JP2012002113A - 水潤滑式スクリュコンプレッサのインレットバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】インレットバルブが全閉しても、バルブプレートの上流側の水を下流側に円滑に排出することができ、かつバルブプレートの上流側に溜まる水（ドレン水や潤滑水）を大幅に低減できる水潤滑式スクリュコンプレッサのインレットバルブを提供する。
【解決手段】水潤滑式スクリュコンプレッサの空気吸入口３に取り付けられ、外部から供給された空気４が空気吸入口まで通る流路３１を有するバルブ本体３２と、バルブ本体内に設けられた弁座３２ａを全開する開位置と全閉する閉位置との間で移動可能なバルブプレート３４とを備える。バルブ本体３２は、弁座より上流側下面に設けられた水溜め部３３ｂと、水溜め部に水を誘導する誘導部３３とを有し、誘導部の内面の開口断面積は、上方から下方に向かうにしたがい減少し、水溜め部３３ｂは、誘導部３３の下端に設けられている。さらに、水溜め部と弁座３２ａより下流側のバルブ本体３２とを連通する水抜き配管３６とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、水潤滑式スクリュコンプレッサのインレットバルブに関する。

水潤滑式スクリュコンプレッサは、２軸スクリュ式の圧縮機の潤滑、冷却、シールに水を用いる空気圧縮装置であり、特許文献１〜３に既に開示されている。

特許第３００８９３３号公報、「水噴射式空気圧縮装置とその水質管理方法」 特開２００１−３２３８８８号公報、「空気圧縮装置とその起動方法」 特開２００２−２３５６６８号公報、「水噴射式空気圧縮装置とその給排水方法」

上述した水潤滑式スクリュコンプレッサは、２軸スクリュ式の圧縮機を駆動するモータ、圧縮された空気を貯蔵するタンク、タンクから外部に供給する圧縮空気中の水分を除去する除湿機、等を備え、除湿機で分離されたドレン水を圧縮機の空気吸入口に設けられたインレットバルブに供給する構造になっている。

図１は、従来のインレットバルブの構成図である。この図において、１はインレットバルブ、２はバルブプレート、３は圧縮機の空気吸入口、４は空気、５ａはドレン水、５ｂは潤滑水である。

インレットバルブ１は、圧縮機の空気吸入口３を開閉する機能を有し、通常運転時には全開して空気４を通し、アンロード時には全閉するようになっている。

通常運転時において、図示しない除湿機で分離されたドレン水５ａは、インレットバルブ１のバルブプレート２の上流側（図で左側）に供給され、インレットバルブ１を介して圧縮機の空気吸入口３に吸い込まれる。

一方、インレットバルブ１が全閉している時（例えばアンロード時）に、除湿機で分離されたドレン水５ａが供給されると、インレットバルブ１内のバルブプレート２の上流側にドレン水５ａが溜まる問題点があった。
また、インレットバルブ１が全開している圧縮機の低回転運転時に、圧縮機の空気吸入口３から内部の潤滑水５ｂが巻き上がり、同様にインレットバルブ内のバルブプレート上流側に潤滑水５ｂが溜まる問題点があった。

さらにインレットバルブ１が全閉しているアンロード時にタンク内の圧縮空気が、インレットバルブ１のバルブプレート２の上流側に放出されるので、バルブプレート２の上流側に溜まった水（ドレン水５ａ、潤滑水５ｂ）が、放出された圧縮空気によりインレットバルブ１の上流に位置する吸入フィルタ（図示せず）へ流出し、吸入フィルタの詰まりや外部への水漏れを発生させる問題点があった。

本発明は、上述した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、本発明の目的は、インレットバルブが全閉しても、バルブプレートの上流側の水を下流側に円滑に排出することができ、かつバルブプレートの上流側に溜まる水（ドレン水や潤滑水）を大幅に低減できる水潤滑式スクリュコンプレッサのインレットバルブを提供することにある。

本発明によれば、水潤滑式スクリュコンプレッサの空気吸入口に取り付けられ、外部から供給された空気が空気吸入口まで通る流路を有するバルブ本体と、
該バルブ本体内に設けられた弁座を全開する開位置と前記弁座を全閉する閉位置との間で移動可能なバルブプレートとを備え、
前記バルブ本体は、前記弁座より上流側下面に設けられた水溜め部と、前記水溜め部に水を誘導する誘導部とを有し、
前記誘導部の内面の開口断面積は、上方から下方に向かうにしたがい減少し、
前記水溜め部は、前記誘導部の下端に設けられ、
さらに、該水溜め部と前記弁座より下流側のバルブ本体とを連通する水抜き配管を備える、ことを特徴とする水潤滑式スクリュコンプレッサのインレットバルブが提供される。

本発明の実施形態によれば、前記誘導部は、前記弁座側に水が流れる傾斜部を有する。

また、前記水抜き配管に設けられ、前記弁座より下流側から水溜め部への逆流を防止する逆止弁を備える。

上記本発明の構成によれば、水溜め部と弁座より下流側のバルブ本体とを連通する水抜き配管を備えるので、インレットバルブが全閉しても、水潤滑式スクリュコンプレッサの作動によりバルブプレートの下流側に発生する負圧により、水抜き配管を通して弁座より上流側の水を下流側に円滑に排出することができる。

また、誘導部の内面の開口断面積は、上方から下方に向かうにしたがい減少し、好ましくは弁座側に水が流れる傾斜部を有するので、弁座の上流側に溜まる水（ドレン水や潤滑水）を大幅に低減できる。

従って、インレットバルブ内に水が溜まりにくく、溜まった水も無負荷時（アンロード時）に水潤滑式スクリュコンプレッサの空気吸入口に吸入されるので、吸入フィルタ側へ流出することがなくなる。

従来のインレットバルブの構成図である。 本発明のインレットバルブを備えたスクリュ式空気圧縮装置の全体構成図である。 本発明のインレットバルブの構成図である。 図３のＡ−Ａ矢視図である。

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図２は、本発明のインレットバルブを備えたスクリュ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、ベルトを介して圧縮機１０側の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１０内部のスクリュロータが回転し、吸入フィルタを通じてインレットバルブ３０の先端部（空気吸入口）に空気が導入され、スクリュロータ間で圧縮された圧縮空気が吐出口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。

水タンク８には、水供給弁、水排出弁等を備え、常に一定レベルの中間位置まで水が供給されている。この量は、例えば１０〜２０リットル程度である。なお、水供給弁（すなわち運転時間用給水弁）は圧縮機１０の近くにもある。また、この水タンク８の上部には圧縮機１０のスクリュ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０．７ＭＰａ以上）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の水が水ライン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。

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を介して圧縮機１０の空気吸入口及び水供給口に供給される。この水ライン１３ｂと空気吸入口との合流点、及び水供給口には、ノズルが設けられ、水タンク８側の圧力を保持したまま、圧縮機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、圧縮機１０の内部のスクリュ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、スクリュ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１０の圧縮効率を高めるように設定されている。

次いで、圧縮機１０の内部を潤滑・冷却した水は、加圧空気と共に、吐出口から圧縮空気ライン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。

図２において、スクリュ式空気圧縮装置は、さらに系外から加圧水を前記圧縮機１０内に導入する加圧水噴射ライン２０とインレットバルブ３０（吸入弁）を設けている。このインレットバルブ３０は、圧縮機１０内に導入する外部からの空気を制御すると共に、水タンク８内の圧力が所定の圧力以上となると「閉」状態にするように構成したものである。

図３は、本発明のインレットバルブの構成図である。
このインレットバルブ３０は、バルブ本体３２とバルブプレート３４を備える。
バルブ本体３２は、水潤滑式スクリュコンプレッサの空気吸入口３に取り付けられ、外部から供給された空気４が空気吸入口３まで通る流路３１を有する。
バルブプレート３４は、バルブ本体３２内に設けられた弁座３２ａを全開する「開位置」と弁座３２ａを全閉する「閉位置」との間で移動可能になっている。

インレットバルブ３０は、バルブ本体３２内においてシリンダボディ３２ｂにピストン３２ｃを通し、このピストン３２ｃに圧縮ばね３２ｄを介在させた構成となっている。圧縮ばね３２ｄは、シリンダボディ３２ｂとピストン３２ｃとの間に、ピストン３２ｃを囲むように配置されており、ピストン３２ｃを図３の右方向に付勢する。すなわち、空気の出入りを規制するバルブプレート３４を常時「開」状態にする方向に付勢する。このインレットバルブ３０は、負荷／無負荷制御弁２２の動作により水タンク８内から加圧された空気がピストン３２ｃの右側に導入されると、圧縮ばね３２ｄの付勢力に抗してピストン３２ｃを左側に移動し、バルブプレート３４を閉方向に移動させるようになっている。

図４は、図３のＡ−Ａ矢視図である。
図３、図４において、バルブ本体３２は、さらに、誘導部３３と水溜め部３３ｂを有する。

誘導部３３の内面の開口断面積は、上方から下方に向かうにしたがい減少しており、水溜め部３３ｂに水を誘導する。ここで、開口断面積とは、平面視における（水平面によって切断したときの）開口断面積（水平断面）である。
この例において、誘導部３３は、弁座側に水が流れる傾斜部３３ａを有する。傾斜部３３ａは、弁座３２ａより上流側に水が溜まらないように構成されている。

水溜め部３３ｂは、この例では弁座３２ａ側の端部に設けられ水抜き配管３６の内径に相当する深さのＵ字形状の凹溝である。この凹溝３３ｂは、この例では水平に設けられているが、傾斜していてもよい。

図４において、本発明のインレットバルブは、さらに水抜き配管３６を備える。
水抜き配管３６は、水溜め部３３ｂと弁座３２ａより下流側のバルブ本体３２とを連通する。
すなわち、水抜き配管３６の一端３６ａは、上述した凹溝３３ｂの最も低い位置に連結され、水抜き配管３６の他端３６ｂは、この例では、弁座３２ａより下流側のバルブ本体３２に連結されている。
水抜き配管３６の内径は、インレットバルブ３０の全閉時において、水潤滑式スクリュコンプレッサ内に発生する負圧が過度に低くならないように設定されている。

図４において、本発明のインレットバルブ３０は、さらに、逆止弁３７を備える。この逆止弁３７は、水抜き配管３６に設けられ、弁座３２ａの下流側（水抜き配管３６の他端３６ｂ）から水溜め部３３ｂ（水抜き配管３６の一端３６ａ）への逆流を防止するようになっている。

また、上述した実施形態では、凹溝３３ｂと傾斜部３３ａを備えた構成になっているが、本発明はこれに限定されず、他の実施形態として、凹溝を設けない傾斜部３３ａのみの構成でもよい。
この場合、誘導部３３の開口断面積と水溜め部３３ｂの開口断面積が連続的に減少する構成であり、傾斜部３３ａの上部が誘導部３３の機能を有し、傾斜部３３ａの下端部が水溜め部３３ｂの機能を有する。さらに、傾斜部３３ａの下端部に、水抜き配管３６が接続される。

上述した本発明の構成によれば、水溜め部３３ｂと弁座３２ａより下流側のバルブ本体３２とを連通する水抜き配管３６を有するので、インレットバルブ３０が全閉しても、水潤滑式スクリュコンプレッサの作動により弁座３２ａの下流側に発生する負圧により、水抜き配管３６を通して弁座３２ａの上流側の水を下流側に円滑に排出することができる。

また、誘導部３３の内面の開口断面積は、上方から下方に向かうにしたがい減少し、好ましくは弁座側に水が流れる傾斜部３３ａを有するので、弁座３２ａの上流側に溜まる水（ドレン水や潤滑水）を大幅に低減できる。

従って、インレットバルブ内に水が溜まりにくく、溜まった水も無負荷時（アンロード時）に水潤滑式スクリュコンプレッサの空気吸入口３に吸入されるので、吸入フィルタ側へ流出することがなくなる。

すなわち、上述した構成により、インレットバルブ３０が全開している時に、ドレン水５ａや巻き上がった水５ｂは傾斜部３３ａにより水潤滑式スクリュコンプレッサの空気吸入口３へと戻る。
また、インレットバルブ３０が全閉している時に、バルブプレートの上流側に残った水（ドレン水５ａ、潤滑水５ｂ）は水溜め部３３ｂ（凹溝）に集中して溜まり、無負荷時の負圧により水抜き配管３６を通って水潤滑式スクリュコンプレッサの空気吸入口３へと吸い込まれる。

さらに、インレットバルブ３０が全閉している時に、水タンク８から圧縮空気が、弁座３２ａの下流側に供給される場合でも、逆止弁３７により弁座３２ａの下流側（水抜き配管３６の他端３６ｂ）から水溜め部３３ｂ（水抜き配管３６の一端３６ａ）への逆流を防止することができる。

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、水潤滑式スクリュ式圧縮機の場合について主として説明したが、給油式圧縮機にも同様に適用できる。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。

１ インレットバルブ、２ バルブプレート、
３ 圧縮機の空気吸入口、４ 空気、
５ａ ドレン水、５ｂ 潤滑水、
６ａ，６ｂ プーリ、７ ファン・モータ、７ａ ファン、
８ 水タンク、８ａ 気水分離器、８ｂ 逆止弁
９ 水クーラ、１０ 圧縮機、１１ 除湿機、
１２ａ 空気導入ライン、１２ｂ，１２ｃ 圧縮空気ライン、
１３ａ，１３ｂ 水ライン、
２０ 加圧水噴射ライン、２２ 負荷／無負荷制御弁、
３０ インレットバルブ、３１ 流路、
３２ バルブ本体、３２ａ 弁座、３２ｂ シリンダボディ、
３２ｃ ピストン、３２ｄ 圧縮ばね、
３３ 誘導部、３３ａ 傾斜部、３３ｂ 水溜め部（凹溝）、
３４ バルブプレート、３６ 水抜き配管、
３６ａ 一端、３６ｂ 他端、３７ 逆止弁

Claims (3)

1. 水潤滑式スクリュコンプレッサの空気吸入口に取り付けられ、外部から供給された空気が空気吸入口まで通る流路を有するバルブ本体と、
   該バルブ本体内に設けられた弁座を全開する開位置と前記弁座を全閉する閉位置との間で移動可能なバルブプレートとを備え、
   前記バルブ本体は、前記弁座より上流側下面に設けられた水溜め部と、前記水溜め部に水を誘導する誘導部とを有し、
   前記誘導部の内面の開口断面積は、上方から下方に向かうにしたがい減少し、
   前記水溜め部は、前記誘導部の下端に設けられ、
   さらに、該水溜め部と前記弁座より下流側のバルブ本体とを連通する水抜き配管を備える、ことを特徴とする水潤滑式スクリュコンプレッサのインレットバルブ。
2. 前記誘導部は、前記弁座側に水が流れる傾斜部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のインレットバルブ。
3. 前記水抜き配管に設けられ、前記弁座より下流側から水溜め部への逆流を防止する逆止弁を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のインレットバルブ。