JP4475369B2 - Air compressor and its starting method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリュー式等の空気圧縮技術に係り、特に起動時の負荷を低減することができる空気圧縮装置とその起動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
空気圧縮装置における2軸スクリュー式の圧縮機10は、図3に示すように、2本のスクリューロータ1、軸受2a,2b、高圧シールとなるメカニカルシール3、低圧シールとなるリップシール4、圧縮機本体5等からなるものである。この圧縮機10は、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本のスクリューロータ間で圧縮し、吐出口5bから圧縮空気を吐出するようになっている。
【0003】
図4はスクリュー式圧縮機を用いた空気圧縮装置の構成図である。
この構成図において、7はファン・モータ、8は水タンク、9は水クーラ、11はドライヤである。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2本の圧縮機10側のスクリューロータ1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、スクリューロータ1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。
【0004】
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0.7MPa:約7Kg/cm2g )により、内部水が水ライン13aを介して水クーラ9に圧送され、ここで冷却され、更に水ライン13bを介して圧縮機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。圧縮機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を介してドライヤ11に供給され除湿されて空気出口から供給される。
【0005】
このように構成された圧縮機10を起動するときに、ファン・モータ7の起動トルクが小さい場合には、スクリューロータ1の回転により吸入負圧を生じて一旦空気導入ライン12aにおける吸入弁10aは開くが、加速トルクの不足のためにスクリューロータ1の回転数は急速に上昇しない。そこで、このような起動負荷を低減するために吸入弁10aを閉じた状態で起動することが効果的であるが、この吸入弁10aを閉じるために次のような2つの方法がある。
【0006】
例えば、起動時に、ばねなどにより吸入弁10aを強制的に「閉」とし、空気の導入に際して、高圧空気により吸入弁10aを「開」とする方法がある。この方法は、高圧空気を用いることなく常に吸入弁10aを「閉」として起動できるという特徴がある。しかし、ばね式の吸入弁10aでは、圧縮機10の一般的な容量調整方式である吸入絞り制御方法は、圧力の上昇に応じて吸入弁10aの動作圧が上昇することにより、吸入弁10aを徐々に「閉」とするので、このような吸入絞り制御を行うことができない。
【0007】
この方法とは逆に、起動時にばねなどにより吸入弁10aを強制的に「開」とし、空気の導入に際して、高圧空気により吸入弁10aを「閉」とする方法がある。この方法は、圧縮機10内の圧力がなく、外部から高圧空気の供給も不可能な場合は使用できない。圧縮機10は停止から一定時間であれば機内に圧力を溜めておくことができ、吸入弁10aを閉じておくこともできるが、長時間の停止後、又は分解などで圧力を開放した場合には、吸入弁10aが開いた状態で起動することは避けられない。このような場合、起動負荷の上昇を許容して負荷起動を行い、圧力上昇に伴って吸入弁10aを閉じる方式(起動負荷上昇許容方式)が提案されている。または、僅かな吸入負圧を利用して吸入弁10aを早期に閉じる、負圧方式などが提案されている(特開昭57−105588号参照)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した起動時に、起動負荷の上昇を許容して負荷起動を行い、圧力上昇に伴って吸入弁10aを閉じる起動負荷上昇許容方式では、起動と同時又は事前に、系内の圧力を一定に保つ放風弁8cが「開」となるため、吸入弁10aを「閉」とする必要な圧力を得るまでの時間がかかり、起動負荷の上昇が大きいという問題があった。
【0009】
また、僅かな吸入負圧を利用して吸入弁10aを早期に閉じる、負圧方式では、負圧による吸入弁10aの動作を可能とするために吸入弁10a、配管などの構造が複雑になるという問題があった。
【0010】
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、圧縮機の吸入弁と放風弁とを開閉操作することで、圧縮機の起動時における起動負荷を低減することができるスクリュー式空気圧縮装置とその起動方法を提供することにある。
【0011】
【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、この圧縮空気を前記水タンク(8)内に供給し、その圧力で水タンク(8)から前記圧縮機(10)内に水を噴射する空気圧縮装置において、前記水タンク(8)から加圧水を前記圧縮機(10)内に導入する水ライン(13a,13b)と、前記圧縮機(10)内に導入する外部からの空気を制御すると共に、前記水タンク(8)内の圧力の上昇と共に「閉」状態にするように構成した吸入弁(21)と、該吸入弁(21)と前記水タンク(8)との間の圧力を調節する放風弁(22)と、を備え、前記圧縮機(10)の起動時に、前記放風弁(22)を一定時間「閉」にすることで、機内の圧力を上昇させ、前記吸入弁(21)を「閉」状態にするために必要な圧力を得ることにより、該吸入弁(21)を短時間に「閉」状態にするように構成した、ことを特徴とする空気圧縮装置が提供される。
【0012】
前記吸入弁(21)は、本体(21a)内においてシリンダボディ(21b)にピストン(21c)を通し、該ピストン(21c)に弾性材(21d)を介在させてバルブプレート(21e)を常時「開」状態にすると共に、前記水タンク(8)内が加圧されると、「閉」状態になるように前記ピストン(21c)が前記弾性材(21d)に抗して前記バルブプレート(21e)が移動するように構成したものである。
【0013】
上記発明の装置では、起動時に空気圧縮装置における放風弁(22)を一定時間「閉」としておき、機内から外部へ圧力開放する回路を閉じておくことができる。そこで、この機内の圧力は早期に上昇して吸入弁(21)を閉じるに必要な圧力を得ることができる。これにより起動から吸入弁(21)が閉じるまでの時間を大幅に短縮することができるので起動負荷を低減することができる。
【0014】
また、本発明の起動方法によれば、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、圧縮空気を前記水タンク(8)内に供給し、その圧力で該水タンク(8)から前記圧縮機(10)内に水を噴射する空気圧縮装置の起動方法であって、先ず、前記圧縮機(10)の起動時に、放風弁(22)を一定時間「閉」にすることで、機内の圧力を上昇させ、吸入弁(21)を「閉」状態にするために必要な圧力を得ることにより、該吸入弁(21)を短時間に「閉」状態にする、ことを特徴とする空気圧縮装置の起動方法が提供される。
【0015】
前記放風弁(8)を閉じている時間は、前記圧縮機(10)内の圧力上昇に十分かつ機内の圧力が必要以上に上昇しない時間である、ことが望ましい。
【0016】
上記本発明の起動方法では、起動時に放風弁(8)を一定時間「閉」としておくことで、機内から外部へ圧力開放する回路が閉じられるため、機内の圧力は早期に上昇して吸入弁(21)を閉じるに必要な圧力を得ることができる。これにより起動から吸入弁(21)が閉じるまでの時間を大幅に短縮することで起動負荷を低減することができる。
なお、放風弁(8)を閉じておく時間は、圧力上昇に十分な時間かつ機内の圧力が必要以上に上昇しないように決定する必要がある。
【0017】
【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は本発明の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はドライヤである。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内部のスクリューロータ1が回転し、空気導入ライン12aから空気取入口を介して空気が導入され、スクリューロータ1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。
【0018】
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のスクリューロータ1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。
【0019】
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の空気取入口及び水供給口に供給される。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の内部のスクリューロータ1及びメカニカルシール3の摺動面を濡らして潤滑すると共に、スクリューロータ1及びメカニカルシール3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せれている。
【0020】
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を介してドライヤ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。そのためドライヤ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。
【0021】
本発明の空気圧縮装置は、水タンク8から加圧水を前記圧縮機10内に導入する水ライン13a,13bと吸入弁21を設けている。この吸入弁21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内の圧力の上昇と共に「閉」状態にするように構成したものである。
【0022】
図2は本発明の吸入弁の構成図である。この吸入弁21は、本体21a内においてシリンダボディ21bにピストン21cを通し、このピストン21cにコイルばね等の弾性材21dを介在させて、空気の出入りを規制するバルブプレート21eを常時「開」状態にするものである。この吸入弁21は、水タンク8内が加圧されると、「閉」状態になるようにピストン21cが弾性材21dを抗してバルブプレート21eが移動するようになったものである(矢印方向の二点鎖線)。
【0023】
この吸入弁21と水タンク8との間のライン上には放風弁22を設けてある。この放風弁22は、吸入弁21と水タンク8との間の圧力を調節するものである。そこで、この放風弁22を一定時間「閉」にすることで、圧縮機10の起動時に、機内から外部へ圧力開放する回路が閉じ、機内の圧力が早期に上昇するように吸入弁21を「閉」状態にすることができる。
【0024】
即ち、圧縮機10の起動時に、放風弁22を一定時間閉じると共に、機内から外部へ圧力開放する回路を閉じ、次に、機内の圧力を早期に上昇させ、吸入弁21を閉じるに必要な圧力を得ることにより、起動から吸入弁21が閉じるまでの時間を大幅に短縮することができる。
【0025】
この放風弁22を閉じている時間は、圧力上昇に十分な時間かつ機内の圧力が必要以上に上昇しない時間であるとが望ましい。放風弁22を閉じておく時間は、圧力上昇に十分な時間かつ機内の圧力が必要以上に上昇しないように決定する必要がある。
【0026】
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、スクリュー式圧縮機10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。
【0027】
【発明の効果】
上述したように、本発明の空気圧縮装置及びその起動方法は、起動時に放風弁を一定時間「閉」としておくことで、機内から外部へ圧力開放する回路が閉じられるため、機内の圧力は早期に上昇して吸入弁を閉じるに必要な圧力を得ることができるので、起動から吸入弁が閉じるまでの時間を大幅に短縮することで起動負荷を低減することができる。
【0028】
また、従来の負圧方式では、負圧による吸入弁の動作を可能とするために吸入弁、配管などの構造が複雑になることがなく、圧縮機の起動時における起動負荷を低減することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスクリュー式空気圧縮装置の全体構成図である。
【図2】本発明の吸入弁の構成図である。
【図3】スクリュー式空気圧縮機の模式図である。
【図4】従来のスクリュー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 圧縮機本体
6a,6b プーリ
7 ファン・モータ
8 水タンク
8a 気水分離器
9 水クーラ
10 圧縮機
11 ドライヤ
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
21 吸入弁
21a 本体
21b シリンダボディ
21c ピストン
21d 弾性材
21e バルブプレート
22 放風弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air compression technique such as a screw type, and more particularly to an air compression apparatus and a starting method thereof that can reduce a load at the time of starting.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 3, the twin-
[0003]
FIG. 4 is a block diagram of an air compressor using a screw compressor.
In this block diagram, 7 is a fan motor, 8 is a water tank, 9 is a water cooler, and 11 is a dryer. The
[0004]
The
[0005]
When starting the
[0006]
For example, there is a method in which the
[0007]
Contrary to this method, there is a method in which the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described start-up load increase permissive system that allows start-up of the start-up load while allowing the start-up load to rise and closes the
[0009]
Further, in the negative pressure method in which the
[0010]
The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a screw-type air compressor and a starting method thereof that can reduce a starting load at the time of starting the compressor by opening and closing a suction valve and a discharge valve of the compressor. There is to do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a water tank (8) holding water therein and a compressor (10) for compressing air are provided, and this compressed air is supplied into the water tank (8), In an air compressor for injecting water from the water tank (8) into the compressor (10), water lines (13a, 13b) for introducing pressurized water from the water tank (8) into the compressor (10 ) ; A suction valve (21) configured to control external air introduced into the compressor (10) and to be in a “closed” state as the pressure in the water tank (8) increases. An air discharge valve (22) for adjusting the pressure between the intake valve (21) and the water tank (8), and the air discharge valve (22) is kept constant when the compressor (10) is started. time by a "closed" to raise the pressure of the machine, the suction valve (21) "closed" By obtaining the necessary pressure for the state, and configured to "closed" state in a short time the suction Iriben (21), an air compressor is provided, characterized in that.
[0012]
In the main body (21a), the suction valve (21) is configured such that a piston (21c) is passed through a cylinder body (21b) and an elastic material (21d) is interposed in the piston (21c) so that the valve plate (21e) is always “ When the inside of the water tank (8) is pressurized, the piston (21c) is opposed to the elastic member (21d) so as to be in the “closed” state. ) Is configured to move.
[0013]
In the apparatus of the above invention, the air release valve (22) in the air compressor is kept “closed” for a certain time at the time of startup, and the circuit for releasing the pressure from the inside of the machine to the outside can be closed. Therefore, the pressure inside the machine rises early and the pressure required to close the suction valve (21) can be obtained. As a result, the time from the start to the closing of the intake valve (21) can be greatly shortened, so the start load can be reduced.
[0014]
Moreover, according to the starting method of the present invention, the water tank (8) holding water therein and the compressor (10) for compressing air are provided, and compressed air is supplied into the water tank (8). , A method for starting an air compression device for injecting water into the compressor (10) from the water tank (8) with the pressure. First, when the compressor (10) is started, an air discharge valve (22 ) Is “closed” for a certain period of time to increase the pressure in the machine and obtain the pressure necessary to bring the intake valve (21) into the “closed” state, thereby reducing the intake valve (21) for a short time. The method for starting the air compressor is provided, wherein the air compressor is closed.
[0015]
It is desirable that the time for closing the air discharge valve (8) is a time sufficient to increase the pressure in the compressor (10) and not to increase the pressure in the apparatus more than necessary.
[0016]
In the start-up method of the present invention, the circuit for releasing the pressure from the inside of the machine to the outside is closed by keeping the air release valve (8) “closed” for a certain time at the time of start-up. The pressure required to close the valve (21) can be obtained. As a result, it is possible to reduce the starting load by significantly reducing the time from the starting to the closing of the suction valve (21).
In addition, it is necessary to determine the time for closing the air discharge valve (8) so that the pressure in the machine is not increased more than necessary and sufficient for the pressure increase.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an air compressor according to the present invention. In this figure, 7 is a fan motor, 8 is a water tank, 9 is a water cooler, and 11 is a dryer. The
[0018]
The
[0019]
Further, the cooling water in the
[0020]
Next, the water lubricated and cooled inside the
[0021]
The air compressor of the present invention is provided with
[0022]
FIG. 2 is a block diagram of the intake valve of the present invention. In the
[0023]
On the line between the
[0024]
That is, when the
[0025]
It is desirable that the time during which the
[0026]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, although the case of the
[0027]
【The invention's effect】
As described above, in the air compressor of the present invention and its starting method, the circuit for releasing the pressure from the inside of the machine to the outside is closed by keeping the air release valve “closed” for a certain time at the time of startup. Since the pressure required to close the suction valve by rising early can be obtained, the starting load can be reduced by greatly reducing the time from the start to the closing of the suction valve.
[0028]
In addition, in the conventional negative pressure system, since the suction valve can be operated by negative pressure, the structure of the suction valve, piping and the like is not complicated, and the starting load at the time of starting the compressor can be reduced. It has excellent effects such as being able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a screw-type air compressor according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an intake valve of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a screw type air compressor.
FIG. 4 is an overall configuration diagram of a conventional screw type air compressor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記水タンク(8)から加圧水を前記圧縮機(10)内に導入する水ライン(13a,13b)と、前記圧縮機(10)内に導入する外部からの空気を制御すると共に、前記水タンク(8)内の圧力の上昇と共に「閉」状態にするように構成した吸入弁(21)と、該吸入弁(21)と前記水タンク(8)との間の圧力を調節する放風弁(22)と、を備え、
前記圧縮機(10)の起動時に、前記放風弁(22)を一定時間「閉」にすることで、機内の圧力を上昇させ、前記吸入弁(21)を「閉」状態にするために必要な圧力を得ることにより、該吸入弁(21)を短時間に「閉」状態にするように構成した、ことを特徴とする空気圧縮装置。A water tank (8) holding water therein and a compressor (10) for compressing air are provided, and this compressed air is supplied into the water tank (8) from the water tank (8) by its pressure. In the air compressor for injecting water into the compressor (10),
A water line (13a, 13b) for introducing pressurized water from the water tank (8) into the compressor (10), an external air introduced into the compressor (10), and the water tank (8) A suction valve (21) configured to be in a “closed” state as the pressure in the interior increases, and a discharge valve for adjusting the pressure between the suction valve (21) and the water tank (8) (22)
To start up the compressor (10), the air release valve (22) is "closed" for a certain period of time, thereby increasing the pressure in the machine and bringing the suction valve (21) into the "closed" state. An air compressor characterized in that the intake valve (21) is brought into a "closed" state in a short time by obtaining a necessary pressure .
先ず、前記圧縮機(10)の起動時に、放風弁(22)を一定時間「閉」にすることで、機内の圧力を上昇させ、吸入弁(21)を「閉」状態にするために必要な圧力を得ることにより、該吸入弁(21)を短時間に「閉」状態にする、ことを特徴とする空気圧縮装置の起動方法。A water tank (8) holding water therein and a compressor (10) for compressing air are provided, compressed air is supplied into the water tank (8), and the pressure from the water tank (8) A method for starting an air compressor for injecting water into the compressor (10),
First, when the compressor (10) is started, the air release valve (22) is "closed" for a certain period of time to increase the pressure in the machine and bring the intake valve (21) to the "closed" state. A method for starting an air compressor, wherein the suction valve (21) is brought into a "closed" state in a short time by obtaining a necessary pressure.
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