JP2943799B1 - 水噴射式空気圧縮装置とその起動方法 - Google Patents

水噴射式空気圧縮装置とその起動方法

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Abstract

【要約】 【課題】 圧縮機を長時間停止した後でも、ロータやメ
カニカルシールが乾燥したままでのドライ運転を確実に
防止して起動することができる水噴射式空気圧縮装置と
その起動方法を提供する。 【解決手段】 内部に水を保有する水タンク8と、空気
を圧縮する圧縮機10とを備え、圧縮空気を水タンク内
に供給し、その圧力で水タンクから圧縮機内に水を噴射
する水噴射式空気圧縮装置。系外から加圧水を圧縮機内
に導入する加圧水噴射ライン20と、この加圧水噴射ラ
インを開閉する制御装置22とを備え、圧縮機の起動命
令により、圧縮機の起動前に、加圧水噴射ラインを開い
て系外から加圧水を圧縮機内に噴射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部に水を噴射し
て潤滑等を行う水噴射式空気圧縮装置とその起動方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、スクリューコンプレッサの模式
図である。この図において、スクリューコンプレッサ1
0は、2軸スクリューコンプレッサであり、2本のスク
リューロータ1、軸受2a,2b、高圧シール(例えば
メカニカルシール3)、低圧シール(例えばリップシー
ル4)、コンプレッサ本体5、等からなり、互いに噛み
合った2本のスクリューロータ1を回転駆動し、空気取
入口5aから導入した空気を、2本のロータ間で圧縮
し、吐出口5bから圧縮空気を吐出するようになってい
る。なお、低圧シールはメカニカルシールにもでき、そ
のときは、両者に給水するようにする。
【0003】図3は、図2のスクリューコンプレッサの
外形図である。この図において、6aはロータ駆動用の
プーリ、5cはメカニカルシールへの水供給口である。
かかるスクリューコンプレッサ等の圧縮機では、ロータ
1やメカニカルシール3のシール面又は接触面(材質は
カーボンやセラミック)が直接摺動する構造であるた
め、その摺動面を潤滑するために、空気取入口及び水供
給口5cから水を噴射/供給している。なお、この水
は、摺動面の潤滑及び冷却を担うばかりでなく、圧縮し
た空気を冷却して圧縮効率を高める役目も果している。
【0004】図4は、かかる水噴射式圧縮機を用いた空
気圧縮設備の構成図である。この図において、7はファ
ン・モータ(ファン付きモータ)、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、内部のロータが
回転し、空気導入ライン12aから空気取入口5aを介
して空気が導入され、ロータ間で圧縮された圧縮空気が
吐出口5b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。
【0005】水タンク8には、中間位置まで水が供給さ
れており、上部に供給された加圧空気の圧力(約0.7
MPa:約7Kg/cm2g )により、内部水が水ライン13
aを介して水クーラ9に圧送され、ここで冷却され、更
に水ライン13bを介してコンプレッサ10の空気取入
口及び水供給口5cに供給され、その内部に噴射され
る。コンプレッサ10の内部を潤滑・冷却した水は、加
圧空気と共に水タンク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。一方、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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の水噴射式空気圧縮装置では、運転中は水が水噴射式圧
縮機10のロータやメカニカルシールへ供給され、潤滑
及び冷却を担っている。しかし、圧縮機が停止し、水タ
ンク8内の圧力が常圧の状態で長時間経過すると、圧縮
機が通常高い位置にあるので、水のレベルが下がり水ラ
イン13aや圧縮機10の内部(ロータやメカニカルシ
ール)が乾燥状態になっている。そのため、この乾燥状
態で圧縮機を起動する(以下、ドライ運転と呼ぶ)と、
循環水がロータやメカニカルシールに到達するまでの
間、圧縮機が乾燥状態のまま運転されてしまう問題点が
あった。このドライ運転時間は、圧縮機の運転により水
タンク内の圧力が高まり、圧縮された空気の圧力により
循環水がロータやメカニカルシールに到達するまでの時
間であり、例えば5〜10秒前後となる。このドライ運
転中は、乾燥状態のため潤滑及び冷却効果がなく、水が
供給されている状態に比べてロータやメカニカルシール
の摩耗や温度上昇が激しくなり、損傷又は性能低下、交
換周期の短縮といった不具合が生ずる問題点があった。
【0007】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、
圧縮機を長時間停止した後でも、ロータやメカニカルシ
ールが乾燥したままでのドライ運転を確実に防止して起
動することができる水噴射式空気圧縮装置とその起動方
法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、内部に
水を保有する水タンク(8)と、空気を圧縮する圧縮機
(10)とを備え、圧縮空気を水タンク内に供給し、そ
の圧力で水タンクから圧縮機内に水を噴射する水噴射式
空気圧縮装置において、系外から加圧水を圧縮機内に導
入する加圧水噴射ライン(20)と、該加圧水噴射ライ
ンを開閉する制御装置(22)とを備え、圧縮機の起動
命令により、圧縮機の起動前に、加圧水噴射ラインを開
いて系外から加圧水を圧縮機内に噴射する、ことを特徴
とする水噴射式空気圧縮装置が提供される。
【0009】また、本発明によれば、内部に水を保有す
る水タンク(8)と、空気を圧縮する圧縮機(10)と
を備え、圧縮空気を水タンク内に供給し、その圧力で水
タンクから圧縮機内に水を噴射する水噴射式空気圧縮装
置の起動方法であって、圧縮機の起動命令により、加圧
水噴射ラインを開いて系外から加圧水を圧縮機内に噴射
し、次いで圧縮機を起動し、水タンクから圧縮機に水が
供給される前に加圧水噴射ラインを閉じて系外からの加
圧水の噴射を停止する、ことを特徴とする水噴射式空気
圧縮装置の起動方法が提供される。
【0010】上記本発明の装置及び方法によれば、圧縮
機が起動命令を受けた時点で、外部からロータ、メカニ
カルシールへ水を供給し、ある時間後に電動機を始動さ
せるので、ロータやメカニカルシールが乾燥している状
態であっても、乾燥状態で運転されることを回避でき、
ロータやメカニカルシールの摩耗を減少させ、損傷や性
能低下などの不具合を生じないようにすることができ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。図1は、本発明による水噴
射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、内部のロータが回転
し、空気導入ライン12aから空気取入口5aを介して
空気が導入され、ロータ間で圧縮された圧縮空気が吐出
口5b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。
【0012】水タンク8には、図示しない水位計、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)はコンプレッサ10の近くにもある。また、
この水タンク8の上部には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(例えば約
0.7MPa以上:約7Kg/cm2g 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。
【0013】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を介してコンプレッ
サ10の空気取入口及び水供給口5cに供給される。こ
の水ライン13bと空気取入口との合流点、及び水供給
口5cには、図示しないノズルが設けられ、水タンク8
側の圧力を保持したまま、コンプレッサ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、内部
の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、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、かつ圧縮れた空気の温度を
下げて、圧縮機の圧縮効率を高めるように設定させれて
いる。
【0014】次いで、コンプレッサ10の内部を潤滑・
冷却した水は、加圧空気と共に、吐出口5bから圧縮空
気ライン12bを介して水タンク8にに循環され、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+2
0℃程度であり、水分を含んでいる。そのため除湿機1
1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。
【0015】本発明の水噴射式空気圧縮装置は、更に、
系外から加圧水を圧縮機内に導入する加圧水噴射ライン
20と、加圧水噴射ライン20を開閉する制御装置22
とを備えている。加圧水噴射ライン20には例えば電磁
開閉弁20aが設けられている。また加圧水噴射ライン
20は、例えば水道水等の加圧水ライン(給水入口)に
接続され、ラインを開くことにより系外から加圧水を圧
縮機10の空気取入口5aと水供給口5dに供給するよ
うになっている。水供給口5dは、この例では、コンプ
レッサ10の水供給口5cとは別個に設けられ、水供給
口5cと同様にメカニカルシールへ水を供給するように
なっている。なお、水供給口5dの代わりに水供給口5
cに直接供給してもよい。また、必要により、加圧水噴
射ライン20と空気取入口5aの合流点、及び水供給口
5dにノズルを設けてもよい。
【0016】上述した構成により、本発明の方法によれ
ば、制御装置22が圧縮機の起動命令を受けると、電磁
開閉弁20aを開き、加圧水噴射ライン20を介して系
外から加圧水を圧縮機内に噴射し、次いで圧縮機10を
起動する。系外からの加圧水の噴射は、圧縮機10の起
動例えば3秒前から行い、圧縮機10の起動後に停止す
る。この加圧水の噴射停止は、水タンク8から圧縮機1
0に水が供給される前に行うのがよい。例えば、圧縮機
10の起動後、通常5秒前後で水タンク8から水が供給
されるので、加圧水の噴射はその前、すなわち、起動直
後に停止するのがよい。なお、継続して加圧水噴射ライ
ン20を開いていても、圧縮機10の内圧が上昇する
と、ライン20からの水供給は自動的に停止する。
【0017】上述した本発明の装置及び方法によれば、
圧縮機10が起動命令を受けた時点で、外部からロー
タ、メカニカルシールへ水を供給し、ある時間後に電動
機を始動させるので、ロータやメカニカルシールが乾燥
している状態であっても、乾燥状態で運転されることを
回避でき、ロータやメカニカルシールの摩耗を減少さ
せ、損傷や性能低下などの不具合を生じないようにする
ことができる。
【0018】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、スクリューコンプレッサの
場合について主として説明したが、水噴射式である限り
で他の圧縮機であってもよい。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。
【0019】
【発明の効果】上述したように、本発明の水噴射式空気
圧縮装置とその起動方法は、圧縮機を長時間停止した後
でも、ロータやメカニカルシールが乾燥したままでのド
ライ運転を確実に防止して起動することができる、等の
優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による水噴射式空気圧縮装置の全体構成
図である。
【図2】スクリューコンプレッサの模式図である。
【図3】図2のスクリューコンプレッサの外形図であ
る。
【図4】従来の水噴射式空気圧縮装置の全体構成図であ
る。
【符号の説明】
1 スクリューロータ 2a,2b 軸受 3 メカニカルシール 4 ガスシール 5 コンプレッサ本体 5a 空気取入口 5b 吐出口 5c 水供給口 6a,6b プーリ 7 ファン・モータ 8 水タンク 8a 気水分離器 8b 逆止弁 9 水クーラ 10 水噴射式圧縮機(スクリューコンプレッサ) 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 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F04B 39/06 F04C 29/02 F04C 29/02 311 F04C 29/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に水を保有する水タンク(8)と、
    空気を圧縮する圧縮機(10)とを備え、圧縮空気を水
    タンク内に供給し、その圧力で水タンクから圧縮機内に
    水を噴射する水噴射式空気圧縮装置において、 系外から加圧水を圧縮機内に導入する加圧水噴射ライン
    (20)と、該加圧水噴射ラインを開閉する制御装置
    (22)とを備え、圧縮機の起動命令により、圧縮機の
    起動前に、加圧水噴射ラインを開いて系外から加圧水を
    圧縮機内に噴射する、ことを特徴とする水噴射式空気圧
    縮装置。
  2. 【請求項2】 内部に水を保有する水タンク(8)と、
    空気を圧縮する圧縮機(10)とを備え、圧縮空気を水
    タンク内に供給し、その圧力で水タンクから圧縮機内に
    水を噴射する水噴射式空気圧縮装置の起動方法であっ
    て、 圧縮機の起動命令により、加圧水噴射ラインを開いて系
    外から加圧水を圧縮機内に噴射し、次いで圧縮機を起動
    し、水タンクから圧縮機に水が供給される前に加圧水噴
    射ラインを閉じて系外からの加圧水の噴射を停止する、
    ことを特徴とする水噴射式空気圧縮装置の起動方法。
JP10208162A 1998-07-23 1998-07-23 水噴射式空気圧縮装置とその起動方法 Expired - Lifetime JP2943799B1 (ja)

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