JP4902273B2 - 空気圧縮機及び空気圧縮機のドレン排出方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気圧縮機及び空気圧縮機のドレン排出方法に関するもので、更に詳しくは空気圧縮機の自動停止後におけるドレンの排出を確実にする空気圧縮機及び空気圧縮機のドレン排出方法にある。

大気空気中には、ある比率で水蒸気が含まれている。圧縮機がこの水蒸気を含んだ大気空気を圧縮すると、圧力下では空気中に保有できる水蒸気量が減少するため、圧縮空気の温度によっては、ドレンが発生することとなる。この発生したドレンは、ドレントラップ等のドレン排出手段により適切に外部へと排出しないと、空気圧ライン末端の空圧機器へのドレン混入不具合や、圧縮機内部の発錆等の不具合が発生することになる。

その一方、ドレン発生量に対してドレン排出手段を過度に作動させると、本来、排出する必要のない圧縮空気を、無駄に大気へ放出することになり、エネルギーのロスを引き起こす。このため、適切なドレン排出は、空気圧縮機の内部発錆を防止し、省エネルギー化を図る上で大変重要な事項となっている。

そこで、空気圧縮機の運転時間を積算し、この積算値が設定値に達すると、ドレンを排出させるものがある。（例えば、特許文献１参照。）。

特許第２９０９９０１号公報

空気圧縮機においては、これに接続される末端機器の使用状況に応じて、省エネの観点から、容量制御する方式が採用されている。即ち、末端機器が稼動していない場合には、圧縮空気の供給量を減らし、更に、末端機器が長期間稼動しない場合には、空気圧縮機を自動的に停止させる方式が採用されている。

しかしながら、前述した末端機器は、その消費者の使用状況に応じて変化し、一定ではない。例えば、就業時間中の昼休みには、１時間程度、圧縮空気が使用されないことがある。また、週末には、２日間程度、圧縮空気が使用されないことがある。極端な場合には、夏期・年末休暇のように、長期間、圧縮空気が使用されないことがある。

このような場合、空気圧縮機が、自動停止後、その停止時間が長くなると、空気圧縮機の自動停止後に空気の流れが止まるため、実際には、空気圧縮機内部の配管内面、熱交換器の内部表面にも付着しているドレンが、時間の経過に伴って配管や熱交換器の下部へと垂れてこれらに集積する。

また、圧縮機に接続した外部の立上がり配管からドレン水が垂れてくる場合もある。このため、圧縮機内部、配管内部は、ドレン水により発錆等の不具合を引き起こすことになる。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、空気圧縮機の自動停止中においても、ドレンを確実に排出して、圧縮機内部の発錆防止を図ることができる空気圧縮機及び空気圧縮機のドレン排出方法を提供することを目的とする。

本発明は前述の課題を解決するために、第１の発明は、圧縮機本体の吐出側に設けた熱交換器、除湿器と、前記熱交換器及び若しくは、除湿器で発生したドレンを排出するドレン排出弁とを備えた空気圧縮機において、前記ドレンの排出間隔時間ｔ１を記憶する記憶部を有し、前記圧縮機本体の自動停止後であって、運転時のドレン排出から前記ドレン排出間隔時間ｔ１経過後に、ドレン排出指令を前記ドレン排出弁に出力する制御手段を備えたことを特徴とする。
また、第２の発明は、圧縮機本体の吐出側に設けた熱交換器、除湿器と、前記熱交換器及び若しくは、除湿器で発生したドレンを排出するドレン排出弁とを備えた空気圧縮機において、前記ドレンの排出間隔時間ｔ１を記憶する記憶部を有し、前記ドレン排出弁の開動作中に前記圧縮機本体の自動停止機能が作動した場合、前記ドレン排出弁の閉動作後から前記ドレンの排出間隔時間ｔ１経過後に、ドレン排出指令を前記ドレン排出弁に出力する制御手段を備えたことを特徴とする。

更に、第３の発明は、圧縮機本体の吐出側に設けた熱交換器、除湿器と、前記熱交換器及び若しくは、除湿器で発生したドレンを排出するドレン排出弁とを備えた空気圧縮機において、前記圧縮機本体への自動停止指令に基づいて、前記圧縮機本体の自動停止後に少なくとも複数回のドレン排出指令を、前記ドレン排出弁に出力する制御手段を備えたことを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、前記制御手段は、ドレン排出指令回数を任意に設定可能であることを特徴とする。

更に、第５の発明は、圧縮機本体の吐出側に設けた熱交換器及び若しくは、除湿器で発生したドレンを、ドレン排出弁によって排出する空気圧縮機のドレン排出方法において、前記圧縮機本体の自動停止後であって、制御手段によって、運転時のドレン排出から前記制御手段の記憶部に記憶したドレン排出間隔時間ｔ１経過後に、ドレン排出指令を前記ドレン排出弁に出力することを特徴とする。

また、第６の発明は、第５の発明において、前記圧縮機本体の自動停止後における前記ドレン排出間隔時間ｔ１後のドレン排出時間ｔ２での前記ドレン排出弁の開閉操作後に、ドレン排出間隔時間ｔ３後にドレン排出時間ｔ２での前記ドレン排出弁の開閉操作を複数回行うことを特徴とする。
更に、第７の発明は、圧縮機本体の吐出側に設けた熱交換器及び若しくは、除湿器で発生したドレンを、ドレン排出弁によって排出する空気圧縮機のドレン排出方法において、前記ドレン排出弁の開動作中に前記圧縮機本体の自動停止機能が作動した場合、制御手段によって、前記ドレン排出弁の閉動作後から、前記制御手段の記憶部に記憶したドレン排出間隔時間ｔ１経過後に、ドレン排出指令を前記ドレン排出弁に出力することを特徴とする。

本発明によれば、空気圧縮機の自動停止中の無駄な空気消費を最小限としながら、その長期間の自動停止中においても、熱交換器及び若しくは、除湿器で発生したドレンを確実に排出することができる。その結果、空気圧縮機の内部の発錆を防止し、空気圧縮機の長寿命化を図ることができる。また、空気圧縮機に接続した末端機器の異常停止等の不具合が防止され、圧縮空気供給先での作業効率を向上させることができる。

以下、本発明の空気圧縮機のドレン排出装置及びドレン排出方法の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の空気圧縮機のドレン排出装置の一実施の形態の全体構成を表す概略図である。この図１において、空気圧縮機は、吸込フィルタ１を介し吸い込んだ空気（大気）を圧縮する圧縮機本体２と、この圧縮機本体２を駆動する電動機３と、電動機３の回転数を可変制御する可変速手段４と、圧縮機本体２で生成した圧縮空気を供給先に供給する圧縮空気供給系統５とを備えている。また、吸込フィルタ１と圧縮機本体２との間には、容量制御のための吸込み弁６が設けられている。

圧縮空気供給系統５には、圧縮機本体２から吐出された圧縮空気を一次冷却する熱交換器７と、この熱交換器７からの圧縮空気を二次冷却するとともに除湿する除湿器８とが設けられている。除湿器８の出口側には、圧力センサ９が設けられている。この圧力センサ９の検出信号は、制御手段１０に出力される。また、除湿器８には、除湿器８で発生したドレン（凝縮水）を排出するためのドレン配管１１が設けられている。このドレン配管１１には、ドレン排出弁（電磁弁）１２が設けられている。このドレン排出弁１２は制御手段１０からの信号により開閉操作される。

制御手段１０は、記憶部と、演算部とで構成されている。記憶部には、容量制御機能、自動停止機能、運転時のドレン排出機能を実現するためのプログラムが記憶されているとともに、自動停止後のドレン排出機能を実現するためのプログラムを記憶されている。また、上述した自動停止後のドレン排出機能を実現するために、記憶部には、ドレン排出間隔ｔ１、ドレン排出時間ｔ２が記憶されている。演算部は、ドレン排出間隔ｔ１でドレン排出時間ｔ２を、前記ドレン排出弁１２の開信号として前記ドレン排出弁１２に出力する。

次に、上述した本発明の空気圧縮機のドレン排出装置の一実施の形態によるドレン排出制御動作を図１及び図２を用いて説明する。
図２は、本発明の空気圧縮機のドレン排出装置の一実施の形態によるドレン排出制御動作の一例を説明するためのタイムチャート図で、この図３のタイムチャート図中の（ａ１）は、圧縮機本体２の運転を、（ａ２）は圧縮機本体２の自動停止を示し、また、（ｂ１）はドレン排出弁１２が開状態、（ｂ２）は閉状態を示し、符号ｔ１、ｔ２は、前述したドレン排出間隔時間及びドレン排出時間である。

制御手段１０は、圧力センサ９からの検出信号を取り込み、可変速手段４により圧縮機本体２を駆動する電動機３を変速して、除湿器８の出口側の圧力を一定に保つ様に圧縮機本体２の回転数を変化させたり、また、吸込み弁６での吸い込み量を絞り、容量制御を行う。

吸込みフィルタ１、吸込み弁６を経由して圧縮機本体２に吸込まれた大気空気は、圧縮機本体２において所定の圧力まで圧縮された後、熱交換器６により冷却され、さらに除湿器８で除湿された後、圧縮空気供給系統５における圧縮空気吐出口より吐出される。除湿器８で分離したドレンは、圧縮機本体２の運転中には、記憶部に記憶したドレン排出間隔時間ｔ１でのドレン排出時間ｔ２を、ドレン排出弁１２の開信号としてドレン排出弁１１に出力する。

これにより、ドレン排出弁１２は、ｔ２時間開き、除湿器８内で発生したドレンを排出する。このように、圧縮機本体２の運転中には、ｔ１時間毎にｔ２時間だけドレン排出弁１２を開き、除湿器８内で発生したドレンを排出する制御が行われる。

制御手段１０は、上述した容量制御後においても、圧縮空気供給先での使用が行われていない場合には、自動停止機能を作動させて、圧縮機本体２を自動停止させる。このように自動停止機能が作動すると、制御手段１０は、図２のタイムチャ−トの後半に示すように、圧縮機本体２の運転中に行った最終のドレン排出を基に、記憶部に記憶したドレン排出間隔時間ｔ１の経過後にドレン排出時間ｔ２を、ドレン排出弁１２の開信号としてドレン排出弁１２に出力する。

これにより、ドレン排出弁１２は、圧縮機本体２が自動停止した後も、ｔ２時間開き、除湿器８内で発生したドレンを排出する。即ち、空気使用量が減少し圧縮機本体２が自動停止した後も、ドレン排出弁１２を１サイクルだけ開放し、圧縮機本体２の自動停止後における除湿器８内の残留ドレンを確実に排出する。

前述した圧縮機本体２の自動停止指令は、例えば、ドレン排出弁１２の開動作中に制御手段１０に入力されることがある。この場合のタイムチャートを、図３に示す。この図３にいて、図２と同符号のものは同一部分である。
上述のように、ドレン排出弁１２の開動作中に、自動停止機能が作動した場合、制御手段１０は、ドレン排出弁１２の閉動作後に、ドレン排出弁１２を１サイクルだけ開放するように、ドレン排出弁１２に開信号を出力する。これにより、ドレン排出弁１２は、圧縮機本体２の自動停止後における除湿器８内の残留ドレンを確実に排出する。

この実施の形態においても、前述した実施の形態と同様に、空気圧縮機の自動停止中の無駄な空気消費を最小限としながら、その長期間の自動停止中においても、除湿器８で発生したドレンを確実に排出することができる。その結果、空気圧縮機の内部の発錆を防止し、空気圧縮機の長寿命化を図ることができる。また、空気圧縮機に接続した末端機器の異常停止等の不具合が防止され、圧縮空気供給先での作業効率を向上させることができる。

図４及び図５は、本発明の空気圧縮機のドレン排出装置の他の実施の形態によるドレン排出制御動作の一例を説明するためのタイムチャート図で、これらの図において、図２と同符号のものは同一部分である。これらの図中の符号ｔ３は、圧縮機本体２の自動停止後における複数回のドレン排出間隔時間を示している。
この実施の形態は、圧縮機本体２の自動停止時間が比較的長時間にわたる場合、除湿器８の内部に付着したドレンをより確実に排出するために、圧縮機本体２の自動停止時間中に、ドレン排出動作を複数回行うようにしたものである。

この実施の形態においては、制御手段１０の記憶部には、前述したドレン排出間隔時間ｔ１、ドレン排出時間ｔ２が記憶されているとともに、圧縮機本体２の自動停止後におけるドレン排出回数（Ｎ）とその排出間隔時間ｔ３が記憶されている。排出間隔時間ｔ３は、圧縮機本体２の停止後にはドレンの発生が運転時に比べて少ないので、運転中におけるドレン排出間隔時間ｔ１よりも大きく設定されている。

制御手段１０の演算部は、圧縮機本体２の自動停止後に行われる１サイクルのドレン排出が終了した後、そこからの自動停止時間を積算し、その積算時間が、予め設定したドレン排出間隔ｔ３に達したら、図４に示すように、ドレン排出弁１２にｔ２時間開信号を出力する。その後、同様にドレン排出間隔時間ｔ３をもってドレン排出時間ｔ２のサイクルをＮ回繰り返すように、ドレン排出弁１２にｔ２時間開信号を出力する。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様に、圧縮機本体２の自動停止時間が比較的長時間にわたる場合にも、空気圧縮機の自動停止中の無駄な空気消費を最小限としながら、その長期間の自動停止中においても、除湿器８内で発生したドレンを確実に排出することができる。その結果、空気圧縮機の内部の発錆を防止し、空気圧縮機の長寿命化を図ることができる。また、空気圧縮機に接続した末端機器の異常停止等の不具合が防止され、圧縮空気供給先での作業効率を向上させることができる。

また、図５のタイムチャートに示すように、ドレン排出弁１２の開動作中に、自動停止機能が作動した場合、制御手段１０は、ドレン排出弁１２の自動停止後に、１サイクルのドレン排出が終了した後の、ドレン排出弁１２の閉動作後に、ドレン排出間隔時間ｔ３をもってドレン排出時間ｔ２のサイクルをＮ回繰り返すように、ドレン排出弁１１にｔ２時間開信号を出力する。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様に、圧縮機本体２の自動停止時間が比較的長時間にわたる場合にも、空気圧縮機の自動停止中の無駄な空気消費を最小限としながら、その長期間の自動停止中においても、除湿器８内で発生したドレンを確実に排出することができる。その結果、空気圧縮機の内部の発錆を防止し、空気圧縮機の長寿命化を図ることができる。また、空気圧縮機に接続した末端機器の異常停止等の不具合が防止され、圧縮空気供給先での作業効率を向上させることができる。

なお、上述の実施の形態において、圧縮機本体２の自動停止後におけるドレン排出回数（サイクル）Ｎは、任意に設定することができる。この場合、制御手段１０における記憶部に、その回数を任意に設定すれば良い。

図６は、本発明の空気圧縮機のドレン排出装置の他の実施の形態の全体構成を表す概略図である。この図６において、図１の符号と同符号のものは同一若しくは相当する部分であるので、その詳細な説明を省略する。

この実施の形態は、熱交換器７で発生したドレンを排出するために、熱交換器７にドレン排出弁１２を設け、このドレン排出弁１２を制御手段１０で前述した実施の形態と同様に開閉操作制御して、熱交換器７で発生したドレンを、外部に排出するようにしたものである。
この実施の形態においても、前述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。

なお、上述の各実施の形態において、圧縮機本体２の自動停止後におけるドレン排出回数（サイクル）Ｎは、任意に設定することができる。この場合、制御手段１０における記憶部に、その回数を任意に設定すれば良い。また、除湿器８内で発生したドレン及び熱交換器７で発生したドレンを排出制御することも可能である。

本発明の空気圧縮機のドレン排出装置の一実施の形態の全体構成を表す概略図である。 図１に示す本発明の空気圧縮機のドレン排出装置の一実施の形態を構成する制御手段の構成を示す図である。 図１に示す本発明の空気圧縮機のドレン排出装置の一実施の形態の一動作内容を説明するためのタイムチャート図である。 図１に示す本発明の空気圧縮機のドレン排出装置の一実施の形態の他の動作内容を説明するためのタイムチャート図である。 本発明の空気圧縮機のドレン排出装置の他の実施の形態の一動作内容を説明するためのタイムチャート図である。 本発明の空気圧縮機のドレン排出装置の他の実施の形態の全体構成を表す概略図である。

符号の説明

１ 吸込フィルタ
２ 圧縮機本体
３ 電動機
４ 可変速手段
５ 圧縮空気供給系統
６ 吸込み弁
７ 熱交換器
８ 除湿器
９ 圧力センサ
１０ 制御手段
１１ ドレン配管
１２ ドレン排出弁

Claims (7)

1. 圧縮機本体の吐出側に設けた熱交換器、除湿器と、前記熱交換器及び若しくは、除湿器で発生したドレンを排出するドレン排出弁とを備えた空気圧縮機において、
   前記ドレンの排出間隔時間ｔ１を記憶する記憶部を有し、前記圧縮機本体の自動停止後であって、運転時のドレン排出から前記ドレン排出間隔時間ｔ１経過後に、ドレン排出指令を前記ドレン排出弁に出力する制御手段を備えた
   ことを特徴とする空気圧縮機。
2. 圧縮機本体の吐出側に設けた熱交換器、除湿器と、前記熱交換器及び若しくは、除湿器で発生したドレンを排出するドレン排出弁とを備えた空気圧縮機において、
   前記ドレンの排出間隔時間ｔ１を記憶する記憶部を有し、前記ドレン排出弁の開動作中に前記圧縮機本体の自動停止機能が作動した場合、前記ドレン排出弁の閉動作後から前記ドレンの排出間隔時間ｔ１経過後に、ドレン排出指令を前記ドレン排出弁に出力する制御手段を備えた
   ことを特徴とする空気圧縮機。
3. 圧縮機本体の吐出側に設けた熱交換器、除湿器と、前記熱交換器及び若しくは、除湿器で発生したドレンを排出するドレン排出弁とを備えた空気圧縮機において、
   前記圧縮機本体への自動停止指令に基づいて、前記圧縮機本体の自動停止後に少なくとも複数回のドレン排出指令を、前記ドレン排出弁に出力する制御手段を備えた
   ことを特徴とする空気圧縮機。
4. 前記制御手段は、ドレン排出指令回数を任意に設定可能であることを特徴とする請求項２に記載の空気圧縮機。
5. 圧縮機本体の吐出側に設けた熱交換器及び若しくは、除湿器で発生したドレンを、ドレン排出弁によって排出する空気圧縮機のドレン排出方法において、
   前記圧縮機本体の自動停止後であって、制御手段によって、運転時のドレン排出から前記制御手段の記憶部に記憶したドレン排出間隔時間ｔ１経過後に、ドレン排出指令を前記ドレン排出弁に出力する
   ことを特徴とする空気圧縮機のドレン排出方法。
6. 前記圧縮機本体の自動停止後における前記ドレン排出間隔時間ｔ１後のドレン排出時間ｔ２での前記ドレン排出弁の開閉操作後に、ドレン排出間隔時間ｔ３後にドレン排出時間ｔ２での前記ドレン排出弁の開閉操作を複数回行う
   ことを特徴とする請求項５に記載の空気圧縮機のドレン排出方法。
7. 圧縮機本体の吐出側に設けた熱交換器及び若しくは、除湿器で発生したドレンを、ドレン排出弁によって排出する空気圧縮機のドレン排出方法において、
   前記ドレン排出弁の開動作中に前記圧縮機本体の自動停止機能が作動した場合、制御手段によって、前記ドレン排出弁の閉動作後から、前記制御手段の記憶部に記憶したドレン排出間隔時間ｔ１経過後に、ドレン排出指令を前記ドレン排出弁に出力する
   ことを特徴とする空気圧縮機のドレン排出方法。

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