JPH0278775A - オイルフリースクリュ圧縮機の容量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、オイルフリースクリュ圧縮機の吸入空気容量
を無段階に制御するようにした容量制御装置に関するも
のである。

（従来の技術） オイルフリースクリュ圧縮機は、無負荷運転時アンロー
ダによって吸入口を閉じてゆくと吸入室内は負圧となり
、吐出口との圧力差が増し、その分圧縮化も高くなる為
吐出空気温度が上昇するという現象が生ずる。

この全負荷、無負荷切替時における上記現象を防ぐ為、
従来は特開昭６１−１４９５９６号公報に示すように電
磁弁によってアンローダバルブの開閉を行うと共に、吐
出口圧力の放気を行っていた。

（発明が解決しようとする課題） 従来のオイルフリースクリュ圧縮機は、前述のように全
負荷か或いは無負荷かの何れかの制御であるため、アン
ローダ装置の動作後、復帰するまでに約１　ｋｇｆ／ｄ
前後の圧力差が必要であり、そのため、特に消費空気量
の少い中間負荷状態にあっては消費側配管内の圧力変動
が大きく、使用機器の動作に悪影響を及ぼしていた。

この対策として、従来用いられている無段階容量制御装
置を使用することも考えられるが、前述した中間負荷運
転状態における吐出空気温度の上昇に対しては何ら対策
がなかったのが実情である。

したがって、本発明は以上の課題を解決し、消費空気量
に対応して安定した圧力の圧縮空気を消費側に供給する
と共に、経済性の高い容量制御装置を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、吸入口にアンロー
ダ装置を備え、吐出配管途中に圧縮空気冷却用熱交換器
を備えたオイルフリースクリュ圧縮機において、前記熱
交換器後流側の吐出配管よりプレッシャバルブを介して
アンローダ装置制御用のレギュレータへ連通する制御配
管を設け、さらに前記熱交換器後流側の吐出配管よりプ
レッシャバルブ又は開閉弁を介して圧縮途中の作用空間
へ連通ずる空気配管を設け、中間負荷運転時吸入空気量
の制御と共に作用空間へ冷却圧縮空気を供給するように
したこと。

さらには前記圧縮機の吐出配管には熱交換器を介して高
圧段圧縮機を連設して多段圧縮機として構成したこと、
また、前記プレッシャバルブ前後の空気配管を電磁弁を
介して連結し、かつ吐出配管には放気弁を接続し、前記
各弁を圧力スイッチからの信号によりそれぞれ開閉する
ように構成すると共に、前記プレッシャバルブからレギ
ュレータに接続する制御配管には、該管内圧力調整用の
絞り弁を介して吸入室若しくは作用空間へ連通ずる空気
配管を設け、消費空気量に対応した円滑なアンローダ制
御ができるようにしたことを特徴とする。

（作　用） 圧縮機１を運転し消費側における圧縮空気の消費量が減
少すると、吐出配管９内圧力は徐々に昇圧しプレッシャ
バルブ１３が開弁し、アフタークーラ１１で冷却された
圧縮空気がレギュレータ７及び圧縮途中の作用空間１４
に送られる。

これにより、レギュレータの制御レバー２８はその送給
圧力に応じた量だけ回動しアンローダバルブ４を動かし
て吸入口２から流入する吸入空気量を制御する。

一方、前記作用空間に供給された冷たい圧縮空気は、前
記吸入口から流入して圧縮された高温の圧縮空気と混合
してその空気温度を下げ、吐出口８より排出され再び吐
出配管からアフタークーラ１１を通過する。

また、第２実施例の如く圧縮機を二段に連設して配置し
た多段圧縮機においては、容量調整時低圧段圧縮機から
吐出されたインタークーラ通過後の冷たい圧縮空気は、
配管４８を通り前記圧縮機の作用空間内を通過する圧縮
空気と混合してその温度を低下させた後、高圧段圧ｍ機
に送られて昇圧し、その後、空気配管５０を介して導入
したアフタークーラ１１通過後の冷たい圧縮空気によっ
て再び冷却されて吐出すると共に、レギュレータ２８に
よってアンローダバルブ４を制御する。

さらに、第３実施例においては消費側における圧縮空気
の消費がある所定量まで減少又は完全に停止した場合に
、これを圧力スイッチＰｓｉ　（又はＰＳ２）が検知し
て電磁弁６０及び放風電磁弁６２を動作させて開き、吐
出口８内圧力を大気開放して圧縮機ロータに加わる背圧
を下げ、無負荷運転時における圧縮機の駆動動力を軽減
する。

同時に、バイパス管６０を経て空気配管１５へ導入され
た圧縮空気は、これより先プレッシャバルブ１３を介し
て導入済の圧縮空気と合流してレギュレータフに作用し
、アンローダバルブ４の閉塞をより確実にすると共に、
作用空間１４に対しても冷却圧縮空気を送り前記作用空
間内の圧縮空気を冷却する。

そして、この状態は圧力スイッチＰｓｉ　（又はＰＳ２
）が復帰動作するまで継続する。

また、第４実施例においては消費側における圧縮空気の
消費がある一定量まで減少した中間負荷運転の範囲では
、レギュレータによって吸入空気量のみを制御し、その
後さらに消費空気量が減少したときに開閉弁を開き、熱
交換器通過後の冷たい圧縮空気を作用空間内に送り、吐
出空気の降温を図る。

（第１実施例） 以下本発明の第１実施例を第１図により説明する。

１は圧縮機で吸入口２にはバタフライ式のアンローダ装
置３を配置し、その中空部にはアンローダバルブ４が回
動自在に設けられており、レバー５、ロッド６を介して
接続するレギエレータフの動作により消費側の空気使用
量に応じた量だけ開閉し、吸入口２から流入する吸入空
気量を制御する。

また、吐出口８と接続する吐出配管９′途中には吐出空
気用熱交換器であるプレクーラ１０とアフタークーラ１
１とを逆止弁１２を挟んで直列に配設し、その末端部は
消費側配管（図示せず）と接続している。

それと共に、アフタークーラ１１の後流側の吐出配管９
からは、プレッシャバルブ１３を介して、圧１ｉ１１１
１の圧縮途中の作用空間１４と接続する空気配管１５と
、アンローダ制御用のレギュレータフに接続する制御配
管１６とが設け、られ、吐出配管９内圧力が所定圧力以
上となったときにプレッシャバルブ１３のスプリング２
１の張力に打チ勝ってダイヤフラム２２に装着のニード
ルバルブ２３のシート２４を開き、吐出配管９と空気配
管１５、制御配管１６のそれぞれとが連通ずるようにな
っている。

一方、レギエレータフにはダイヤフラム２５を挟んで圧
力室２６の反対側に支軸２７を支点としてＲ−Ｒ’力方
向回動自在な制御レバー２８が設けられ、前記圧力室内
圧力とスプリング２９との張力バランスにより回動して
、これに連結するアンローダバルブ４の開閉制御を行う
。

なお、３０は可変絞り弁で、制御配管Ｉ６内を所望の圧
力に保持してレギュレータフの円滑な作動を図ると共に
、作用空間１４に対する冷却空気の供給量を調整するも
のである。

また、３１は圧縮機駆動モータである。

次に動作について説明する。

圧縮機ｌの運転中消費側にて圧縮空気の消費があるとき
は、レギュレータ７のレバー２８は図中Ｒ１の位置にあ
り、アンローダバルブ２は全開。

よって圧縮機１ば全負荷運転状態にあって、その圧縮空
気は吐出配管９．９／途中に設けられたブレクーラｌＯ
，アフタークーラ１１により冷却されて消費側に供給さ
れる。

そして、消費側の消費空気量が減少すると、吐出配管９
内圧力は次第に昇圧し、この昇圧によってプレッシャバ
ルブ１３のダイヤフラム２２はスプリング２１の張力に
打ち勝ち、ニードルバルブ２３と共に図中右方向に移動
し、そのシート部２４を開き、アフタークーラー１１で
冷却された冷たい圧縮空気を空気配管１５から圧縮機ｌ
の圧縮途中の作用空間１４に供給する。

他方、レギュレータフの圧力室２６も制御配管１６から
導入された圧縮空気によって昇圧し、ダイヤフラム２５
を図中左方向に押し、スプリング２９の張力に打ち勝っ
て制御レバー２８を図中Ｒ方向に回動する。

これにより、アンローダバルブ４も回動し、吸入口２は
閉じられ圧縮機ｌは無負荷運転へ移行する。

このトキ、アンローダバルブ４のシート部（図示せず）
からは吸入室１７内が高真空となりすぎない程度の微少
の大気が流入するようになっており、この流入空気の圧
縮によって高温となった圧縮空気を作用空間１４におい
て前記空気配管１５から導入されたアフタークーラー１
１通過後の冷却空気によって冷却し吐出口８から排出す
る。

また、消費側で僅かの圧縮空気の消費が開始されたとき
には圧縮機は中間負荷運転状態となるが、このときはプ
レッシャバルブ１３のニードルバルブ２３は、そのシー
ト部２４を吐出配管９内圧力に応じて適量に開閉制御し
、レギュレータ７及び作用空間１４に圧縮空気を送る。

したがって、レギュレータ７の制御レバー２８はその送
給圧力に応じた分だけ回動し、アンローダバルブ４から
流入する吸気量を制御する一方、作用空間１４を経て吐
出される圧縮空気も冷却されて吐出し、安定した無段階
制御が成される。

（第２実施例） 第２図は本発明の第２実施例を示すもので、以下、第１
実施例と同一部品は同一符号をもって説明する。

この第２実施例は、２段圧縮式オイルフリースクリュ圧
縮機の例で、増速装置４１には低圧段圧縮機１′と高圧
段圧縮機４２が共に装着し駆動されると共に、低圧段圧
縮機１′の吐出口８はインタークーラ４３を介して中間
吐出管４４によって高圧段圧縮機４２の吸入口４５と接
続し、その吐出口４６には逆止弁１２．アフタークーラ
１１を介して消費側と接続する吐出配管９が連結してい
る。

また、インタークーラ４３後流側の中間吐出管４４から
は、該管内圧力が所定圧力以下のときに開弁するプレッ
シャバルブ４７と、可変絞り弁３０を介して空気＆ｉ−
４４８が前記圧縮機の作用空間１４と接続する一方、ア
フタークーラ１１後流側の吐出配管９からは、プレッシ
ャバルブ１３．可変絞り弁３０を介して高圧段圧縮機４
２の圧縮途中の作用空間４９と接続する空気配管５０と
、レギュレータフに接続する制御配管５１が各々設けら
れている。

そして、その動作は第１実施例で説明したと同様に、消
費側での空気消費が停止すると、吐出配管９内圧力は徐
々に昇圧してプレッシャバルブ１３が動作する。すると
、アフタークーラ１１通過後の冷却圧縮空気が制御配管
５１に送られ、これによりレギュレータ７はその送給圧
力に応じた分だけ制御レバー２８を回動し、アンローダ
バルブ４を閉じつつ吸入空気量を制御する。

他方、空気配管５０からは高圧段圧縮機の作用空間４９
に対しても前記冷却された圧縮空気が送給されるので、
該作用空間内の圧縮空気はこの冷却空気によって冷やさ
れ、吐出口４６から吐出する。

さらに、前記動作に伴ない中間吐出管４４内圧力も低下
するのでプレッシャバルブ４７も開弁じ、その圧力に対
応した量の圧縮空気を低圧段圧縮機１の作用空間１４に
送り、該空間内の圧縮空気を冷却して排出後再びインタ
ークーラ４３を通過して冷却され、高圧段圧縮機４２に
吸入される。

なお、この場合中間吐出管４４に接続する空気配管４８
の回路は機種により省略することも可能である。

（第３実施例） 第３図は本発明の第３実施例を示すもので、第１実施例
で説明した吐出配管９（又は吸入室１７）に圧力スイッ
チＰｓｉ　（又はｐＳ２）を設け、プレッシャバルブ１
３前後の空気配管１５を電磁弁６０を介してバイパス管
６１で接続し、さらにブレター９１０通過後の吐出配管
９／には放風電磁弁６２を接続する。

そして、この電気制御回路は第４図に示すように電源に
対して並列接続する電磁弁６０と放風電磁弁６２に対し
圧力スイッチＰｓｉ（又はＰＳ２）を直列接続して結線
し、液圧力スイッチのＯＮ　−０ＦＦにより前記両を磁
弁が開閉するように構成する。

なお、この場合圧力スイッチＰＳ１は吐出配管９内圧力
が所定圧力以上のときにＯＮ、それ以下のときにＯＦＦ
　、圧力スイッチＰＳ２は吸入室１７内圧力が所定の負
圧以下のときにＯＮ、それ以上のとき７にはＯＦＦとな
るもので、その何れを用いても構わない。

また、電磁弁６０及び放風電磁弁６２は何れも通電時開
、非通電時閉となるものである。

以上の構成において、消費側での圧縮空気の消費が減少
すると、吐出配管９内圧力は徐々に昇圧し、プレッシャ
バルブ１３の動作によりレギュレータ７及び作用空間１
４ヘアフタ−クーラｌ１通過後の冷却された圧縮空気を
送り、第１実施例で説明したと同じ動作で吸入空気量の
制御及び圧縮空気の冷却が成される。

また、上記動作は圧縮機が中間負荷状態にある間消費空
気量の程度に応じて無段階で行われろ。

そして、圧縮空気の消費がある程度まで減少又は完全に
停止すると、圧力スイッチＰｓｉ（又はＰＳ２）がＯＮ
となり、放風電磁弁６２が開き、逆止弁１２前流側の吐
出配管９′内の圧縮空気を大気開放して吐出口８内の背
圧を下げ、無負荷運転時における圧縮機の駆動動力を軽
減する。同時に、１！磁弁６０も開となるので、これよ
り先プレッシャバルブ１３の動作によって空気配管１５
に供給済の圧縮空気と、バイパス管６１を介して導入さ
れた前記圧縮空気とが前記管内で合流してレギュレータ
７及び作用空間１４へ作用する。

そして、この状態は圧力スイッチＰｓｉ　（又はＰＳ２
）が復帰動作するまでの間（概ね１ｋｇｆ／ｃｄの範囲
）継続され、その復帰動作後は通常の全負荷運転に移行
する。

なお、この場合、他の圧力スイッチと電磁弁を用い、前
記放風電磁弁によって吐出配管内の空気が大気放出され
る前に作用空間に冷たい冷却用圧縮空気を供給するよう
にしてもよい。

（第４実施例） 第５図は本発明の第４実施例で、レギュレータによる吸
入空気量の制御と作用空間に対する冷却空気の供給を個
別に行わせることにより、さらに効果的な容量制御と吐
出空気の冷却を行うものである。

以下、第１実施例と異る部分についてのみ説明する。

即ち、プレッシャバルブ１３からレギュレータフに接続
する制御配管を可変絞り弁３０を介して吸入室１７と連
通させると共に、該吸入室には該室内圧力が所定の負圧
となったときにＯＮする圧力スイッチＰＳを連通ずる一
方、アフタークーラ１１後流の吐出配管９には前記圧力
スイッチからの信号を受けて動作する電磁式の開閉弁６
５．可変絞り弁３０を介して作用空間１４に接続する空
気配管６６を設ける。

これにより、例えば消費空気量が減少しプレッシャレギ
ュレータ１３が動作すると、レギュレータによってアン
ローダバルブ４が次第に閉じられ、吸入室１７内の負圧
は第６図中グラフへの如く次第に増加する。

そして、前記負圧が所定圧力Ｐまで達すると、圧力スイ
ッチＰＳがＯＮして開閉弁６５を開き、作用空間１４に
対しアフタークーラ１１通過後の冷却圧縮空気を供給す
る。

即ち、所定の中間負荷運転の範囲まではレギュレータフ
によって消費空気量に応じた吸入空気の無段階制御を行
い、さらに消費空気量が減少して吸入室１７内が所定の
負圧に達した時点で作用空間１４に対する冷却空気の供
給を開始するのである。

これは、実験によると、第６図中線Ｂで示すように吐出
空気の温度は、吸入室１７内が所定の負圧に達するまで
はぼり一定で、前記値を超えた時点で急速に上昇する傾
向がある。よって吐出空気温度の昇温が許容される直前
の負圧に達した時点（第６図中線Ｃの位置）で作用空間
に対する冷却空気の供給を開始することによって、その
吐出空気温度を腺りの如く一定温度に押さえることがで
き、これにより圧縮空気の再圧縮に伴う動力も低く押え
られる。　　゛ なお、本実施例において、開閉弁６５は電磁式のものに
限定されることなく、例えば負圧によって開弁する機械
式のプレッシャバルブでもよく、その場合、プレッシャ
スイッチＰＳは不要となる。

また、電磁弁６５作動用の圧力スイッチの代りに吐出空
気温度を検知して電磁弁６５を作動させるようにしても
よい。

さらに、プレッシャバルブ１３を介してレギュレータ１
７に接続する制御配管は、吐出口８に連通ずる吐出管路
の何れの位置から取り出してもよい。

（発明の効果） 本発明は、以上で説明したように、オイルフリースクリ
ュ圧縮機の吐出配管中に設けた熱交換器後流側の吐出配
管からの冷却された圧縮空気をアンローダ装宜の作動状
況に応じて作用空間に供給するようにしたので、容Ｎｉ
１ｉ！整時における吐出空気温度の上昇を防ぎ、かつ消
費空気量に応じた無段階容量制御を可能とする他、消費
側に対しては圧力変動の少い一定圧力の圧縮空気を供給
できる。

また、圧縮機内部においては無負荷運転時における吐出
温度の昇温を防止できる。

また、第２実施例の如く、本発明を２段圧縮式のオイル
フリースクリュ圧縮機に用いた場合には、高圧段圧縮機
に吸入される圧縮空気温度は従来以上に低く押えられる
ので、その圧縮空気動力も低くでき、全体として中間負
荷運転時、及び無負荷運転時における駆動動力の軽減が
図れる。

さらに、第３実施例で示すように、無負荷運転時放風電
磁弁によって吐出口内の圧−縮空気を大気開放すると同
時に作用空間内の冷却を行う場合には、該運転時の駆動
動力を大巾に軽減できる。

また、第４実施例の如く所定の中間負荷運転の範囲まで
は無段階容量制御を行い、吸入室内負圧が所定値を超え
た時点で作用空間への冷却空気の供給を開始するように
すれば、前記冷却空気の再圧縮に伴う動力を最小限にと
どめることができる。

また、本発明をエンジン駆動型のオイルフリースクリュ
圧縮機に用いる場合にはレギュレータの制御レバーとエ
ンジンのガバナレバーとを連結することによって圧縮機
側の容量制御と連動してエンジンの回転数も制御できる
から大きな省エネ効果が期待できる。

なお、本発明はオイルフリースクリュ真空ポンプにも採
用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す詳細図、第２図は第
２実施例の詳細図、第３図は第３実施例の詳細図、第４
図は第３実施例における圧力スイッチ及び電磁弁の電気
回路図、第５図は第４実施例の詳細医、第６図はその作
用を示す説明図である。 １、　、　、　、　、圧縮機　　　　　４．、、、アン
ローダバルブ７、、、、プレッシャレギュレータ １１、、、、アフタークーラ１３．、、、プレッシャバ
ルブ１４、、、、作用空間　　　１５．、、、空気配管
１６、、、、制御配管　　　　２８．、、、制御レバー
３０、　、　、　、絞り弁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸入口にアンローダ装置を備え、吐出配管途中に
   圧縮空気冷却用熱交換器を備えたオイルフリースクリュ
   圧縮機において、前記熱交換器後流側の吐出配管よりプ
   レッシャバルブ又は開閉弁を介して圧縮途中の作用空間
   へ連通する空気配管を設けたことを特徴とするオイルフ
   リースクリュ圧縮機の容量制御装置。
2. （２）吸入口にアンローダ装置を備え、吐出配管途中に
   圧縮空気冷却用熱交換器を備えたオイルフリースクリュ
   圧縮機において、吐出口に連通する吐出管路よりプレッ
   シャバルブを介してアンローダ装置制御用のレギュレー
   タへ接続する制御配管と、前記熱交換器後流側の吐出配
   管よりプレッシャバルブ又は開閉弁を介して圧縮途中の
   作用空間へ連通する空気配管とを設け、中間負荷運転時
   吸入空気量の制御と共に作用空間へ冷却圧縮空気を供給
   するようにしたことを特徴とするオイルフリースクリュ
   圧縮機の容量制御装置。
3. （３）前記圧縮機の吐出配管には熱交換器を介して高圧
   段圧縮機が連設されていることを特徴とする請求項１又
   は２項記載のオイルフリースクリュ圧縮機の容量制御装
   置。
4. （４）吸入口にアンローダ装置を備え、吐出配管途中に
   圧縮空気冷却用熱交換器を備えたオイルフリースクリュ
   圧縮機において、吐出口に連通する吐出管路よりプレッ
   シャバルブを介してアンローダ装置制御用のレギュレー
   タへ接続する制御配管と、前記熱交換器後流側の吐出配
   管よりプレッシャバルブ又は開閉弁を介して圧縮途中の
   作用空間へ連通する空気配管とを設け、さらに前記プレ
   ッシャバルブ前後の空気配管を電磁弁を介して連結し、
   かつ吐出配管には放気弁を接続し、前記各弁を圧力スイ
   ッチからの信号によりそれぞれ開閉するように構成した
   ことを特徴とするオイルフリースクリュ圧縮機の容量制
   御装置。
5. （５）プレッシャバルブからレギュレータに接続する制
   御配管には、該管内圧力調整用の絞り弁を介して吸入室
   若しくは作用空間へ連通する空気配管を設けたことを特
   徴とする請求項２ないし４項の何れかの項に記載のオイ
   ルフリースクリュ圧縮機の容量制御装置。