定時間が経過する毎に，ドレンの排出流路に設けた制御弁を開放してドレン排出弁を開閉すると共に，ドレン排出弁の二次側に設けた圧力センサが設定圧力以上の圧力を検知したとき，タイマの経過時間にかかわらずドレン排出弁を閉じるように構成したものが提案されている（特許文献２参照）。

この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
特開平１１−３５１４９７号公報 特開２００３−９７４４４号公報

以上で説明した従来技術中，特許文献１として紹介したドレン排出方法にあっては，空気圧縮機の積算運転時間をカウントして，積算時間が設定時間に達するとドレンを排出する開閉弁（電磁弁）を開放するような構成としたものであるために，フロートのような機械的な制御方法によって排出タイミングを制御する場合のように，リンク機構等の経年劣化等に伴う作動不良が生じるといった問題が解消される。

しかし，圧縮空気の冷却により生じるドレン発生量は，圧縮機本体に吸入される外気量の増加，吸入する外気温度や湿度の上昇に伴い増加し，圧縮機本体に吸入される外気量の減少，吸入する外気温度や湿度の低下に伴い減少する。

前述した特許文献１に記載の構成にあっては，一定の回転速度で圧縮機本体が運転され，圧縮機本体の吸入口の開閉によって容量制御が行われる空気圧縮機にあっては，圧縮機本体に対する外気の吸入量は，空気圧縮機のフルロード運転時間に比例することから，空気圧縮機の積算運転時間をカウントして，積算運転時間が一定時間となったときにドレンを排出することで，圧縮機本体に対する吸入空気量が一定となる毎にドレンを排出して吸入空気量の変化に伴うドレン発生量の変化に対しては対応し得るものとなっている。

しかし，圧縮機本体に対する吸入空気量が一定となる毎にドレンを排出した場合であっても，吸入空気の温度や湿度が変化すればドレン発生量は変化する。

そのために，特許文献１に記載の発明にあっては，このようなドレン発生量の変化に対応し得るものとはなっておらず，予定したドレン発生量に対し，実際のドレン発生量が多い場合にはドレン排出弁の１回の開閉動作によって発生したドレンの全量を排出できず，この場合には，消費側に供給される圧縮空気中にドレンが混入することとなる。

また，逆に予定したドレン発生量に対して実際のドレン発生量が少ない場合には，ドレンの排出が完了した後においても開閉弁が開放された状態に維持され，これにより圧縮空気が排出されて，レシーバタンク内の圧力低下や，このような圧力低下を補うためにフルロード運転が行われる等，不要な動力の消費が行われる。

以上のように構成された特許文献１に記載のドレン排出機構に対し，特許文献２に記載のドレン排出機構にあっては，ドレンの排出が完了して排水経路中に圧縮空気が導入されると排出経路中の圧力が上昇する点に着目し，開閉弁の二次側圧力の上昇を圧力センサによって検出して，このような圧力上昇が生じた場合にタイマの経過時間に拘わらず開閉弁を閉じることとしていることから，圧縮空気の大量放出に伴う大幅な圧力低下を解消し得るものとなっている。

しかし，上記構成において，開閉弁の閉動作は，開閉弁の二次側圧力が所定圧力以上に上昇した後，すなわち圧縮空気の排出が行われて初めて行われるこから，少なからず圧縮空気の放出と，これに伴う圧力低下が生じることとなる。

また，特許文献２に記載の構成にあっては，ドレンの発生量が予定した量よりも少ない場合には前述した機能を発揮するものの，圧力センサが開閉弁の二次側圧力の上昇を検知しない場合には，タイマによる設定時間で開閉弁が閉ざされることとなるために，予定したドレン発生量に対して実際のドレン発生量が上回っている場合には，開閉弁の１回の開閉によってドレンを全量排出することができず，このように排出されずに残ったドレンが蓄積されてやがて圧縮空気と共に消費側に導入されることとなる。

そこで，本発明は，上記従来技術における欠点を解消するためになされたものであり，圧縮機本体に対する外気の導入量の変化のみならず，空気圧縮機の運転環境の変化に伴うドレンの発生量変化に対応して，ドレンの効率的な排出を行うことができると共に，圧縮空気の排出に伴う圧力降下に伴って生じるエネルギー損失や，ドレンの排出不足に伴い圧縮空気と共にドレンが消費側に導入されることを好適に防止することができる空気圧縮機のドレン排出方法及びドレン排出機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明の空気圧縮機１のドレン排出方法は，圧縮機本体１０より吐出された圧縮空気を消費側に供給する前に冷却する冷却手段２２を備え，ドレン排出弁５の開閉動作を繰り返すことによって前記冷却手段２２で発生したドレンを排出する空気圧縮機のドレン排出方法において，
吸入空気の温度又は温度及び湿度の変化と前記空気圧縮機１のフルロード運転における単位時間当たりのドレン発生量の変化との対応関係，及び前記ドレン排出弁５の単位時間当たりのドレン排出量を予め求めておき，
吸入空気の温度又は温度及び湿度を実測すると共に，前記空気圧縮機のフルロード運転時間を計測且つ積算し，前記対応関係に基づいて，該実測された温度又は温度及び湿度と，フルロード運転の積算時間と，前記単位時間当たりのドレン発生量及び前記単位時間当たりのドレン排出量から，前記空気圧縮機のフルロード運転の積算時間において発生するドレンの発生量と，前記ドレン排出弁５の１回の開閉動作に伴うドレン排出量とを算出し，前記ドレン発生量と前記ドレン排出量とを一致させる前記ドレン排出弁の動作パターンを求め，
得られた動作パターンに従って前記ドレン排出弁５の動作を制御することを特徴とする（請求項１）。

上記構成のドレン排出方法において，前記ドレン排出弁５の開放時間を予め設定された一定の開放時間として，前記ドレン排出弁５の各回毎の開閉動作に伴うドレン排出量を定量化すると共に，
前記対応関係に基づいて，前記実測された温度又は温度及び湿度において前記定量化されたドレン排出量に一致ないし対応するドレンを発生させるフルロード運転の積算時間を算出し，
空気圧縮機１のフルロード運転時間を計測して，その積算時間が，前記算出された積算時間となる毎に，前記ドレン排出弁５に１回の開閉動作を行わせるものとすることができる（請求項２）。

また，別の方法としては，前記ドレン排出弁５の開閉動作を，前記空気圧縮機のフルロード運転が予め設定された一定時間の設定積算時間となる毎に行うと共に，
前記対応関係に基づいて，前記実測された温度又は温度及び湿度において前記設定積算時間で空気圧縮機をフルロード運転した際に発生するドレン発生量に一致ないし対応した前記ドレン排出弁５の開放時間を算出し，前記算出された開放時間で前記ドレン排出弁５を開閉制御するものとしても良い（請求項３）。

また，本発明の空気圧縮機１のドレン排出機構は，圧縮機本体１０より吐出された圧縮空気を消費側に供給する前に冷却する冷却手段２２を備え，開閉動作を繰り返すドレン排出弁５によって前記冷却手段２２で発生したドレンを排出する空気圧縮機１において，
前記圧縮機本体１０の吸入空気温度又は温度及び湿度を測定するセンサ（７及び／又は８）と，
前記センサ（７及び／又は８）の検知信号に従って前記ドレン排出弁５の開閉動作を制御する制御手段３０を備え，
前記制御手段３０が，
前記空気圧縮機１のフルロード運転時間を積算する計測部３３と，
吸入空気の温度又は温度及び湿度の変化と前記空気圧縮機１のフルロード運転における単位時間当たりのドレン発生量の変化との対応関係，及び前記ドレン排出弁５の単位時間当たりのドレン排出量に基づいて予め求められた前記ドレン排出弁５の動作パターンを規定する関係式を記憶する記憶部３２と，
前記センサ（７及び／又は８）によって検出された吸入空気の温度又は温度及び湿度と，前記記憶部３２に記憶された前記関係式に基づいて，前記空気圧縮機１のフルロード運転の積算時間において発生するドレンの発生量と，前記ドレン排出弁５の１回の開閉動作に伴うドレン排出量とを一致させる前記ドレン排出弁の動作パターンを特定する演算処理部３４と，
前記演算処理部３４によって特定された動作パターンに従って前記ドレン排出弁５の動作を制御する動作制御部３５を備えることを特徴とする（請求項４）。

上記構成のドレン排出機構において，前記記憶部３２が，一定時間に設定された前記ドレン排出弁５の開放時間を設定開放時間として記憶すると共に，前記関係式として，温度又は温度及び湿度の変化と，前記設定開放時間によって特定されるドレン排出量に対応したドレンを発生させるフルロード運転の積算時間の変化との対応関係を規定した関係式を記憶し，
前記演算処理部３４が，前記センサ（７及び／又は８）によって検出された吸入空気の温度又は温度及び湿度と，前記記憶部３２に記憶された前記関係式に基づいて，前記設定開放時間によって特定されるドレン排出量に一致ないし対応したドレンを発生させる前記フルロード運転の積算時間を算出すると共に，
前記演算処理部３４が算出した前記フルロード運転の積算時間を前記計測部３３が計測する毎に，前記動作制御部３５が，前記ドレン排出弁５を開閉するものとして構成することができる（請求項５）。

また，上記ドレン排出機構の別の構成としては，前記記憶部３２が，予め一定時間に設定されたフルロード運転の積算時間である設定積算時間を記憶すると共に，前記関係式として，温度又は温度及び湿度の変化と，前記設定積算時間のフルロード運転におけるドレン発生量に対応した前記ドレン排出弁５の開放時間の変化との対応関係を規定した関係式を記憶し，
前記演算処理部３４が，前記センサ（７及び／又は８）によって検出された吸入空気の温度又は温度及び湿度と，前記記憶部３２に記憶された前記関係式に基づいて，前記ドレン排出弁５の開放時間を算出すると共に，
前記計測部３３が前記設定積算時間のフルロード運転を計測する毎に，前記動作制御部３５が，前記演算処理部３４が算出した開放時間に従って前記ドレン排出弁を開閉制御するように構成することができる（請求項６）。

なお，前記制御装置３０には更に，消費側に供給される圧縮空気の圧力を検知する圧力センサ６からの検知信号を受信して，前記圧縮機本体１０の吸気口１１に設けた吸入弁４０の開閉動作を制御する，容量制御部３１を設け，前記計測部３３が前記容量制御部３１による前記吸入弁４０の開放信号を受信して当該空気圧縮機のフルロード運転時間を計測するように構成することもできる（請求項７）。

以上説明した本発明の構成により，本発明の空気圧縮機１のドレン排出方法及びドレン排出機構によれば，以下の顕著な効果を得ることができた。

吸入空気の温度の変化と前記空気圧縮機１のフルロード運転における単位時間当たりのドレン発生量の変化との対応関係，及び前記ドレン排出弁１の単位時間当たりのドレン排出量を予め求めておき，この対応関係に基づく関係式等により，実測された吸入空気の温度と，フルロード運転の積算時間と，前記単位時間当たりのドレン発生量及び前記単位時間当たりのドレン排出量から，前記空気圧縮機のフルロード運転の積算時間において発生するドレンの発生量と，前記ドレン排出弁５の１回の開閉動作に伴うドレン排出量とを算出し，前記ドレン発生量と前記ドレン排出量とを一致させる，前記ドレン排出弁５の動作パターンに基づいてドレン排出弁５の各回の開閉制御を行うものとしたことから，このようにして求められるドレン発生量は，圧縮機本体１の吸入空気量の変化のみならず，吸入空気の温度の変化に基づくドレン発生量の変化をも反映させることができた。

その結果，実際のドレン発生量と，ドレン排出弁５の１回の開閉動作によって行われるドレン排出量とが一致し，消費側に対してドレンが導入されることや，ドレンの排出時に圧縮空気が放出されることによるレシーバタンク７０の圧力低下等の発生を好適に防止することができた。

特に，吸入空気の温度のみならず，温度，湿度の双方を共に考慮した制御を行う場合には，ドレンの発生量と排出量を極めて高い精度で一致させることができ，消費側に対するドレンの導入や，圧縮空気の不要な放出を略完全に防止することができた。

このようなドレンの排出を，ドレン排出弁５の開放時間を一定時間として行うと共に，ドレン排出弁５の作動間隔を前記対応関係に基づいて可変として行うことで，又は，ドレン排出弁５の作動間隔を一定とし，ドレン排出弁５の開放時間を可変とすることにより行うことで，ドレンの発生量とドレン排出量とを一致させる制御を比較的容易に行うことができた。

なお，前記ドレン排出機構を実現する制御装置３０に，圧縮機本体１０の吸入弁４０の開閉制御を行う容量制御部３１を設ける場合には，空気圧縮機１のフルロード運転の積時間をカウントする計測部３３が，この容量制御部３１の動作，例えば吸入弁４０を開閉制御するための制御信号の出力時間等をカウントすることにより，容易に空気圧縮機１のフルロード運転の積算時間をカウントすることができる等の利点がある。

次に，添付図面を参照しながら本発明の実施例を以下説明する。

〔実施例１〕
全体構造
本発明のドレン排出装置を備えた油冷式スクリュ圧縮機１の一例を，図１を参照して説明すると，この油冷式スクリュ圧縮機１は，構成機器を防音箱等の筺体３内に収容して構成したもので，この筺体３内に潤滑油と共に空気を圧縮する油冷式のスクリュ圧縮機である圧縮機本体１０，この圧縮機本体１０を駆動するモータ６０，及び前記圧縮機本体１０より潤滑油と共に吐出された圧縮空気を導入して，圧縮空気と潤滑油とに分離するレシーバタンク７０を備えている。

この圧縮機本体１０の吸気口１１には，前記圧縮機本体１０の吸気口１１を開閉制御する吸入弁４０と，この吸入弁４０の一次側に取り付けられたエアフィルタ４１が設けられていると共に，吸入弁４０の閉弁受圧室とレシーバタンク７０間を連通する吸入制御回路８４を設け，吸入弁４０に対して作動圧力としてレシーバタンク７０内の圧力を導入可能と成すと共に，この吸入制御回路８４中に吸入弁制御用電磁弁４を設け，この吸入弁制御用電磁弁４の開閉によって吸入弁４０の動作を制御することができるように構成している。

圧縮機本体１０の吐出口１２には，前述のレシーバタンク７０が連通され，圧縮機本体１０より潤滑油と共に吐出された圧縮空気がレシーバタンク７０内に導入されるように構成されている。

このレシーバタンク７０内で潤滑油より分離された圧縮空気は，該レシーバタンク７０に逆止弁５０を介して連通された供給回路８１を介して図示せざる消費側に供給されると共に，レシーバタンク７０で回収された潤滑油は，給油回路８２を介して圧縮機本体１０の給油口１３に供給可能に構成されている。

この給油回路８２には，潤滑油を冷却するオイルクーラ２１が設けられており，オイルクーラ２１を通過して冷却された潤滑油が再度，圧縮作用空間内に導入されて，圧縮機本体１０の潤滑，冷却及び圧縮作用空間の密封に使用される。

レシーバタンク７０内の圧縮空気を消費側に供給する供給回路８１中には，アフタクーラ２２やドライヤ２３等の圧縮空気の冷却手段を設けている。

そして，このドライヤ２３を介して前記供給回路８１より分岐されたドレン排出回路８３中に，電磁弁であるドレン排出弁５を設け，このドレン排出弁５の開閉によって，ドライヤ２３内に溜まったドレンの排出開始，停止を制御できるように構成している。

供給回路８１には，更に供給回路８１内の圧力，すなわち消費側に供給される圧縮空気の圧力を検知する圧力センサ６が設けられ，図示の実施形態にあっては，この圧力センサ６を前述のアフタクーラ２２と逆止弁５０の間における供給回路８１中に設けている。

図１中，３ａは，前記筺体３内に外気を導入するための吸気口であり，この吸気口３ａの形成位置に温度センサである外気温センサ７を設け，筺体３内に導入される外気の温度を測定することができるよう構成されている。

なお，この外気温センサ７は，前記吸気口３ａから圧縮機本体１０の吸気口１１に至る空気流路のいずれの位置に設けても良い。

更に，図１中，３０は制御装置であり，この制御装置３０は，前述した外気温センサ７によって検出された外気温，及び圧力センサ６によって検出された圧力を受信し，予め設定されたプログラムに従って吸入弁制御用電磁弁４，及びドレン排出弁５に対して制御信号を出力する電子制御装置であり，前記各センサ６，７の検知信号に従って，吸入弁制御用電磁弁４，及びドレン排出弁５を以下のように制御することにより，容量制御及びドレン排出制御を行う。

容量制御
制御装置３０は，圧力センサ６より受信した検知信号に基づいて，以下のように吸入弁制御用電磁弁４を制御することにより，空気圧縮機１の運転状態を，圧縮機本体１０の吸気口１１を閉じたアンロード運転と，圧縮機本体１０の吸気口１１を開放したフルロード運転とを切り換える容量制御を行う。

このような容量制御は，制御装置３０に予め記憶されたプログラムの実行によって実現される容量制御部３１（図２参照）により行われ，この容量制御部３１は，圧力センサの検出値が予め設定されたアンロード開始圧力（例えば０．７MPa）に達していない状態において，制御信号の出力又は出力停止により吸入弁制御用電磁弁４を閉塞した状態とする。

これにより，吸入弁４０の閉弁受圧室に対してレシーバタンク７０内の圧縮空気は導入されていない状態にあり，吸入弁４０が開放して圧縮機本体１０はフルロード運転となる。

一方，圧力センサ６の検知信号により，逆止弁５０の二次側圧力がアンロード開始圧力に達したことを判断すると，制御装置３０は，制御信号の出力又は出力停止によって吸入弁制御用電磁弁４を開放する。

これにより，吸入弁４０の閉弁受圧室に対してレシーバタンク７０内の圧縮空気が導入されて吸入弁４０が閉じ，圧縮機本体１０はアンロード運転に移行して，圧力センサ６の検出値がフルロード開始圧力(例えば０．６MPa)に低下するまでは吸入弁制御用電磁弁４の開放状態を維持する。これにより吸入弁４０は閉塞された状態を維持し，圧縮機本体１０はアンロード運転を継続する。

一方，消費側における圧縮空気の消費によりレシーバタンク７０内の圧力が低下して，圧力センサ６によって検出された逆止弁の二次側圧力がフルロード開始圧力(例えば０．６MPa)以下に低下すると，制御装置３０の容量制御部３１は，吸入弁制御用電磁弁４を閉塞し，これにより吸入弁４０は開放された状態となり，圧縮機本体１０はフルロード運転に移行して，レシーバタンク７０内の圧力を上昇させる。

このような動作を繰り返し，制御装置３０の容量制御部３１は，消費側に供給される圧縮空気の圧力が，常に一定範囲の圧力となるように容量制御を行う。

なお，上記の例では，吸入弁４０として閉弁受圧型のものを採用し，レシーバタンク７０と吸入弁４０の閉弁受圧室間を連通する吸入制御回路８４中に吸入弁制御用電磁弁４を設けて前記制御装置３０にこの吸入弁制御用電磁弁４を制御させるものとして説明したが，例えば，吸入弁４０自体を電気信号の入力によって開閉制御可能なものとする場合には，この吸入弁４０を制御装置３０の容量制御部３１が直接開閉制御するものとして構成しても良く，容量制御を実現するための構成は，図１に示す構成に限定されない。

ドレン排出制御
前述した制御装置３０は，前述の容量制御の他，ドレン排出弁５を開閉して行うドレン排出制御を可能とする構成を備えている。

このようなドレン排出制御を可能とするために，前述の制御装置３０は，図２に示すように記憶部３２と，該記憶部３２に予め記憶されたプログラムを実行することにより実現される，計測部３３，演算処理部３４，及びドレン排出弁５の動作を制御する動作制御部３５を備える。

このうち，前述の記憶部３２は，動作プログラムの他，外気温センサ７によって検出される外気温の変化に対応して，ドレン排出弁５の動作タイミングの変化を求めるための関係式が記憶されている。

この関係式は，本発明によるドレン排出制御方法の対象とする空気圧縮機１において，例えば吸入空気の温度を変化させた実測を行い，前記圧縮機本体１０に導入される吸入空気の温度の変化と前記空気圧縮機１の単位時間当たりのフルロード運転によって冷却手段２２で発生するドレンの発生量の変化との対応関係を求め，及びドレン排出弁５の単位時間当たりのドレン排出量を実測により求め，これらの実測値に基づいて，吸入空気の温度を特定すると，ドレン発生量とドレン排出量を一致させることができる前記ドレン排出弁の動作パターンを算出することができるものを記憶する。

一例として，図４に示すようにドレン排出弁５の１回の開閉動作における開放時間を予め設定された一定時間（設定開放時間）ｙとし，ドレン排出弁の１回の開閉動作に伴うドレン排出量を定量化すると共に，この定量化されたドレン排出量に対応するドレン発生量となるフルロード運転の積算時間毎にドレン排出弁５の開閉動作を行う本実施例にあっては，図３に示すように外気温が高くなるに従い，定量化されたドレン排出量に対応するドレン発生量となるフルロード運転の積算時間（従ってドレン排出弁５の作動間隔）は減少し，逆に外気温が低くなると積算時間（従ってドレン排出弁５の作動間隔）は増大する。

このような対応関係に基づいて，吸入空気の温度が特定されると，前記定量化されたドレン排出量に対応するドレン発生量を得るために必要なフルロード運転の積算時間ｘ１，ｘ2が得られる関係式を記憶させる。

前述の計測部３３は，空気圧縮機１のフルロード運転時間を積算してカウントするものであり，既知のタイマ等によって構成される。

制御装置３０が前述の容量制御部３１を備えた本実施例にあっては，一例としてこの計測部３３は，空気圧縮機１の運転中，容量制御部３１によって圧縮機本体１０の吸気口１１が開放されたフルロード運転の状態にある時間をカウントする（吸気口１１が閉じたアンロード運転状態にある時間をカウントから外す）ことによりフルロード運転の積算時間をカウントするものであり，例えば，図１に示す実施例において，吸入弁４０が受圧閉弁型の吸入弁であり，かつ，吸入弁制御用電磁弁４が常時開（ノーマリオープン）型である場合には，制御装置３０の容量制御部３１が，吸入弁制御用電磁弁４に対して制御信号の出力（作動電圧の印加）している時間を積算してカウントすることにより，容易に空気圧縮機のフルロード運転の積算時間のカウント行うことができる。

前述の演算処理部３４は，空気圧縮機１の吸気口３ａに設けた外気温センサ７が検知した外気温に従い，前述の記憶部３２に記憶された関係式に基づいて，前記設定開放時間ｙにおけるドレン排出量に対応したドレンを発生させるフルロード運転の積算時間ｘ１，ｘ2を算出する。

前述の動作制御部３５は，ドレン排出弁５の開閉動作を制御するもので，前述した計測部３３によってカウントされたフルロード運転の積算時間が，演算処理部３４が関係式に基づいて算出した積算時間に達すると，ドレン排出弁５を前記設定開放時間ｙに従って１回開閉動作させる。

このドレン排出弁５の１回の開閉動作の終了によって，前述の計測部３３は，カウントをリセットし，再度，空気圧縮機１のフルロード運転時間の積算を開始し，各部が前述した動作を繰り返して，関係式によって特定される所定の対応関係に従った所定の動作パターン（積算時間ｘ１，ｘ2）で，ドレン排出弁５の開閉制御が行われ，ドレンは間欠的に排出される。

その結果，空気圧縮機の作動中に，何らかの原因によって外気温度が低下した場合，動作制御部３５は，図４に示すように当初，計測部３３がフルロード運転の積算時間ｘ１をカウントすることにより行っていたドレン排出弁の１回の開閉動作を，延長された積算時間ｘ2をカウントしたときに行い，ドレン排出弁５の作動間隔を可変とする。

動作及び作用
以上のように構成されたドレン排出機構を備えた空気圧縮機１を運転すると，筐体３の吸気口３ａから機内に外気を取り込み，圧縮機本体１０は機内の空気を吸い込んで圧縮する。

圧縮機本体１０から吐出された圧縮空気は，レシーバタンク７０及びセパレータ７１で含有する潤滑油を分離する。そして，冷却手段であるアフタクーラ２２及びドライヤ２３で冷却されて圧縮空気中の水蒸気が凝結してドレンが発生し，アフタクーラ２２で発生したドレンは圧縮空気と共にドライヤ２３に送られて，ドライヤ２３のドレン貯留部に一時的に貯留される。

このドライヤ２３のドレン貯留部に貯留されたドレンは，制御装置３０からの開閉信号に基づいて開閉制御されるドレン排出弁５を備えたドレン排出回路８３を介して排出される。

制御装置３０の容量制御部３１は，前述したように供給回路８１に設けた圧力センサ６で検出した圧縮空気の圧力に基づいて吸入弁制御用電磁弁４の開閉信号を出力する。

この吸入弁制御用電磁弁４への閉信号の出力により，計測部３３は吸入弁４０の開放時間，すなわち空気圧縮機１のフルロード運転時間のカウントを開始する。

ドレン排出弁の動作を制御する前述の動作制御部３５は，前記計測部３３によるフルロード運転時間のカウントが，前記演算処理部３４によって算出された積算時間に達したらドレン排出弁５へ開信号を出力して，一定時間ｙでドレン排出弁５を開放した後，ドレン排出弁５を閉じる。

このとき，演算処理部３４によって算出される積算時間は，吸気口近傍に設けた外気温センサ７で検出した外気温と，記憶部３２に記憶された関係式に基づいて求められることから，ドレン排出弁５の１回の開閉動作から，次回の開閉動作迄の作動間隔を規定するフルロード運転の積算時間ｘ１，ｘ2，・・・は，図４に示すように外気温の変化に基づいて変化し，このフルロード運転によって発生するドレン発生量と，ドレン排出弁５の１回の開閉によって排出されるドレン排出量とが一致するように調整される。

このように，タイマはフルロード運転時間を積算し，圧縮機本体に外気を吸い込まないアンロード時間を積算しないことから，圧縮機の吸入空気量に対応したドレン発生量に応じてドレン排出弁の動作間隔が決定されるのみならず，外気温度の変化に対応したドレン発生量に応じてドレン排出弁の動作間隔が決定されることになる。

ここで，温度のみを問題とするのは，同一温度であっても湿度の変化によってドレンの発生量は変化するが，日本国内では地域が変わっても同一温度であれば湿度は，ほぼ同程度であることによる。

その結果，ドレン排出弁５の１回の動作から次回の動作迄の間のドレン発生量と，ドレン排出弁５の１回の開閉動作によるドレン排出量とが一致し，ドレンと共に圧縮空気が機外へ放出される無駄を抑制し，また，消費側の空圧機器へドレンが混入した圧縮空気を供給されることを防止することが可能となる。

しかも，制御装置３０は，圧力センサ６の検知信号を受けて吸入弁制御用電磁弁４を開閉制御することにより，空気圧縮機１の運転状態をアンロード運転，又はフルロード運転に制御する容量制御装置としての機能を有するものであることから，制御装置３０は，吸入弁制御用電磁弁４への開閉信号の出力により空気圧縮機１の運転状態が，アンロード運転，又はフルロード運転のいずれの状態にあるかを容易に把握することができる。

そのため，制御装置３０の計測部３３は，吸入弁制御用電磁弁４への開信号でカウントを中断し，閉信号でカウント再開することにより，また，ドレン排出弁５への開信号でカウントをリセットすることで，フルロード運転の積算時間を容易にカウントすることが可能である。

なお，上記実施例においては，ドレン排出弁５の開閉動作終了後，次回開閉動作開始までのフルロード運転の時間を積算しているが，これに限定せず，ドレン排出弁５が開放しているときもフルロード運転の時間を積算してもよく，フルロード運転時間が所定の時間に達したら，ドレン排出弁５を開放するとともに，積算時間をリセットしてフルロード運転の時間を積算することができる。

〔実施例２〕
以上で説明した実施例１に記載の構成において，制御装置３０は，ドレン排出弁５の開放時間を一定時間とし，外気温の変化に従ってドレン排出弁５の動作間隔を可変とする制御を行うものとして説明したが，この構成に代え，図６に示すように制御装置３０がドレン排出弁５の開閉動作を一定周期ｘ毎に行わせるが，ドレン排出弁５の開放時間についてはこれを外気温の変化に対応してｙ１，ｙ2，ｙ3，・・・と可変とするように構成しても良い。

すなわち，ドレン排出弁５の開放時間を長くすれば，この間に排出されるドレンの量は増加し，一方，ドレン排出弁５の開放時間を短くすれば，この間に排出されるドレンの量は減少することから，一定時間のフルロード運転によって発生するドレン発生量が，外気温の変化に応じて変化した場合，ドレン排出弁５の開放時間を変化させることでドレン発生量とドレン排出量を一致させるようにしている。

このようなドレンの排出を実施するために，本実施例にあっては制御装置３０の記憶部３２に予めドレン排出弁５の作動間隔を規定する，空気圧縮機１のアンロード運転の積算時間ｘを，設定積算時間として記憶させる。

そして，制御装置３０の記憶部３２に，外気温の変化に伴うドレン排出弁５の開放時間ｙ１，ｙ２，ｙ３，・・・の変化を算出するために，外気温の変化と，この外気温の変化に対応したドレン排出弁の開放時間の変化の対応関係を関係式として記憶させておく。

このように，記憶部３２に記憶した関係式の相違により，演算処理部３４は，外気温センサ７によって検知された外気温に基づいて，該外気温において設定積算時間のフルロード運転によって生じるドレン発生量に対応したドレン排出量を生じさせるドレン排出弁５の開放時間ｙ１，ｙ２，ｙ３，・・・を算出する。

動作制御部３５は，前述の計測部３３によるフルロード運転の積算カウントが，予め記憶部３２に記憶された設定積算時間ｘとなる毎にドレン排出弁５の１回の開閉制御を行うが，この開閉に際してドレン排出弁５の開閉時間を，前記演算処理部３４によって算出された開放時間ｙ１，ｙ２，ｙ３，・・・開放する。

その後のドレン排出弁５の閉動作と共に，計測部３３によるカウントがリセットされ，再度フルロード運転の積算時間のカウントが開始され，積算時間が設定時間ｘに達したとき，ドレン排出弁５を外気温に基づいて算出された時間開放してドレンを排出する動作を繰り返す。

このようにして得られる外気温に基づく開放時間の変化は，一例として，図５に示すように，外気温が高い場合，ドレン排出弁５の開放時間は長くなり，また，外気温が低い場合には，ドレン排出弁５の開放時間は短くなる。

一例として，開放時間ｙ１でのドレン排出弁５の開閉動作後，何らかの原因によって外気温度が上昇した場合，制御装置は，図６に示すようにドレン排出弁５の開放時間を変化させて，ドレン排出弁５の開放時間をｙ２に増大する。

また，これとは逆に，開放時間ｙ２での開閉動作後，外気温が低下した場合には，ドレン排出弁５の開放時間をｙ３に減少させて，ドレン排出量を減少させることによりドレン発生量とドレン排出量を一致させる。

このように，外気温の低下に伴うドレンの発生量の減少に伴い，ドレン排出弁５の開放時間を短くすることにより，ドレン排出弁５が，発生したドレンを排出するために必要な時間以上開放されることがなく，ドレンの排出後に圧縮空気が排出されることを防止することができ，圧力低下に伴うフルロード運転への移行により無駄な動力が消費されることを防止することができる。

一方，外気温の上昇によって発生するドレン量が増加した場合には，この増加分に対応してドレン排出弁の開放時間が増加することから，排出されずに残ったドレンが蓄積される等して，圧縮空気と共に消費側に導入されることも好適に防止することができる。

〔実施例３〕
前述した実施例１，２において，制御装置３０は吸気口３ａに設けた外気温センサ７に基づいてドレン排出弁５の動作間隔ｘ１，ｘ２を可変とし（実施例１；図４参照），又は，ドレン排出弁５の開放時間ｙ１，ｙ２，ｙ３を可変としているが（実施例２；図６参照），外気温（吸入空気の温度）の測定に代えて，吸入空気の湿度を測定して，前記同様の制御を行うように構成しても良い。この場合には，図１に示す装置構成において，外気温センサ７に代えて湿度センサを設ける。

より好ましくは，図７に示すように，外気温センサ７に加え，湿度センサ８を吸入空気の流路，図示の例では吸気口３ａに面して設け，前記外気温センサ７が検出した外気温度，湿度センサ８が検出した吸入空気の湿度の双方に基づいて，制御装置３０がドレン排出弁５の作動間隔，又はドレン排出弁５の開放時間を可変とするように構成する。

このようなドレン排出方法を実現するために，制御装置３０の記憶手段３２には，測定された外気温及び湿度において最適となるドレン排出弁５の作動間隔，又はドレン排出弁５の開放時間を算出するための関係式を記憶させる。

以上のように構成されたドレン排出機構にあっては，外気温の変化に伴うドレン発生量の変化のみならず，圧縮機本体に吸入する外気の湿度変化に基づくドレン発生量の変化をも考慮してドレン排出弁５の作動間隔，又はドレン排出弁５の開放時間が可変となることから，より高精度にドレン発生量に対応したドレン排出量となるようにドレン排出弁５の動作間隔，又は開放時間でドレン排出弁５を開閉制御することができ，ドレンの排出不足に伴い消費側にドレンが導入されることや，ドレン発生量に対して過剰にドレン排出弁５が開放されることによる圧縮空気の放出が好適に防止される。

〔その他〕
なお，図１及び図６を参照して説明した上記実施例にあっては，いずれもアフタクーラ２２の二次側にドライヤ２３を設け，このドライヤ２３のドレン貯留部に連通したドレン排出回路８３を介してドレンを排出する構成について説明したが，図８に示すように，このドライヤ２３に代え，アフタクーラ２２の二次側に圧縮空気とドレンとを分離するドレンセパレータ２３’を設け，このドレンセパレータ２３’に設けたドレン貯留部の下端にドレン排出回路８３を連通するように構成しても良い。

その他の構成については，前述した図１及び図７を参照して説明した実施例１〜３のいずれかの構成を採用することが可能である。

本発明のドレン排出機構を備えた空気圧縮機の説明図。 制御装置の機能ブロック図。 外気温の変化とドレン排出弁の作動間隔の変化を示す相関図。 ドレン排出弁の動作を示すタイムチャート。 外気温の変化とドレン排出弁の開放時間の変化を示す相関図。 ドレン排出弁の動作を示すタイムチャート。 本発明の別のドレン排出機構を備えた空気圧縮機の説明図。 本発明のドレン排出機構を備えた空気圧縮機の説明図。

符号の説明

１ 空気圧縮機（油冷式スクリュ圧縮機）
３ 筺体
３ａ 吸気口
４ 吸入弁制御用電磁弁
５ ドレン排出弁
６ 圧力センサ
７ 外気温センサ
８ 湿度センサ
１０ 圧縮機本体
１１ 吸気口
１２ 吐出口
１３ 給油口
２１ オイルクーラ
２２ 冷却手段（アフタクーラ）
２３ 冷却手段（ドライヤ）
２３’ 捕集手段（ドレンセパレータ）
３０ 制御装置
３１ 容量制御部
３２ 記憶部
３３ 計測部
３４ 演算処理部
３５ 動作制御部
４０ 吸入弁
４１ エアフィルタ
５０ 逆止弁
６０ モータ
７０ レシーバタンク
７１ セパレータ
８１ 供給回路
８２ 給油回路
８３ ドレン排出回路
８４ 吸入制御回路

Claims (7)

1. 圧縮機本体より吐出された圧縮空気を消費側に供給する前に冷却する冷却手段を備え，ドレン排出弁の開閉動作を繰り返すことによって前記冷却手段で発生したドレンを排出する空気圧縮機のドレン排出方法において，
   吸入空気の温度又は温度及び湿度の変化と前記空気圧縮機のフルロード運転における単位時間当たりのドレン発生量の変化との対応関係，及び前記ドレン排出弁の単位時間当たりのドレン排出量を予め求めておき，
   吸入空気の温度又は温度及び湿度を実測すると共に，前記空気圧縮機のフルロード運転時間を計測且つ積算し，前記対応関係に基づいて，該実測された温度又は温度及び湿度と，フルロード運転の積算時間と，前記単位時間当たりのドレン発生量及び前記単位時間当たりのドレン排出量から，前記空気圧縮機のフルロード運転の積算時間において発生するドレンの発生量と，前記ドレン排出弁の１回の開閉動作に伴うドレン排出量とを算出し，前記ドレン発生量と前記ドレン排出量とを一致させる前記ドレン排出弁の動作パターンを求め，
   得られた動作パターンに従って前記ドレン排出弁の動作を制御することを特徴とする空気圧縮機におけるドレン排出方法。
2. 前記ドレン排出弁の開放時間を予め設定された一定の開放時間として前記ドレン排出弁の各回毎の開閉動作に伴うドレン排出量を定量化すると共に，
   前記対応関係に基づいて，前記実測された温度又は温度及び湿度において前記定量化されたドレン排出量に一致するドレンを発生させるフルロード運転の積算時間を算出し，
   空気圧縮機のフルロード運転時間を計測して，その積算時間が，前記算出された積算時間となる毎に，前記ドレン排出弁に１回の開閉動作を行わせることを特徴とする請求項１記載の空気圧縮機のドレン排出方法。
3. 前記ドレン排出弁の開閉動作を，前記空気圧縮機のフルロード運転が予め設定された一定の設定積算時間となる毎に行うと共に，
   前記対応関係に基づいて，前記実測された温度又は温度及び湿度において前記設定積算時間で空気圧縮機をフルロード運転した際に発生するドレン発生量に一致した前記ドレン排出弁の開放時間を算出し，前記算出された開放時間で前記ドレン排出弁を開閉制御することを特徴とする請求項１記載の空気圧縮機におけるドレン排出方法。
4. 圧縮機本体より吐出された圧縮空気を消費側に供給する前に冷却する冷却手段を備え，開閉動作を繰り返すドレン排出弁によって前記冷却手段で発生したドレンを排出する空気圧縮機において，
   前記圧縮機本体の吸入空気温度又は温度及び湿度を測定するセンサと，
   前記センサの検知信号に従って前記ドレン排出弁の開閉動作を制御する制御手段を備え，
   前記制御手段が，
   前記空気圧縮機のフルロード運転時間を計測且つ積算する計測部と，
   吸入空気の温度又は温度及び湿度の変化と前記空気圧縮機のフルロード運転における単位時間当たりのドレン発生量の変化との対応関係，及び前記ドレン排出弁の単位時間当たりのドレン排出量に基づいて予め求められた前記ドレン排出弁の動作タイミングを規定する関係式を記憶する記憶部と，
   前記センサによって検出された吸入空気の温度又は温度及び湿度と，前記記憶手段に記憶された前記関係式に基づいて，前記空気圧縮機のフルロード運転の積算時間において発生するドレンの発生量と，前記ドレン排出弁の１回の開閉動作に伴うドレン排出量とを一致させる前記ドレン排出弁の動作パターンを特定する演算処理部と，
   前記演算処理部によって特定された動作パターンに従って前記ドレン排出弁の動作を制御する動作制御部を備えることを特徴とする空気圧縮機におけるドレン排出機構。
5. 前記記憶部が，一定時間に設定された前記ドレン排出弁の開放時間を設定開放時間として記憶すると共に，前記関係式として，温度又は温度及び湿度の変化と，前記設定開放時間によって特定されるドレン排出量に対応したドレンを発生させるフルロード運転の積算時間の変化との対応関係を規定した関係式を記憶し，
   前記演算処理部が，前記センサによって検出された吸入空気の温度又は温度及び湿度と，前記記憶部に記憶された前記関係式に基づいて，前記設定開放時間によって特定されるドレン排出量に一致したドレンを発生させる前記フルロード運転の積算時間を算出すると共に，
   前記演算処理部が算出した前記フルロード運転の積算時間を前記計測部が計測する毎に，前記動作制御部が，前記ドレン排出弁を開閉することを特徴とする請求項４記載のドレン排出機構。
6. 前記記憶部が，予め一定時間に設定されたフルロード運転の積算時間である設定積算時間を記憶すると共に，前記関係式として，温度又は温度及び湿度の変化と，前記設定積算時間のフルロード運転におけるドレン発生量に一致した前記ドレン排出弁の開放時間の変化との対応関係を規定した関係式を記憶し，
   前記演算処理部が，前記センサによって検出された吸入空気の温度又は温度及び湿度と，前記記憶部に記憶された前記関係式に基づいて，前記ドレン排出弁の開放時間を算出すると共に，
   前記計測部が前記設定積算時間のフルロード運転を計測する毎に，前記動作制御部が，前記演算処理部が算出した開放時間に従って前記ドレン排出弁を開閉制御することを特徴とする請求項４記載のドレン排出機構。
7. 前記制御装置が，消費側に供給される圧縮空気の圧力を検知する圧力センサからの検知信号を受信して，前記圧縮機本体の吸気口に設けた吸入弁の開閉動作を制御する，容量制御部を更に備え，
   前記計測部が前記容量制御部による前記吸入弁の開放信号を受信して当該空気圧縮機のフルロード運転時間を計測することを特徴とする請求項４〜６いずれか１項記載の空気圧縮機のドレン排出機構。

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