JP2011099386A - ブースタ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】
加圧空気の供給源の元圧が低下した場合のブースタ圧縮機の負荷を軽減し、省エネルギー化を図ることのできるブースタ圧縮機を得る。
【解決手段】
ブースタ圧縮機は、電源９に接続されたモータ８を備え、このモータ８を駆動することにより、加圧空気供給源１からの加圧された空気を吸入し、更に圧縮して吐出する。前記ブースタ圧縮機の吸込配管２には、吸込圧力に応じて作動する吸込側圧力開閉器９が設けられ、前記電源とモータとを接続する電気回路には、吸込側圧力開閉器９の作動に伴い通電をON/OFFするマグネットスイッチ１０を備えている。吸込側圧力開閉器９は、吸込圧力が、通常運転時における吸込圧力である吸込圧力仕様点より低い第１の設定値まで低下すると電気回路の通電をOFFするようにマグネットスイッチ１０を作動させ、吸込圧力が前記第１の設定値より高い第２の設定値まで復帰すると電気回路の通電をONにするように構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば工場内の空気圧ライン等に接続して設けられ、空気等の流体の圧力を必要に応じて更に昇圧させるブースタ圧縮機に関するものである。

一般に、複数の空気圧機器が設置された工場等では、各空気圧機器の間を空気圧ライン（配管）を用いて接続し、例えば加圧空気の供給源となる空気圧縮機から吐出された加圧空気を、それぞれの空気圧機器に空気圧ラインを介して供給する構成としている。このような空気圧ラインの下流側では、例えばブースタ圧縮機と呼ばれる圧縮機を用いて、ライン内の空気圧を増圧させる構成としたものが知られている。この種の従来技術としては、例えば特許文献１や特許文献２に記載のものがある。

特許文献１や特許文献２に記載のブースタ圧縮機は、ブースタ圧縮機の吸込圧力を検知して制御しているものの、吸込圧力が低下した場合には、ブースタ圧縮機の回転数を増大させるなどして運転を継続させるものが開示されている。

また、特許文献３に記載のように、タンクの上部に設置された圧縮機及びモータを防音箱で覆い、冷却ファンを用いて冷却するものもある。

特開２００８−２４８８１６号公報 特開２００９−１６２０９０号公報 実開昭５３−１６０００６号公報

本発明の目的は、加圧空気の供給源の元圧が低下した場合のブースタ圧縮機の負荷を軽減し、省エネルギー化を図ることのできるブースタ圧縮機を得ることにある。

本発明の他の目的は、モータや圧縮機を効率良く冷却することのできるブースタ圧縮機を得ることにある。

本発明は上記課題に基づきなされたもので、加圧された気体の供給源からの加圧された気体を吸入して更に圧縮し、吐出させるようにしたブースタ圧縮機において、前記ブースタ圧縮機へ吸入される気体の圧力に応じて作動する吸込側圧力開閉器と、この吸込側圧力開閉器の作動に伴い前記ブースタ圧縮機への通電をON/OFFする手段とを備えていることを特徴とするものである。

ここで、前記ブースタ圧縮機から吐出される気体の圧力に応じて作動する吐出側圧力開閉器と、この吐出側圧力開閉器の作動に伴い前記ブースタ圧縮機への通電をON/OFFする手段を更に備える構成にすると良い。

また、前記吸込圧力開閉器は、吸込圧力が、通常運転時における吸込圧力である吸込圧力仕様点より低い第１の設定値まで低下すると作動してブースタ圧縮機への通電をOFFとし、前記第１の設定値より高く前記吸込圧力仕様点よりも低い第２の設定値まで前記吸込圧力が回復するとブースタ圧縮機への通電をONにする構成にすることが好ましい。

本発明の他の特徴は、電源に接続されたモータを備え、このモータを駆動することにより、加圧空気供給源からの加圧された空気を吸入して更に圧縮し、吐出させるようにしたブースタ圧縮機において、前記ブースタ圧縮機の吸入側に設けられ、吸込圧力に応じて作動する吸込側圧力開閉器と、前記電源とモータとを接続する電気回路に設けられ、前記吸込側圧力開閉器の作動に伴い前記電気回路の通電をON/OFFするマグネットスイッチとを備え、前記吸込側圧力開閉器は、前記吸込圧力が、通常運転時における吸込圧力である吸込圧力仕様点より低い第１の設定値まで低下すると前記電気回路の通電をOFFするように前記マグネットスイッチを作動させ、前記吸込圧力が前記第１の設定値より高い第２の設定値まで復帰すると前記電気回路の通電をONにするように前記マグネットスイッチを作動させることにある。

ここで、前記ブースタ圧縮機の吐出側に設けられ、吐出圧力に応じて作動する吐出側圧力開閉器と、前記電源とモータとを接続する電気回路に設けられ、前記吐出側圧力開閉器の作動に伴い前記電気回路の通電をON/OFFするマグネットスイッチを更に備え、前記吐出側圧力開閉器は、前記吐出側の圧力が第３の設定値まで上昇すると前記電気回路の通電をOFFするように前記マグネットスイッチを作動させ、前記吐出側の圧力が前記第３の設定値より低い第４の設定値まで低下すると前記電気回路の通電をONにするように前記マグネットスイッチを作動させるようにしても良い。

また、前記吸込圧力仕様点をＡ、前記第１の設定値をＣ、前記第２の設定値をＢとしたとき、
Ａ＞Ｂ＞Ｃ
で、且つ前記第１の設定値Ｃと第２の設定値Ｂは前記圧力開閉器の作動ばらつきを考慮しても重ならないように設定することが好ましい。更に、前記第２の設定値Ｂは圧力開閉器の作動ばらつきを考慮しても前記吸込圧力仕様点Ａとは重ならないように設定されていることが好ましい。

前記第１の設定値Ｃと第２の設定値Ｂとの差圧δは、吸込圧力の脈動幅よりも大きく設定されていることが好ましく、更に、前記第１の設定値Ｃと第２の設定値Ｂとの差圧δは、前記圧力開閉器の作動ばらつきと前記脈動幅を考慮しても重ならないように設定することが良い。

前記第１の設定値Ｃ及び前記第２の設定値Ｂは、上記の少なくとも何れかの条件を満たしつつ前記吸込圧力仕様点Ａとの圧力値の差異が最小値又は最小値に近い値に設定すると省エネ効果を大きくできる。

本発明の更に他の特徴は、圧縮された気体を貯めるタンクと、このタンクの上部に設置された圧縮機本体及びこの圧縮機本体を駆動するためのモータと、これら圧縮機本体及びモータを収納するように前記タンク上に設置されたカバーとを備えたブースタ圧縮機において、前記カバーに設けられ、カバー内に外部から冷却風を導入するための冷却ファンと、前記カバー内に設けられ、前記冷却ファンから導入された冷却風を、前記圧縮機本体及び前記モータを冷却するように分流するための分流板とを備えることにある。

ここで、前記冷却ファンは前記カバーのモータ側の側面（側面カバー）に設置され、前記分流板は、前記冷却ファンと前記圧縮機本体との間の前記モータ上部に配置すると良い。また、前記分流板は、前記カバーのうちの前面部（前面カバー）と背面部（背面カバー）に跨って取付けられ、この分流板の上部には穴が形成され、この穴を通じて冷却ファンからの冷却風の一部が前記圧縮機本体に導かれるように構成すると更に良い。前記分流板に形成された穴は水平方向に長い矩形状の穴にすることが好ましい。

前記冷却ファンからカバー内に導入された冷却風の一部は前記モータ側に流れて、前記カバーの前面部のカバー（前面カバー）とモータとの間の隙間、及び前記カバーの背面部のカバー（背面カバー）とモータとの間の隙間を通ってモータを冷却後、カバーの下方から前記タンク側に吹き出されてタンクも冷却し、前記冷却ファンからカバー内に導入された冷却風の他の一部は前記分流板の穴を通過して前記圧縮機本体側に流れ、前記カバーの前面部のカバーと圧縮機本体との間の隙間、及び前記カバーの背面部のカバーと圧縮機本体との間の隙間を通って圧縮機本体を冷却後、カバーの下方から前記タンク側に吹き出されてタンクも冷却する構成にするとタンクも含めてブースタ圧縮機全体を適切に冷却可能となる。

また、前記カバーのうち前記冷却ファンが設置されていない側面部（側面カバー）、前面部（前面カバー）及び背面部（背面カバー）にはカバー内に導入された冷却風を排出するための排出口を形成せずに、カバー内に導入された冷却風を、前記分流板とカバーに沿って前記モータ及び圧縮機本体を冷却後下方に吹き出すようにして、前記タンクも冷却できる構成とすることが好ましい。更に、前記分流板の穴は前記圧縮機本体のシリンダヘッド部に対向する位置に設けると圧縮機本体を効率良く冷却できる。

前記分流板の設置位置、この分流板に形成した前記穴の大きさ、及び前記カバーと圧縮機本体及びモータとの前記隙間を調整することにより、前記冷却ファンからの冷却風の分配量を、前記圧縮機本体側と前記モータ側とに調整するようにすると良い。

なお、前記圧縮機本体と前記タンクを接続する吐出配管は、前記モータに沿うように設けられて、該モータと前記カバーとの間の狭い隙間に配置される構成とすることで、前記圧縮機本体から吐出された吐出気体を前記冷却ファンからの冷却風で冷却した後、前記タンクに導びかれるようにすると、吐出配管をアフタークーラとして使用することができる。

また、ブースタ圧縮機は、前記圧縮機本体のクランク室や前記モータの内部に、ブースタ圧縮機に吸入される加圧気体供給源からの加圧気体の一部が導入される密閉圧縮機構造とすることが好ましい。

本発明によれば、ブースタ圧縮機へ吸入される気体の圧力に応じて作動する吸込側圧力開閉器と、この吸込側圧力開閉器の作動に伴い前記ブースタ圧縮機への通電をON/OFFする手段とを備えているので、加圧気体の供給源の元圧が低下した場合のブースタ圧縮機の負荷を軽減し、省エネルギー化を図ることのできるブースタ圧縮機を得ることができる効果がある。

また、圧縮機本体及びモータを収納するカバーに設けられカバー内に外部から冷却風を導入するための冷却ファンと、前記カバー内に設けられ、前記冷却ファンから導入された冷却風を、前記圧縮機本体及び前記モータを冷却するように分流するための分流板とを備えたブースタ圧縮機によれば、冷却ファンから導入された冷却風を圧縮機本体側と前記モータ側に適切に分配して効率良く冷却することが可能となる。

本発明のブースタ圧縮機が採用される工場などにおける空気系統図。 図１に示す１つのブースタ圧縮機における空気系と電気系に相当する参考系統図。 図１に示す１つのブースタ圧縮機における空気系と電気系を示す本発明の実施例１の系統図。 図３の系統図における吸込圧力、圧力開閉器が作動する設定値及びモータの運転/停止との関係の一例を説明する線図。 本発明の実施例１における電気回路図。 本発明の実施例２を示すブースタ圧縮機の外観斜視図。 図６における圧縮機のカバー２０を外した状態を示す斜視図。 図６において正面側のカバーを外して示す正面図。 図８の平面図。 図６の側断面図。 図８に示す状態のブースタ圧縮機を背面側から見た斜視図。 図６〜図１１に示すブースタ圧縮機の圧縮機本体とモータのみを拡大して示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）。 図１２に示す圧縮機本体とモータの縦断面図（ａ）と側断面図（ｂ）。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１は、本実施例のブースタ圧縮機が採用される工場などにおける空気系統図である。図において、１は加圧空気の供給源（加圧気体供給源）で、例えば大形の空気圧縮機である。この加圧空気供給源１からの加圧空気（一般に０．３〜０．６ＭＰａ程度）の一部は、吸込配管２を介してブースタ圧縮機３に吸入され、ブースタ圧縮機３で昇圧（一般に０．７〜１．０ＭＰａ程度まで昇圧）された後、この圧縮空気は吐出配管４を介して空気タンクなどに導かれ、ここから高圧の空気圧機器（高圧設備）Ｈに供給されて該空気圧機器Ｈを駆動する。

また、加圧空気供給源１からの加圧空気の残りは、配管２Ａを介して低圧の空気圧機器（低圧設備）Ｌに導かれ、当該空気圧機器Ｌを駆動するのに使用される。
図２及び図３は、それぞれ図１に示す１つのブースタ圧縮機における空気系と電気系の系統図を示し、図２は本実施例に対する参考例であり、図３が本実施例を示す系統図である。これらの図において同一符号を付した部分は同一又は相当する部分を示す。

図２に示す参考例のものにおいて、６はブースタ圧縮機３と空気タンク５とを接続する吐出配管４または空気タンク５に設けられ、吐出配管内または空気タンク内の圧力で作動する吐出側圧力開閉器、７は前記ブースタ圧縮機３のモータ８とこのモータ８を駆動するための電源９との間の電気回路中に配置されたマグネットスイッチ（ON/OFFする手段）である。前記空気タンク５の圧力は圧縮機の吐出量と顧客使用量の差によって圧力が変化するが、ブースタ圧縮機３からの吐出量が上回ると空気タンク５内の圧力が上昇し、吐出側に設けられた圧力開閉器６の設定圧力に達すると、この圧力開閉器６を介してマグネットスイッチ７の接点が開き、モータ８が停止するように構成されている。なお、マグネットスイッチ７の接点は図においては閉状態を示し、モータに通電されて運転されている状態を示している。

加圧空気の供給源１から吸込配管２を介してブースタ圧縮機３に空気が吸込まれ、ブースタ圧縮機で圧縮された空気は吐出配管４を介して空気タンク５へ供給される。
この構成においては、工場の操業時間終了などの理由で、前記加圧空気供給源１となる空気圧縮機などが停止すると、加圧空気供給源の圧力が低下する。しかし、図２の構成のものでは、加圧空気供給源の圧力が低下してもブースタ圧縮機３は運転を継続し、エネルギー消費量が増大する。

前記図１に示すシステム構成のものは、より省エネ化を実現するために考え出されたものである。即ち、従来は加圧空気供給源１で０．７〜０．８ＭＰａの加圧空気を製造し、この加圧空気で工場内のほぼ全ての空気圧機器を駆動させていた。しかし、空気圧機器の中では０．７〜０．８ＭＰａの加圧空気を必要とするものは必ずしも多くなく、０．４〜０．５ＭＰａ程度の加圧空気で十分な空気圧機器も多い。そこで、図１に示すように、加圧空気供給源１の圧力を従来よりも低い０．４〜０．５ＭＰａ程度とし、空気圧機器の多くを占める低圧で駆動可能な機器（低圧設備Ｌ）をこの加圧空気供給源からの加圧空気で駆動し、より高圧で駆動しなければならない空気圧機器（高圧設備Ｈ）に対してはブースタ圧縮機３を介在させて駆動することで、全体として省エネ化を図れるようにしたものである。加圧空気供給源１の圧力を０．２ＭＰａ下げると約１８％の省エネ化を達成できる。

しかし、当初考えた図２に示す構成のものでは、前述したように加圧空気供給源１の圧力が低下すると、ブースタ圧縮機３のエネルギー消費量が増大し、省エネにならない課題があることがわかった。

そこで、本実施例では、図３に示すように、加圧空気供給源１とブースタ圧縮機３とを接続する吸込配管２または吸込側圧力が検知できる場所に、この吸込配管内の圧力で作動する吸込側圧力開閉器９を設け、更に前記ブースタ圧縮機３のモータ８とこのモータ８を駆動するための電源９との間の電気回路中にはマグネットスイッチ（ON/OFFする手段）１０を配置した構成としている。前記加圧空気供給源１の圧力が変化し、予め設定された圧力まで低下すると、前記吸込側圧力開閉器９が作動して、この圧力開閉器９を介してマグネットスイッチ１０の接点が開き、モータ８が停止するように構成されている。なおこの図３は、マグネットスイッチ７及び１０の何れの接点も閉じていて、モータ８に通電されている状態を示している。

なお、ブースタ圧縮機３の停止後に、工場の操業開始などにより、加圧空気供給源１の圧力が所定の設定圧力まで回復すると、前記吸込側圧力開閉器が作動して前記マグネットスイッチ１０の接点は閉じられ、ブースタ圧縮機３は運転が再び開始される。

本実施例によれば、加圧空気供給源１の圧力が設定値まで低下すると、ブースタ圧縮機３は、手動で停止させることなく、自動的に停止される。このため、ブースタ圧縮機は設定圧力まで低下すると直ちに停止されるから、無駄な圧縮を回避でき、省エネ化および圧縮機本体やモータ等の可動部品の寿命延長を実現できる。また、本実施例のものでは、吸込側圧力開閉器９及び吐出側圧力開閉器６を用いてマグネットスイッチ１０，７を自動的に作動させる構成としているので、吸込圧力を検出してマイクロコンピュータなどで制御する必要がなく、安価で信頼性の高いブースタ圧縮機が得られる。
ここで、従来技術の特許文献１や特許文献２に記載のブースタ圧縮機には、ブースタ圧縮機の吸込圧力を検知して、吸込圧力が低下した場合には、ブースタ圧縮機の回転数を増大させるなどして運転制御をするものが開示されているが、本実施例に記載のブースタ圧縮機のように、安価で信頼性の高いブースタ圧縮機を得ることに関しては何らの配慮もされていない。

図４は、前記加圧空気供給源１と前記ブースタ圧縮機３とを接続している吸込配管２内の圧力（吸込圧力）、前記圧力開閉器９が作動する設定値（ON/OFF圧力の設定値）及びモータ８の運転/停止との関係の一例を説明する線図である。

図において、縦軸はブースタ圧縮機３への吸込圧力、横軸は時間である。太線Ｐは吸込圧力の変化を示し、太線Ｍはブースタ圧縮機モータ８の運転/停止の状態を示している。また、縦軸のＡは通常運転時の吸込圧力値である吸込圧力仕様点（加圧空気供給源１の圧力仕様点）、Ｃは吸込圧力が低下してブースタ圧縮機３を停止させるときの設定値（吸込圧力OFF設定値（第１の設定値））、Ｂは加圧空気供給源１の圧力が回復して、ブースタ圧縮機３を再び運転開始するときの吸込圧力値（吸込圧力ON設定値（第２の設定値））である。これら圧力値の関係は、次の関係になるように設定される。

Ａ＞Ｂ＞Ｃ ……（１）
即ち、吸込圧力ON設定値Ｂに関しては、加圧空気供給源１の圧力仕様点Ａに達する前にブースタ圧縮機３の運転を開始する必要があるため、Ａ＞Ｂとする。また、吸込圧力が低下して吸込圧力OFF設定値Ｃになり、ブースタ圧縮機３が停止した後、吸込圧力が回復して吸込圧力ON設定値Ｂまで上昇したらブースタ圧縮機が運転開始される必要があるため、Ｂ＞Ｃとする。

ブースタ圧縮機３の運転開始後の時間Ｔ１（太線ＰのＩの位置）からＴ２（太線ＰのIIの位置）にかけて、吸込側圧力開閉器９の位置での吸込圧力が低下し、吸込圧力OFF設定値Ｃまで達すると、図３に示す吸込側圧力開閉器９が作動してマグネットスイッチ１０を開き、モータ８への通電が遮断されるので、図４の太線Ｍで示すように、モータは停止される。その後、加圧空気供給源１の圧力が回復して、時間の経過と共に吸込圧力が上昇し、時間Ｔ３で吸込圧力ON設定値Ｂまで達すると（太線ＰのIIIの位置）、前記吸込側圧力開閉器９が作動してマグネットスイッチ１０を閉じ、モータ８に通電されるので、図４の太線Ｍで示すように、ブースタ圧縮機３のモータ８は運転を再開する。その後、時間Ｔ４となったとき吸込圧力は仕様点圧力Ａ（太線ＰのIVの位置）まで回復すると通常の運転に戻り、空気圧機器が通常の使用可能状態となる。

以上が本実施例における基本的な動作であるが、前記圧力開閉器は常に設定値で動作するというものではなく、設定圧力値と実際に作動する圧力値との間には若干のばらつきが発生する。図４において、吸込圧力ON設定値Ｂに対して圧力開閉器は、図に示すＢ′からＢ″の範囲でばらついて作動する。吸込圧力OFF設定値Ｃに対しても圧力開閉器は、図に示すＣ′からＣ″の範囲でばらついて作動する。従って、圧力開閉器におけるOFF設定値とON設定値との間隔はある程度あける必要があり、通常の圧力開閉器を使用した場合０．１５〜０．２ＭＰａ、高価で高精度の圧力開閉器を使用した場合でも０．１ＭＰａ程度の間隔をあける必要がある。

また、圧力開閉器の作動のばらつきを考慮し、上記設定値Ｂ及びＣは設定されている。即ち、圧力開閉器の作動のばらつきを考慮しても、ブースタ圧縮機がOFFとなる圧力値とONとなる圧力値が重ならないように次式の関係に吸込圧力ON設定値Ｂと吸込圧力OFF設定値Ｃは設定されている。

Ｂ−Ｂ′＞Ｃ＋Ｃ″ ……（２）
更に、吸込圧力ON設定値Ｂについても、圧力開閉器の作動のばらつきを考慮しても、吸込圧力仕様点Ａを越える前にブースタ圧縮機３がONとなるように、次式の関係に設定される。

Ａ＞Ｂ＋Ｂ″ ……（３）
次に、吸込圧力ON設定値Ｂと吸込圧力OFF設定値Ｃの更に好ましい設定方法について説明する。上記（２）式によれば、圧力開閉器の作動のばらつきを考慮しても、ブースタ圧縮機がOFFとなる圧力値とONとなる圧力値が重ならないように設定されているが、吸込圧力は、加圧空気供給源１となる空気圧縮機の圧縮方式、流れる流量と配管系との関係、空気圧機器の使用状況などにより、脈動を生じることがある。（Ｂ-Ｂ′）と（Ｃ+Ｃ″）との圧力値の差圧をδとしたとき、脈動がδより大きい場合には吸込圧力ON設定値と吸込圧力OFF設定値の間で圧力が変動するため、ブースタ圧縮機がOFFになった直後にONになるなど、ON/OFFを繰返すという不具合を生じ、その結果モータ８の過熱などを引き起こす。これを解決するため、本実施例では、前記差圧δを次式のように設定することにより、安定した動作を得ることができるようにしている。

δ＝（Ｂ-Ｂ′）−（Ｃ+Ｃ″）＞脈動幅 ……（５）
なお、より省エネ化のためには、吸込圧力仕様点Ａよりも吸込圧力が少しでも低下したら、ブースタ圧縮機３の運転を停止することが好ましい。そのためには、上記式（１）〜（５）の式の少なくとも何れかの条件を満足しつつ、更に吸込圧力ON設定値Ｂ及び吸込圧力OFF設定値Ｃの値をできるだけ吸込圧力仕様点Ａに近づけた値に設定すると良い。即ち、前記吸込圧力ON設定値Ｂ及び吸込圧力OFF設定値Ｃの値は、少なくとも何れかの上記条件を満たしつつ前記吸込圧力仕様点Ａとの圧力値の差異が最小値又は最小値に近い値に設定することで、ブースタ圧縮機の不要な運転をできるだけ回避可能となり、より省エネ化および圧縮機本体やモータ等の信頼性向上を達成できる。

図５は上述した本実施例を実現するための電気回路図の一例である。図５において図３と同一符号を付した部分は同一又は相当する部分を示している。またこの図において、１１はブースタ圧縮機のON-OFFスイッチ、１２は電磁接触器（図３のマグネットスイッチ１０や７に相当）、１３は過電流保護のためのサーマルリレー、１４は冷却ファン、１５は運転ランプである。図５は、吸込圧力が吸込圧力OFF設定値Ｃまで低下し、その結果吸込側圧力開閉器９が開き（OFF状態）、これによって電磁接触器（マグネットスイッチ）１２が開かれ（OFF状態)、電源９からモータ８への通電が遮断され、モータが停止している状態を示している。

なお、実施例では、往復動式の圧縮機を一例として説明したが、それに限らず、スクロール式、スクリュー式等の圧縮形式によらず、圧縮機全般に適用可能な技術である。

以上説明したように、本実施例によれば、圧力開閉器の作動のばらつきを考慮して、吸込圧力ON設定値Ｂ及び吸込圧力OFF設定値Ｃの値を設定しているので、ブースタ圧縮機の作動不良を引き起こすことを確実に防止でき、しかも停止/起動を頻繁に繰り返す所謂ハンチングの発生も防止できる効果が得られる。

次に、本発明に使用されるブースタ圧縮機（図３に示すブースタ圧縮機３に相当）の好ましい実施例を、図６〜図１３を用いて説明する。これらの図において同一符号を付した部分は同一部分を示している。

図６はブースタ圧縮機の外観斜視図、図７は図６における圧縮機のカバー２０を外した状態を示す斜視図、図８は図６において正面側のカバーを外して示す正面図、図９は図８の平面図、図１０は図６の側断面図、図１１は図８に示す状態のブースタ圧縮機を背面側から見た斜視図である。更に、図１２は図６〜図１１に示すブースタ圧縮機の圧縮機本体とモータのみを拡大して示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）、図１３は図１２に示す圧縮機本体とモータの縦断面図（ａ）と側断面図（ｂ）である。

図７に示すように、ブースタ圧縮機３を構成する圧縮機本体３ａとモータ８は空気タンク５の上に、取付架台２１を介して設置されている。圧縮機本体３ａ及びモータ８は、図６に示すように、カバー２０で覆われている。カバー２０は前記取付架台２１にボルト２２を介して取付けられ、このカバー２０のモータ側の側面カバー２０ａには前記圧縮機本体３ａ及びモータ８などを冷却するための冷却ファン１４が取付けられている。また、前記側面カバー２０ａの前面側には吐出側圧力計２３、タイマーの表示部２４及びブースタ圧縮機３のON‐OFFスイッチ１１などが設けられている。なお、２５は止め弁、２６は安全弁である。

図８〜図１１に示す２７は、前記冷却ファン１４と圧縮機本体３ａとの間の前記モータ８上部に位置するように、前記カバー２０に設置された分流板で、この分流板２７はカバー２０を構成する前面カバーと背面カバーに跨って取付けられ、該分流板２７の上部には水平方向に長い矩形状の穴２７ａが形成されている。冷却ファン１４によりカバー２０の外部からカバー内に導入された冷却空気（冷却風）は、図面中に矢印で示すように、前記分流板２７により、その一部が下方に流れて、モータ８などを冷却し、前記カバー２０の前面カバー及び背面カバーとモータ８との間の隙間２８を通って前記空気タンク５側に吹き出され、空気タンク５も冷却する。一方、前記冷却ファン１４によりカバー内に導入された冷却空気のうち、前記分流板２７に形成された前記穴２７ａを通過した冷却空気は、圧縮機本体３ａの特にシリンダヘッド部３ｂを冷却し、前記カバー２０の前面カバー、背面カバー及び前記冷却ファン１４とは反対側の側面カバー２０ｂと、前記圧縮機本体３ａとの間の隙間２８ａを通って、圧縮機本体３ａの下部側面も冷却しながら前記空気タンク５側に吹き出され、空気タンク５も冷却する構成とされている。

本実施例において、カバー２０のうち前記冷却ファン１４が設置されていない側面カバー２０ｂ及び中央カバー（前面カバー及び背面カバー）２０ｃには、カバー内に導入された冷却空気が排出されるような開口が形成されていないので、冷却ファン１４からカバー内に導入された空気は、前記分流板２７とカバー２０に沿って、前記モータ８及び圧縮機本体３aを冷却した後、下方に吹き出されて空気タンク５も効率良く冷却できる構成としている。

前記圧縮機本体３ａの上部の前記シリンダヘッド部３ｂにはフィン３ｃが形成されている。前記分流板２７の穴２７ａはこのシリンダヘッド部３ｂに対向する位置に設けるようにすると良い。また、この分流板２７の設置位置や、前記穴２７ａの大きさを調整する、更には前記隙間２８，２８ａを調整することで、冷却ファン１４からの冷却風が、前記シリンダヘッド部３ｂ側と前記モータ８側に適切に分配されるようにすることができる。

図７〜図９に示す４は図３に示す吐出配管であり、この吐出配管４はモータ８に沿うように配置されて空気タンク５に接続されている。従って、図９に示すように、吐出配管４はモータ８と前面のカバー２０（二点鎖線で示す）との間の狭い隙間２８に配置されるが、この隙間２８を通って冷却空気が流れるので、ブースタ圧縮機３で圧縮されて高温となった吐出空気を冷却ファン４からの冷却空気で効率良く冷却することが可能となる。即ち、本実施例では前記吐出配管４を、圧縮されて高温となった加圧空気を冷却するアフタークーラとしても機能させるようにしたものである。

また、図７〜図９及び図１１において、９は図３に示す吸込側圧力開閉器であり、また図９〜図１１に示す６は図３に示す吐出側圧力開閉器である。更に、図９及び図１０において、４２はカバー２０よりも外部に設けられた吸込フィルタで、加圧空気供給源から吸込配管２を介して導入された空気から塵埃を除去して圧縮機内に供給するものである。

なお、本実施例のブースタ圧縮機３は、圧縮時のモータ負荷軽減のため、圧縮機本体３ａのクランク室やモータ８の内部に加圧空気が導入される密閉圧縮機構造となっている。この構造について、図１２及び図１３を用いて説明する。これらの図において、図６〜図１１と同一符号を付した部分は同一又は相当する部分を示す。図において、３ｄは圧縮機本体３ａのシリンダ部で、このシリンダ部３ｄ内にはピストン３０が往復動自在に設けられている。ピストン３０は、連接棒３１、ベアリング３２及びクランク部材３３を介して、モータ８の駆動軸３４により往復動される。３５はクランクケース３６内に形成されたクランク室、３７はバランスウェイト、３８，３９は前記駆動軸を回転自在に支持するベアリングである。ここで、クランクケース３６には吸込側圧力開閉器６が直接取付られている。このことで、吸込配管に取付けた場合に比べて、強度面で有利であって、更に省スペース化も実現できる。前記シリンダヘッド部３ｂには吸入口４０及び吐出口４１が設けられており、吸込口４０は図３に示す吸込配管２に、吐出口は吐出配管４に接続される。図３に示す加圧空気供給源１からの加圧空気は、吸込配管２からブースタ圧縮機３の吸込フィルタ４２に流入して塵埃を除去された後、分配器４３に入り、大部分の空気は分配口４３ａから前記吸入口４０に導かれる。残りの一部の空気は分配口４３ｂから前記クランク室３５及びモータ８の内部に導入され、加圧空気供給源１からの加圧空気の圧力が前記ピストン３０の圧縮室側とは反対側に作用するようにして、前記連接棒３１、ベアリング３２等に加わる荷重を軽減し、更にモータ８に掛かる負荷を軽減する構成としている。

このように、本実施例のブースタ圧縮機３は、圧縮機本体３ａのクランク室３５やモータ８の内部に加圧空気供給源１からの加圧空気が導入される密閉圧縮機構造となっているため、モータまたは駆動軸に直接一体型の冷却用のファンを設けることができず、圧縮機本体３およびモータ８から独立した冷却ファン１４を別に用意して前記カバー２０などに設置し、前記モータ８や圧縮機本体３ａを冷却する必要があるものである。このようなブースタ圧縮機において、前記冷却ファン１４を前記カバー２０の上部に設けると、このカバー２０上に物が置かれるなどして冷却ファンの吸込側が塞がれてしまった場合、冷却風の導入が困難になる。このため、本実施例では、上述したように、前記冷却ファン１４を側面カバー２０ａの側方端部に設けている。しかし、側面カバーに冷却ファン１４を設置した場合、冷却ファン１４の設置側に配置されたモータ８は冷却できるものの、冷却ファンから離れて配置されている圧縮機本体３ａについては十分に冷却できないため、上述したように分流板２７を設けて圧縮機本体３ａも十分に冷却できるようにしているものである。特に、本実施例の発明を、圧縮機本体の可動部の潤滑に油を用いないオイルフリーブースタ圧縮機に用いた場合、圧縮機本体の発熱を効果的に冷却できる。

更に、従来のものでは、前記冷却ファンを前記カバーの一方の面に設け、前記カバーの他方の面には導入した空気の排出口を設けるようにしており、前記空気タンクの冷却についての配慮は全く為されていなかった。これに対し本実施例は、前記カバー２０には空気の排出口を設けず、導入した冷却空気をカバー側面などから外部に排出する構成とはしていない。即ち、上述した通り、冷却ファン１４から前記カバー２０内に導入した冷却空気は、前記カバー２０の下部から空気タンク５側に吹き出される構成として、空気タンク５の冷却まで効率良く行えるようにしている。

なお、上記実施例２の説明では、密閉圧縮機構造を前提に説明をしたが、これに限られるものではなく、駆動軸に一体的に冷却ファンを備える圧縮機であって、冷却効率を更に向上させるために、上記冷却ファン１４を追加した構成であっても、本実施例における上記効果と同様の効果を得ることが可能であり、本発明の範囲に含まれるものである。

１ 加圧空気供給源（加圧気体供給源）
２ 吸込配管
３ ブースタ圧縮機（３ａ…圧縮機本体、３ｂ…シリンダヘッド部、３ｃ…フィン、３ｄ…シリンダ部）
４ 吐出配管
５ 空気タンク（タンク）
６ 吐出側圧力開閉器
７，１０ マグネットスイッチ
８ モータ
９ 吸込側圧力開閉器
１４ 冷却ファン
２０ カバー（２０ａ，２０ｂ…側面カバー、２０ｃ…中央カバー（前面カバー及び背面カバー））
２７ 分流板（２７ａ…穴）
２８，２８ａ 隙間
３０ ピストン
３５ クランク室
４２ 吸込フィルタ

Claims (20)

1. 加圧された気体の供給源からの加圧された気体を吸入して更に圧縮し、吐出させるようにしたブースタ圧縮機において、
   前記ブースタ圧縮機へ吸入される気体の圧力に応じて作動する吸込側圧力開閉器と、
   この吸込側圧力開閉器の作動に伴い前記ブースタ圧縮機への通電をON/OFFする手段とを備えていることを特徴とするブースタ圧縮機。
2. 請求項１において、前記ブースタ圧縮機から吐出される気体の圧力に応じて作動する吐出側圧力開閉器と、この吐出側圧力開閉器の作動に伴い前記ブースタ圧縮機への通電をON/OFFする手段を更に備えていることを特徴とするブースタ圧縮機。
3. 請求項１又は２において、前記吸込圧力開閉器は、吸込圧力が、通常運転時における吸込圧力である吸込圧力仕様点より低い第１の設定値まで低下すると作動してブースタ圧縮機への通電をOFFとし、前記第１の設定値より高く前記吸込圧力仕様点よりも低い第２の設定値まで前記吸込圧力が回復するとブースタ圧縮機への通電をONにすることを特徴とするブースタ圧縮機。
4. 電源に接続されたモータを備え、このモータを駆動することにより、加圧空気供給源からの加圧された空気を吸入して更に圧縮し、吐出させるようにしたブースタ圧縮機において、
   前記ブースタ圧縮機の吸入側に設けられ、吸込圧力に応じて作動する吸込側圧力開閉器と、
   前記電源とモータとを接続する電気回路に設けられ、前記吸込側圧力開閉器の作動に伴い前記電気回路の通電をON/OFFするマグネットスイッチとを備え、
   前記吸込側圧力開閉器は、前記吸込圧力が、通常運転時における吸込圧力である吸込圧力仕様点より低い第１の設定値まで低下すると前記電気回路の通電をOFFするように前記マグネットスイッチを作動させ、前記吸込圧力が前記第１の設定値より高い第２の設定値まで復帰すると前記電気回路の通電をONにするように前記マグネットスイッチを作動させる
   ことを特徴とするブースタ圧縮機。
5. 請求項４において、
   前記ブースタ圧縮機の吐出側に設けられ、吐出圧力に応じて作動する吐出側圧力開閉器と、
   前記電源とモータとを接続する電気回路に設けられ、前記吐出側圧力開閉器の作動に伴い前記電気回路の通電をON/OFFするマグネットスイッチを更に備え、
   前記吐出側圧力開閉器は、前記吐出側の圧力が第３の設定値まで上昇すると前記電気回路の通電をOFFするように前記マグネットスイッチを作動させ、前記吐出側の圧力が前記第３の設定値より低い第４の設定値まで低下すると前記電気回路の通電をONにするように前記マグネットスイッチを作動させる
   ことを特徴とするブースタ圧縮機。
6. 請求項３〜５の何れかにおいて、前記吸込圧力仕様点をＡ、前記第１の設定値をＣ、前記第２の設定値をＢとしたとき、
   Ａ＞Ｂ＞Ｃ
   で、且つ前記第１の設定値Ｃと第２の設定値Ｂは前記圧力開閉器の作動ばらつきを考慮しても重ならないように設定されていることを特徴とするブースタ圧縮機。
7. 請求項６において、前記第２の設定値Ｂは圧力開閉器の作動ばらつきを考慮しても前記吸込圧力仕様点Ａとは重ならないように設定されていることを特徴とするブースタ圧縮機。
8. 請求項６又は７において、前記第１の設定値Ｃと第２の設定値Ｂとの差圧δは、吸込圧力の脈動幅よりも大きく設定されていることを特徴とするブースタ圧縮機。
9. 請求項８において、前記第１の設定値Ｃと第２の設定値Ｂとの差圧δは、前記圧力開閉器の作動ばらつきと前記脈動幅を考慮しても重ならないように設定されていることを特徴とするブースタ圧縮機。
10. 請求項３〜９の何れかにおいて、前記第１の設定値Ｃ及び前記第２の設定値Ｂは、上記請求項３〜９の少なくとも何れかの条件を満たしつつ前記吸込圧力仕様点Ａとの圧力値の差異が最小値又は最小値に近い値に設定されていることを特徴とするブースタ圧縮機。
11. 圧縮された気体を貯めるタンクと、このタンクの上部に設置された圧縮機本体及びこの圧縮機本体を駆動するためのモータと、これら圧縮機本体及びモータを収納するように前記タンク上に設置されたカバーとを備えたブースタ圧縮機において、
    前記カバーに設けられ、カバー内に外部から冷却風を導入するための冷却ファンと、
    前記カバー内に設けられ、前記冷却ファンから導入された冷却風を、前記圧縮機本体及び前記モータを冷却するように分流するための分流板と
    を備えることを特徴とするブースタ圧縮機。
12. 請求項１１において、前記冷却ファンは前記カバーのモータ側の側面（側面カバー）に設置され、前記分流板は、前記冷却ファンと前記圧縮機本体との間の前記モータ上部に配置されていることを特徴とするブースタ圧縮機。
13. 請求項１２において、前記分流板は、前記カバーのうちの前面部（前面カバー）と背面部（背面カバー）に跨って取付けられ、この分流板の上部には穴が形成され、この穴を通じて冷却ファンからの冷却風の一部が前記圧縮機本体に導かれるように構成されていることを特徴とするブースタ圧縮機。
14. 請求項１３において、前記分流板に形成された穴は水平方向に長い矩形状の穴であることを特徴とするブースタ圧縮機。
15. 請求項１３又は１４において、前記冷却ファンからカバー内に導入された冷却風の一部は前記モータ側に流れて、前記カバーの前面部のカバー（前面カバー）とモータとの間の隙間、及び前記カバーの背面部のカバー（背面カバー）とモータとの間の隙間を通ってモータを冷却後、カバーの下方から前記タンク側に吹き出されてタンクも冷却し、前記冷却ファンからカバー内に導入された冷却風の他の一部は前記分流板の穴を通過して前記圧縮機本体側に流れ、前記カバーの前面部のカバーと圧縮機本体との間の隙間、及び前記カバーの背面部のカバーと圧縮機本体との間の隙間を通って圧縮機本体を冷却後、カバーの下方から前記タンク側に吹き出されてタンクも冷却する構成としたことを特徴とするブースタ圧縮機。
16. 請求項１２〜１５の何れかにおいて、前記カバーのうち前記冷却ファンが設置されていない側面部（側面カバー）、前面部（前面カバー）及び背面部（背面カバー）には、カバー内に導入された冷却風を排出するための排出口を形成せずに、カバー内に導入された冷却風を、前記分流板とカバーに沿って前記モータ及び圧縮機本体を冷却後下方に吹き出すようにして、前記タンクも冷却できる構成としたことを特徴とするブースタ圧縮機。
17. 請求項１３〜１５の何れかにおいて、前記分流板の穴は前記圧縮機本体のシリンダヘッド部３ｂに対向する位置に設けたことを特徴とするブースタ圧縮機。
18. 請求項１３〜１５、１７の何れかにおいて、前記分流板設置位置、この分流板に形成した前記穴の大きさ、及び前記カバーと圧縮機本体及びモータとの前記隙間を調整することにより、前記冷却ファンからの冷却風の分配量を、前記圧縮機本体側と前記モータ側とに調整することを特徴とするブースタ圧縮機。
19. 請求項１１〜１８の何れかにおいて、前記圧縮機本体と前記タンクを接続する吐出配管が、前記モータに沿うように設けられて、該モータと前記カバーとの間の狭い隙間に配置される構成とすることで、前記圧縮機本体から吐出された吐出気体を前記冷却ファンからの冷却風で冷却した後、前記タンクに導びかれるようにしたことを特徴とするブースタ圧縮機。
20. 請求項１１〜１９の何れかにおいて、前記圧縮機本体のクランク室や前記モータの内部に、ブースタ圧縮機に吸入される加圧気体供給源からの加圧気体の一部が導入される密閉圧縮機構造とされていることを特徴とするブースタ圧縮機。

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