JPH0263114B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は圧縮気体中に発生するドレンによる
圧縮機本体の発錆、潤滑性低下等を確実に防止す
ることができる多段圧縮機に関するものである。

一般に、低圧側圧縮部と高圧側圧縮部とを備
え、これら低圧側圧縮部と高圧側圧縮部とを連通
管により接続した多段圧縮機が知られている。

しかしながら、このような従来の多段圧縮機に
あつては、その始動時や、稼動率が低い場合の再
起動時即ち使用空気量が少ない状態で使用され、
停止時間が長く運転時間が短いため、停止時間内
に圧縮機各部が大気温度近くまで冷えてしまうと
いつたような場合の再起動時には、シリンダ、シ
リンダへツド、連通管等の温度が外気温度に近い
ため、低圧側圧縮部で圧縮された圧縮気体が連通
管を流れる間にその気体中の水分が冷されて凝縮
してドレンが発生する。このドレンは高圧側圧縮
部にまで搬送され、高圧側圧縮部のシリンダとピ
ストンとの隙間から圧縮機本体内に侵入する。す
ると、圧縮機本体の各部に錆が発生したり、潤滑
油にドレンが混入して潤滑性が低下したりする。

そこで、従来、連通路途中に中間冷却器（例え
ばラジエータ）を設けて圧縮空気中の水分を積極
的に凝縮させてこの中間冷却器の端部に設けられ
たドレンセパレータより外部に排出させる工夫が
されているが、この中間冷却器は大きなスペース
を取るばかりか高価であるため、その取付けを制
限される場合が生じていた。

特に小型の圧縮機においては、通常コンパクト
化、製造コストの低減等の見地から、前記のよう
な中間冷却器やドレンセパレータを使用すること
なく、連通管の長さを適宜調節することにより、
定格運転の中間圧力でドレンが発生しないように
成している。圧縮機をそのように構成すれば、稼
動率がある程度高い場合にはドレン発生は防止で
きるが、始動直後や低稼動率で運転する場合の起
動時においては、前述のように連通管やシリンダ
等の温度が外気温度に近い状態にあるため、低圧
側圧縮部から吐出される圧縮空気が冷却されて、
その中に含まれる水分が凝縮してドレンが発生
し、高圧側圧縮部内に侵入することになる。

このため、圧縮機始動時にはアンロード運転を
して、圧縮機を構成する各部の温度上昇を図つて
いたが、極めて非能率的で、特に連通管の温度を
上昇させることはほとんど不可能であつた。

そこで、連通管が低温時には、低圧側圧縮部の
吐出気体を大気に放出することにより高圧側圧縮
部には送らず、連通管が高温となつてそこを通過
する圧縮空気にドレンが発生しなくなつた時に大
気との連通を断つて、高圧側圧縮部に圧縮空気を
供給するよう構成したものも知られている。圧縮
機をこのように構成すれば、連通管の加熱には適
しているが、連通管が十分に加熱されるまでは圧
縮機はその正規の運転がされず、動力の無駄が生
じる等の不都合があつた。

この発明は前記事情に鑑み、吸込口及び吐出口
が形成された弁座板を介してシリンダの上部に、
前記吸込口に連通する吸込室及び前記吐出口に連
通する吐出室を有するシリンダヘツドが設けられ
た低圧側圧縮部及び高圧側圧縮部を備え、前記低
圧側圧縮部の吐出口と前記高圧側圧縮部の吸込口
とを連通管により接続し、前記高圧側圧縮部の吐
出口に気体タンクを連通した多段圧縮機におい
て、前記低圧側圧縮部の前記弁座板の前記吸込室
側に前記弁座板に接離自在に設けられ前記吸込口
の開口面積を制御する絞り板と、該絞り板に付設
され該絞り板を前記弁座板に対し接離させるプラ
ンジヤと、該プランジヤに付設され該プランジヤ
を作動させるソレノイドと、前記連通管内にドレ
ンを発生させる要素を検出し得るように設けられ
た検出手段の検出信号に基づき前記ソレノイドに
通電する通電手段と、前記絞り板が前記弁座板か
ら離間する方向へ常時前記プランジヤを付勢する
ように設けられたばねとを具備したもので、圧縮
空気中におけるドレンの発生を確実に防止するこ
とができ、これにより圧縮機本体の錆の発生を防
止することができ、かつ潤滑性の低下を防ぐこと
ができる多段圧縮機を提供することを目的とす
る。

以下、この発明の一実施例を第１図乃至第４図
に基づいて説明する。第１図中１は圧縮空気を貯
溜するタンク（気体タンク）であり、このタンク
１の上部にはモータ２及び圧縮機本体（単動２段
圧縮機本体）３が取付けられている。圧縮機本体
３とモータ２とはベルト４によつて連結される。
圧縮機本体３は低圧側圧縮部５と、高圧側圧縮部
６とを有しており、低圧側圧縮部５の吸込側には
吸込管７が取り付けられ、吸込管７には消音器８
が取り付けられている。低圧側圧縮部５の吐出側
は連通管９を介して高圧側圧縮部６の吸込側に接
続され、高圧側圧縮部６の吐出側は吐出管１０を
介してタンク１に接続されている。１１はタンク
１内の圧縮空気を空気使用機器（図示せず）に供
給するための接続部、１２は開閉弁、１８は圧力
スイツチであつて、圧力スイツチ１８によりモー
タ２の運転が自動制御されてタンク１内の圧力調
整が行なわれるようになつている。

第２図中２１は低圧側圧縮部５のシリンダであ
り、このシリンダ２１の上部には、パツキン２
２，２３、弁座板２４を介してシリンダヘツド２
５が取り付けられている。弁座板２４には吸込口
２６及び吐出口２７が形成されている。吸込口２
６は、弁座板２４の外周側に位置して円周方向に
所定間隔離間して設けられた複数の平面円弧状の
長孔２６ａからなつている。弁座板２４の下面に
は吸込弁２８が吸込口２６を開閉可能に取り付け
られ、弁座板２４の上面には吐出弁２９が吐出口
２７を開閉可能に取り付けられている。３０は弁
受けである。

前記シリンダヘツド２５には、吸込口２６に連
通しかつ吸込管７内に連通する吸込室３１と、吐
出口２７に連通しかつ連通管９内に連通する吐出
室３２とが隔壁３３により区画されて設けられて
いる。また、シリンダヘツド２５には、吸込室３
１の上方に位置して大径部３４、中径部３５、小
径部３６からなる段付孔３７が形成されている。
大径部３４には、中空部３８及びロツド孔３９が
形成されたホルダ４０がねじ込まれている。中空
部３８にはソレノイド４１が固定されて設けら
れ、このソレノイド４１及びロツド孔３９にはロ
ツドが４２が移動自在に挿入されている。ロツド
４２の略中央部には、段付孔３７の中径部３５に
移動自在に嵌合されたばね押え４３が固定されて
おり、ロツド４２とばね押え４３とによりプラン
ジヤ４４が構成されている。プランジヤ４４は、
ばね押え４３の下方に位置して段付孔３７の中径
部３５内に設けられたばね４５により常に第２図
において上方へ付勢されている。ロツド４２の下
端には絞り板４６がＴ字状に取り付けられてい
る。絞り板４６は、第３図に示すように複数の吸
込口２６を、これらが配列されている円周方向の
最も外側の２つの吸込口２６における前記円周方
向の外側端部（絞り通路）２６ｂを除いて覆うこ
とができるような円弧状板とされており、プラン
ジヤ４４の第２図における上下動により複数の長
孔２６ａからなる吸込口２６を開いたり絞つたり
することができるようになされている。なお、絞
り板４６の一方の端部には突出部４７が形成され
ており、絞り板４６は弁座板２４に植設されたピ
ン４８に、突出部４７に形成されたピン孔を摺動
自在に嵌合され、これにより回動を阻止されて第
２図において上下動するようになされている。

ソレノイド４１には、第４図に示すように圧縮
機本体３の所定箇所に取り付けられた温度センサ
（連通管９内にドレンを発生させる要素を検出し
得るように設けられた検出手段）（図示せず）に
よつて圧縮機本体３の各部の温度が、例えば連通
管９の温度が前記連通管９内にドレンが発生しな
い温度以上になると開、この温度より低い温度で
は閉となるリレー４９、大気中に設けられた湿度
センサ（連通管９内にドレンを発生させる要素を
検出し得るように設けられた検出センサ）（図示
せず）によつて連通管９内にドレンが発生しない
大気の湿度以下では開、この湿度より大気の湿度
が高い時には閉となるリレー５０、大気中に設け
られた温度センサ（連通管９内にドレンを発生さ
せる要素を検出し得るように設けられた検出セン
サ）（図示せず）によつて、大気の温度が、前記
連通管９内にドレンが発生しない大気温度以下で
は開、この温度により高い大気温度では閉となる
リレー５１、タンク１に接続されタンク１内の空
気圧力が、連通管９内にドレンが発生しない空気
圧以下の圧力では開、この空気圧より高い空気圧
では閉となる圧力スイツチ（連通管９内にドレン
を発生させる要素を検出し得るように設けられた
検出手段）５２が直列に電気的に接続されてい
る。そして、ソレノイド４１にはリレー４９，５
０，５１，圧力スイツチ５２を介して電源（通電
手段）５３が並列に電気的に接続されている。

次に、上記のように構成された多段圧縮機の作
用について説明する。連通管９内にドレンが発生
するおそれがある時、即ちリレー４９，５０，５
１及び圧力スイツチ５２が全てONの状態の時、
モータ２により圧縮機を作動させると、ソレノイ
ド４１が通電され、このソレノイド４１の作用に
よりプランジヤ４４がばね４５の力に抗して押し
下げられ、絞り板４６が吸込口２６を、第３図に
示すように円周方向の最も外側の長孔２６ａの外
側端部（絞り通路）２６ｂを除いて覆つた状態で
絞る。そこで、低圧側圧縮部５の吸込行程におい
ては、吸込弁２８が開弁され、吸込管７から吸込
室３１内に空気が吸込まれ、この空気はさらに吸
込口２６を通りシリンダ２１内に吸い込まれる
が、このシリンダ２１内の圧力は吸込管７から吸
込まれた空気が吸込口２６の絞り通路２６ｂのみ
を通るため、その流通量が制限されるので負圧と
なる。この後、低圧側圧縮部５は圧縮行程に入
り、シリンダ２１内の空気は圧縮されて吐出弁２
９を押し開き、吐出口２７を通り吐出室３２を経
て連通管９に吐出されるが、シリンダ２１内への
吸込圧が低いので吐出圧も低くなり、大気圧に近
い圧縮空気が連通管９内を通る。従つて、連通管
９が外気温度程度であつても、圧縮空気中にドレ
ンが発生することはない。この圧縮空気は高圧側
圧縮部６内にそのまま導入されてさらに圧縮され
て吐出管１０からタンク１内に流入する。以下こ
のソレノイドに通電したときの運転状態を暖気運
転という。

ところで、大気が低湿度、低温度の時は連通管
９内にドレンが発生するおそれがなく、また起動
時にはドレンが発生してもこれはタンク１内の圧
力が低いため定格圧力に到達するまでに蒸発して
しまう。従つて、これらの場合に暖気運転をする
と必要以上の動力を消費することになるから、こ
の実施例においてはこのような場合には前記リレ
ー４９，５０，５１、圧力スイツチ５２のいずれ
かが自動的に開となつてソレノイド４１に電流が
流れず、暖気運転しなくなる。即ち、プランジヤ
４４の押し下げ力がなくなり、ばね４５の力によ
りプランジヤ４４が押し上げられ、絞り板４６が
第２図における二点鎖線の位置に到り、吸込口２
６は開口され、通常の圧縮作用が行なわれる。

以上の結果、連通管９内にドレンが発生しない
あらゆる状態で暖気運転せず、連通管９内にドレ
ンが発生する状態下においてのみ暖気運転し、動
力の損失が防止される。また、このドレンが発生
する状態下の時だけソレノイド４１に通電され、
プランジヤ４４、絞り板４６等は作動するので、
これらの作動回数は従来より減少する。また、吸
込行程における吸込空気の力は絞り板４６を弁座
板２４に押し付ける方向に働くので、プランジヤ
材を弁座板２４に密着させることができるので、
吸込口２６を所定通り正確に絞ることができ、こ
れによつても信頼性を増すことができる。

また、前記実施例においては絞り板４６により
吸込口２６の一部を除いてこの吸込口２６を覆い
吸込口２６を絞ることができるようにしたが、こ
れに限られることなく、例えば第７図に示すよう
に吸込口２６全体を、一部に小孔６４，６５を有
する絞り板６６により覆つて吸込口２６を絞るよ
うにしてもよい。

また、前記実施例においては、ソレノイド４１
にリレー４９，５０，５１、圧力スイツチ５２等
を接続したが、これに限られることなく、例えば
リレー４９を一つ用いるのみでもよく、また圧縮
機起動時にソレノイド４１がタイマーにより所定
時間作動するようにしてもよい。

以上説明したようにこの発明によれば、吸込口
及び吐出口が形成された弁座板を介してシリンダ
の上部に、前記吸込口に連通する吸込室及び前記
吐出口に連通する吐出室を有するシリンダヘツド
が設けられた低圧側圧縮部及び高圧側圧縮部を備
え、前記低圧側圧縮部の吐出口と前記高圧側圧縮
部の吸込口とを連通管により接続し、前記高圧側
圧縮部の吐出口に気体タンクを連通した多段圧縮
機において、 前記低圧側圧縮部の前記弁座板の前記吸込室側
に前記弁座板に接離自在に設けられ前記吸込口の
開口面積を制御する絞り板と、該絞り板に付設さ
れ該絞り板を前記弁座板に対し接離させるプラン
ジヤと、該プランジヤに付設され該プランジヤを
作動させるソレノイドと、前記連通管内にドレン
を発生させる要素を検出し得るように設けられた
検出手段の検出信号に基づき前記ソレノイドに通
電する通電手段と、前記絞り板が前記弁座板から
離間する方向へ常時前記プランジヤを付勢するよ
うに設けられたばねとを具備したものであるか
ら、連通管内にドレンが発生するおそれがある状
態においては、前記検出手段の検出信号に基づき
通電手段により前記ソレノイドに通電することに
より前記低圧側圧縮部の吸込口が絞られるので、
連通管内を流れる気体を大気圧に近い圧力とする
ことができるから、高圧側圧縮部に供給される圧
縮気体中に水分の凝縮によるドレンが生じるのを
確実に防止することができ、これにより圧縮機各
部の錆の発生を防止することができ、かつ潤滑油
へのドレンの混入による潤滑性の低下を防止する
ことができる。また、吸込口の絞り方は吸込口を
絞り板で覆う構造であるから、比較的構造が簡単
であり、また、吸込行程における吸込空気の力は
絞り板を弁座板に押し付ける方向に働くので、プ
ランジヤの押し下げ力はばねによるプランジヤの
押し上げ力に打ち勝つ程度で良く、プランジヤを
押し下げるためのソレノイドとしては大きなソレ
ノイドを用いる必要がなく、コストの低減を図る
ことができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す外観図、第
２図はその要部の断面図、第３図はその吸込口と
絞り板との関係を示す斜視図、第４図はそのソレ
ノイドへ通電するための電気回路図、第５図はそ
の絞り板が万一傾いた場合における状態を示す断
面図、第６図はこの発明の他の実施例を示す要部
の断面図、第７図はこの発明のさらに他の実施例
を示すもので、吸込口と絞り板との関係を示す斜
視図である。 １……タンク（気体タンク）、５……低圧側圧
縮部、６……高圧側圧縮部、９……連通管、２１
……シリンダ、２４……弁座板、２５……シリン
ダヘツド、２６……吸込口、２７……吐出口、３
１……吸込室、３２……吐出室、４１……ソレノ
イド、４４……プランジヤ、４５……ばね、４
６，６６……絞り板、５２……圧力スイツチ（検
出手段）、５３……電源（通電手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸込口及び吐出口が形成された弁座板を介し
   てシリンダの上部に、前記吸込口に連通する吸込
   室及び前記吐出口に連通する吐出室を有するシリ
   ンダヘツドが設けられた低圧側圧縮部及び高圧側
   圧縮部を備え、前記低圧側圧縮部の吐出口と前記
   高圧側圧縮部の吸込口とを連通管により接続し、
   前記高圧側圧縮部の吐出口に気体タンクを連通し
   た多段圧縮機において、 前記低圧側圧縮部の前記弁座板の前記吸込室側
   に前記弁座板に接離自在に設けられ前記吸込口の
   開口面積を制御する絞り板と、該絞り板に付設さ
   れ該絞り板を前記弁座板に対し接離させるプラン
   ジヤと、該プランジヤに付設され該プランジヤを
   作動させるソレノイドと、前記連通管内にドレン
   を発生させる要素を検出し得るように設けられた
   検出手段の検出信号に基づき前記ソレノイドに通
   電する通電手段と、前記絞り板が前記弁座板から
   離間する方向へ常時前記プランジヤを付勢するよ
   うに設けられたばねとを具備したことを特微とす
   る多段圧縮機。