JPH0557379U - 空気圧縮機の起動負荷軽減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気圧縮機の、起動時の昇圧操作をＯＮ・Ｏ
ＦＦ的でない、滑らかな状態変化で実現して、圧縮機の
駆動電動機の起動負荷を軽減して、かつ低電圧でも起動
が可能な機械式の安価で高信頼性をもつ、空気圧縮機の
起動時負荷の軽減手段を提供すること。 【構成】 空気槽に付設する圧力スイッチと吐出系配管
に付設して該圧力スイッチに連動するレリ−ズ弁とを有
する空気圧縮機の起動負荷軽減装置において、圧縮機の
吐出系配管に放気口を有する管路と、該放気口を開閉可
能とするピストン弁と、絞り弁とを順次配設して、該絞
り弁の二次側がオリフィス管を介して該ピストン弁の制
御流配管口座に連通して、前記ピストン弁の受ける制御
流によって前記放気口が閉可能とする弁バネを介装して
構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、空気槽に付設する圧力スイッチと吐出系配管に付設して該圧力スイ ッチに連動するレリーズ弁とを有する空気圧縮機の起動電源投入時における起動 負荷の軽減装置に係わり、特に低電圧での起動を可能とする起動負荷軽減装置に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、空気槽に付設する圧力スイッチと、吐出系配管に付設して該圧力ス イッチに連動するレリーズ弁とを有する構成の空気圧縮機に関しては、実公昭４ １−９６３５号公報記載のもの（以下、１）装置という）があり、圧縮機の駆動 電動機の起動負荷軽減について有効な装置である、と提案している（同公報第２ 頁左欄第１−２行）。この先発明は、空気槽に内蔵させた逆止め弁と前記レリー ズ弁とが有効に作用して起動負荷軽減を行うものである。その他の空気圧縮機の 起動負荷軽減装置として、吐出系配管に施工する、２）起動時に回路内の放気口 を開放して置き、その一定時間後に電磁弁によりその放気口を閉止するようにし た電気式、３）常時開の放気口をもち、取り付けてある吐出配管の内圧上昇に対 応して内部弁体が、その放気口を閉止するブリーダ弁を作用させる機械式があり 、これらの方式により圧縮機の起動電源投入時には、一時的に無負荷での運転を 可能として、起動時に高くなる負荷の軽減を図り低電圧での起動を可能とするも ので、これらの特に小型の圧縮機では、その吸入側は直接大気に開放して、常時 無負荷状態で起動・停止するものが一般的である。そして空気槽を介して前記圧 縮機からの圧縮空気の供給を受けた空気圧利用機器の空気消費に伴い、圧縮機の 駆動電動機の起動と停止が通常頻繁に繰り返され、その起動時の負荷は、定常運 転時の負荷と短い単位時間内で比較すると、非常に大きく、この起動負荷を軽減 する技術的努力には、円滑な運転、良好な機器保全および経済的な利得に大きな 効果をもたらす。

【０００３】 また圧縮機に加わっている負荷を、その起動時にその駆動電動機負荷の上昇が 急激にならないように一部の配管を一時無負荷にすることにより、その効果を得 る起動軽減装置として、実公昭４３−２３６４６号公報記載のように、空気槽と 圧縮機の間がループ状の空気回路で結ばれている場合に、図３に図示のように、 圧力スイッチ７０が作動していない時には、空気槽の二次側の該一部配管に配設 して一方口に放気口を有する３方ソレノイド弁９１ａを介して、アンロード装置 ９０が大気に開放可能になるように該放気口を介して無負荷状態とし、起動時に は該圧力スイッチ７０と連動して励磁する該３方ソレノイド弁９１ａが、大気を 遮断して、該空気槽８と前記一部配管を連通させ、導入した圧力空気は、絞り弁 ６と蓄圧器９１ｂを通って、該アンロード装置９０を内設する圧縮機回り弁装置 ９に達っして、昇圧に対する時間遅れを生じさせて、起動時の該圧縮機の負荷軽 減を有効に達成しようとしたものがある。（これを４）方式とする）。この場合 はその起動時においても、前記圧縮機の吐出側には圧力が常に加わった状態で、 運転が開始されるようになっていて、起動時に圧力負荷を加えないで行う、前記 １）ないし３）の場合とはその技術分野を異にする。ここで４）方式を提示する 理由は、ここに記載の放気機能を有する前記３方ソレノイド弁と前記絞り弁が、 後述する本考案装置の構成要素と全く非なるものであるが、両技術を単純に対比 すると類似する、との解釈の誤りを未然に明らかにするためである。ここに図３ は、前記公報記載の要部装置図を含む組合せ回路図を、回路構成を明確にするた めに、記号回路図に書き直したものである。なお図示の記号９は、公報記載の圧 縮機断面部分のアンロード装置を含む弁回りを、弁装置として表現する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら前記起動負荷軽減装置では、そのレリーズ弁による管路内気体の 外気放出によって得られる１）装置と併用することができ、そのときそれ以上の 起動負荷軽減効果を持つ、２）や３）の方式では、起動当初の放気操作から、次 工程のその放気口を閉止する操作が、電気式の２）にあっては、その機能はやは りＯＮ・ＯＦＦ的なものであり、そのコストは高く、機械式の３）にあっては、 ブリーダ弁は安価であるが、その弁体が作動する中空部分の容積は僅小であり、 その作動空間で成される機能は、その放気状態が結果的に瞬時的に終息するもの となり、確かに起動の一瞬には無負荷が得られても、その発生する空気圧の昇圧 時間は極めて短く、その負荷上昇曲線も急激であって負荷軽減効果は小さい。そ して弁調整によって長い放気時間を取ろうとすると、その作動操作に失敗して放 気を閉止させることが出来ずに、肝心の回路内昇圧が確保できない場合が生ずる 。 この調整操作の失敗は、圧縮機が生じさせる空気圧は圧縮機のピストンによる 脈動的な発生機構によって生まれ、弁に作用する制御流としてそのまま使用する には、不適切なものであり、かつ直接その制御を受ける吐出空気を、放気口を制 御する開口部から導入するという、その技術手段ににあった。 また前記４）方式は、前述したように起動時の圧縮機の吐出側に負荷が加わっ ている点で、本考案に係わる技術分野によらない方式である、空気槽の二次側の 配管に設けるアンロード装置９０に、絞り弁６と蓄圧器９１ｂとで作る時間遅れ 機構を付設するアンロード方式のものであって、当該アンロード装置９０に連な る配管が、配設する空気槽８の内圧が定常時に圧縮機１ｂの吐出系に常に負荷を 加えるときの空気圧クッションとなった形式のものである。そして前記絞り弁６ は、前述した時間遅れ機構の一構成要素として用いられるものであって、その一 次側に配設する前記３方ソレノイド弁９１ａが前記時間遅れ機構に連係してその 放気操作に関与させる構成のものではない。 すなわち上記する従来技術は、圧縮機の起動時の負荷軽減装置としては、ＯＮ ・ＯＦＦ的要素を持ちそのために充分な効果を得ないものであって、あるいは本 考案の構成要素と同じ弁を含むものであっても、本考案に係わる技術分野に用い られるものでなく、またその時間遅れ機構がその放気作用との連係がなく、本考 案装置とは異質の構成のものであって、本考案が係わる技術分野での、本来の望 ましい効果を発揮する圧縮機の起動負荷軽減装置を提案するものではなかった。

【０００５】 本考案の目的は、従来技術の欠点に鑑み、圧縮機の起動電源投入時の駆動電動 機の起動負荷軽減をＯＮ・ＯＦＦ的でない、滑らかな状態変化が実現するように 、あわせてその時間遅れ機構がその放気操作に連係するような、機械式の安価な 機構を採用して、圧縮機の起動負荷の改善を図りつつ、その圧縮機に使用する電 動機に負荷が加わらないように、低電圧でも起動が可能な、空気圧縮機の起動負 荷軽減装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記吐出側に放気口を有して、その起動時にその放気口を大気に開 放し、あるいは閉止して空気圧縮機（以下、圧縮機という）の駆動電動機の起動 負荷軽減（以下、負荷軽減という）を行う点については、前記従来発明と同様で あるが、図１および図２に示すように、空気槽に付設する圧力スイッチと吐出系 配管に付設して該圧力スイッチに連動するレリーズ弁とを有する空気圧縮機の起 動負荷軽減装置において、圧縮機１ｂの吐出系配管２に放気口３７を有する管路 と、該放気口３７を開閉可能とするピストン弁３１と、絞り弁６とを順次配設し て、該絞り弁６の二次側が制御流配管５ｂを介して該ピストン弁３１の制御流配 管口座３２ａに連通して構成することを特徴とするものである。 また前記放気口３７と前記ピストン弁３１とが、流路３６を包設する本体３０ と、外部に開口して、かつ該流路３６側に弁座３７ａを形成する該本体３０の底 部に配設の放気口３７と、該放気口３７の該流路３６を隔てた対面側に前記本体 ３０内部に配設して上部を開口する中空３３と、その下部に前記放気口３７を開 閉可能とする弁棒３１ａを有するピストン弁３１と、該ピストン弁３１が前記放 気口３７を常時開とする弁バネ３８と、該中空３３の開口面を制御流配管口座３ ２ａを有して嵌設するキャップ３２とを配設して一体的とするブリーダ弁３に構 成することを特徴とするものである。 また圧縮機の起動時の空気圧力の適切な立ち上がり状態を得る、すなわち望ま しい時間遅れが実現可能とするために、ピストン弁３１の弁バネ３８あるいは弁 棒３１ａと放気口３７と、該放気口３７に当接する弁座とをそれぞれ調節加工す ることは、適宜に選択決定して本考案の実施例とする事が出来る。

【０００７】

【作用】

かかる技術手段によれば、前記従来発明のように、圧縮機の起動電源投入時の 放気口がＯＮ・ＯＦＦ的に開閉して起動するのでなく、本考案装置は、起動する 圧縮機の吐出系配管よりピストン弁を作動させる制御流を、二次側に配設する絞 り弁の絞り機構側よりフィードバックさせて取り出し、弁バネに保持された弁体 を有するピストン弁を内蔵するブリーダ弁に供給して、放気口を無段階的に閉止 する形式なので、たとえ圧縮機からの吐出空気が、起動時に脈動の多い状態にあ っても、その時間遅れ機構を自ずから形成し、かつ脈動原因を除いて整え、かつ 漸次増圧する制御流により、ピストン弁の常時開の放気口を徐々に閉止して、回 路内圧を高めて行く手段を構成して、その結果として圧縮機の起動は無負荷状態 から無段階的な負荷運転状態が得られて、滑らかな昇圧効果が得られ、その使用 電動機の起動電圧変化も、滑らかなものが得られる。同時にその絞り弁を介して 二次側の配管系によって制御流を得る構成であるので、起動時の回路内昇圧に対 して常に時間遅れの作用を生み出す。

【０００８】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただ しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など は特に特定的な記載がない限りは、この考案の範囲をそれのみに限定する趣旨で はなく、単なる説明例に過ぎない。 図１は、本考案の実施例の装置の全体を示す回路図で、電動機１ａにより駆動 する圧縮機１ｂの吐出系配管２は、管路２ａないし２ｄにより主空気回路（以下 、回路という）を形成し、該回路には下流側に向かって、順次ブリーダ弁３、逆 止め弁４および空気槽８を配設する。該ブリーダ弁３には、その上部に制御流受 け入れポートを構成するとともに、後に詳述するピストン弁３０が構成され、該 ブリーダ弁３には、常時開状態では制御流のバイパス管２ｂの機能を有し、閉状 態になったときには通常の自由流の専用流路となる、共有流路を内包して、該逆 止め弁４に連通する。前記逆止め弁４の入口は、Ｔ字形に形成して、その２つの 二次側の、該空気槽８に連通する一方側に、前記空気槽８の内部空気を戻さない 逆止め機能を有するようになっている。前記逆止め弁４の他方の二次側は、絞り 弁６に連通して、該絞り弁６には、オリフィスからなる絞り機構を配設して、制 御流配管５ｂを介して前記ブリーダ弁３の制御流受け入れポートに配管されてい る。前記絞り弁６の他方の二次側は、絞り機構を有しないでレリーズ管５ｃを介 して圧力制御機構７のレリーズ弁７１に配管している。該圧力制御機構７は、該 レリーズ弁７１と前記空気槽８と連通する圧力スイッチ７０とで構成して、設定 圧力範囲で回路内圧が制御可能になっている。該圧力スイッチ７０と前記レリー ズ弁７１とは連動して、または個別にそれぞれ作動可能である。

【０００９】 図２は、本考案の実施例の装置の要部を示す破断側面図で、ブリーダ弁３は、 ピストン弁３０の本体３０ａの内部の、回路の一次側に圧縮機１ｂ側の吐出管２ ａを接続し、二次側に逆止め弁４の一次側を接続して、それぞれの配管口座を有 する流路３６を持ち、該流路３６上方の本体内部に配設する中空３３内部には、 断面Ｔ字形で段階的に上部３１ｃを大とし、以下その断面を小とする弁体３１の 下部３１ｂを介して、該下部３１ｂの下方に付設する弁棒３１ａを、上下に移動 可能の挿通口と、前記流路３６を介して該挿通口に対面する前記流路３６の内壁 面に、該弁棒３１ａを受ける閉止用の弁座３７ａを形成して、かつ外部に連通す る放気口３７とを配設する。また該中空３３には、制御流が所定圧以上になると 、下方への押圧力を発生可能に構成する該上部３１ｃを収納して、制御流を受け 入れ可能の接ぎ手３５を接続した、鍔付のキャップ３２を取付ける。前記弁体３ １は、前記上部３１ｃの下面を、前記中空３３の底面に定置して内挿する、弁バ ネ３８で常時保持すると共に、前記弁棒３１ａの下方移動時に、前記中空３３内 の密閉空気を外部に逃がすための空気逃げ３９が設けられ、かつ前記弁体３１と 該キャップ３２の周壁面要所には、外部との密閉状態を保持するためと、その移 動操作を滑らかにするために嵌入溝をもうけて、その凹部に摺動するＯリング３ ４ａ、３４ｂ、固定用Ｏリング３４ｃを付設して構成する。なお前記ブリーダ弁 ３の初期状態には、前記放気口３７を常時開とする位置に、前記弁体３１が前記 弁バネ３８に保持されている。

【００１０】 該逆止め弁４は、一次側からその流路内断面大きさを、大から漸次無段階に小 になるように直通状に開口して、二次側の一方の配管口座を設ける本体４０と、 該本体４０のほぼ中央より、流路を分岐可能の分岐体４１と、該分岐体４１に外 設する連通管２ｄの端部に、二次側の他方の配管口座を設けてなり、該連通管２ ｄの該配管口座は、前記本体４０とは連通可能に構成して、空気槽８と接続され ている。該分岐体４１内部の中空４６には、該連通管２ｄ上部壁面上の弁バネ４ ４に保持された弁板４３が、前記本体４０側の、前記分岐体４１の開口部周壁に 固設する弁座４２に、当接して密閉可能に設けられ、かつ該弁板４３が、該弁バ ネ４４に抗して押し下げられるときの当り止めとなるゴム受け４５が、前記連通 管２ｄの上部壁面に固設されている。前記本体４０の二次側の該一方の配管口座 には、絞り弁６と接続し、該絞り弁６の二次側の一方の配管口座は、オリフィス を内設し、絞り機構を形成して前記ブリーダ弁３の該接ぎ手３５に接続する制御 流配管５ｂに配管して、前記絞り弁６の二次側の他方の配管口座は、圧力制御機 構７の圧力スイッチ７０に付設するレリーズ弁７１に配管して、該圧力スイッチ ７０の配管口座は、前記空気槽８と連通可能になっている。前記圧力スイッチ７ ０と前記レリーズ弁７１との構成とその作動操作は、前記公報に記載する従来装 置と同様であるので、その記述を省略する。

【００１１】 次に本考案の動作について説明する。始動時（タンク圧力０kgf／cm²）に、電 動機１ａを駆動させると、無負荷の状態から、圧縮機１ｂが作動して、ブリーダ 弁３の流路３６へ送気する脈動原因を持つ空気は、その１部を、該ブリーダ弁３ の二次側に達っしてその回路内圧を高めるとともに、その中の１部が、逆止め弁 ４の弁板４３をバネに抗して弁座４２から押し離して、該空気槽８へ移動する一 方で、大部分のその他を、前記ブリーダ弁３の放気口３７より大気に放出する。 次に該送気が継続するにつれて、内圧を増加させた前記空気槽８への移動が相 対的に少なくなると、該放気口３７よりの放気を継続したまま１部空気は、該逆 止め弁４の本体４０の直通部、絞り弁６及び制御流配管５ｂを介して、前記ブリ ーダ弁３の弁体３１の上部３１ｃの上面を、加圧する制御流を形成し、前記送気 空気が内包する気流の脈動は、該本体４０の直通部の漸小形状、該絞り弁６のオ リフィスの絞り機構によって、該制御流の下流においては、取り除かれて整えら れる。この整流操作をもたらすのに関係する機構は、その放気口を閉止する上で 時間遅れ機能を示す。さらに送気が継続して制御流の内圧が高まり、ついに該上 部３１ｃを介して該弁体３１をバネ３８に抗して押し下げる押圧力が生じると、 その下部の弁棒３１ａによって該放気口３７の開口は狭められ、大気への放気量 は無段階的に漸次縮小されて、遂には前記放気口３７を閉止する（始動から約５ 秒後）。その過程で回路内圧は上昇し、前記空気槽８へ全送気量が蓄圧されるよ うになり、前記空気槽８の内圧は、次第に圧力スイッチ７０の設定圧範囲の下限 （７kgf／cm²）を越え、遂にはその上限（９kgf／cm²）に達して圧力スイッチ７ ０の接点が開となり、該電動機１ａの電源を切り、該圧縮機１ｂの運転停止と同 時に、該レリーズ弁７１の開放による吐出系配管内空気の大気への放気を行ない 大気圧と同圧化するとともに、前記ブリーダ弁３に内蔵するピストン弁３０に加 わる制御流による押圧力の除去によって、前記ブリーダ弁３の該弁棒３１ａの前 記放気口３７よりの離隔、開放など、一連の操作がなされる。この時、前記空気 槽８の内圧は、前記逆止め弁４の逆止め機構の機能により、前記回路内空気とは 絶縁して保持される。 ここに図示しない、前記空気槽８の接ぎ手８１に連通して配管する空気圧利用 機器の消費空気量が、前記空気槽８の内圧を下げて、前記圧力スイッチ７０の下 限設定圧（７kgf／cm²）に至ると、前記圧力スイッチ７０は、接点を閉とし、前 記電動機１ａを駆動させる。同時に、前記レリーズ弁７１の前記放気口７３は閉 止して、大気と遮断する。このように前記圧縮機１ｂが再起動（タンク圧力７kg f／cm²）して、前記回路２内に送気を開始すると、逆止め弁は閉じており、通路 ２内のブリーダ弁の放気口は開となっているため、この放気口より一部は大気へ 放気するとともに、空気槽へは入らず、絞りを通してブリーダ弁へ導入するため 配管２内の圧力は徐々に上昇し、圧力が約２kgf／cm²でブリーダ弁を閉じる。こ の配管２内の圧力が０kgf／cm²から２kgf／cm²に上昇する間、吐出圧開放型と同 様な働きを生じ、低電圧であっても再起動がＯＫとなる。 次に、逆止め弁が開いて空気槽へ本体からの吐出空気の全量が導入され負荷運 転に入る。尚、絞り弁機構の配置は図２の他にレリーズ弁の２次側で逆止め弁の 前の位置からレリーズ弁へ接続してもよい。前記回路２内の関係機器が機能し、 その作動が繰り返される。

【００１２】 本考案の圧縮機の起動負荷軽減装置の効果の確認をする測定を行った。比較発 明は、本考案装置の機械式と同じの、前記従来技術の２）のブリーダ弁を使用す る方式を用いた。その使用条件は、本考案と比較発明とも同じで、使用電源電圧 １００Ｖ、定格６００Ｗの空気圧縮機を同一電線長さを用い１００Ｖより電圧を 下げて起動の可否を行なった。 このとき比較発明では、電源投入時の起動電圧は９５Ｖ必要であったが、本考 案では、起動電圧は７０Ｖでも可能となった。この測定結果から、具体的比率と して２６％強の電圧降下が見られ、電源事情の悪い低電圧の場所に於ての起動が 可能となる効果を得たことが判る。

【００１３】

【考案の効果】

以上記載したごとく本考案によれば、圧縮機の送り出す一次空気を用いて、簡 便で安価な方法により、起動時の昇圧に達する時間遅れ作用と、その自由流から 整流化した制御流を機械的に作り出し、圧縮機起動初期時に、大気に開口する放 気口を、無段階的に閉止するように構成することにより、圧縮機の起動負荷を大 幅に軽減し、起動を滑らかにすることにより、低電圧での起動を可能とする技術 を提示する、等の著効を有し、本考案にして始めて空気タンクに下限圧が入って おり、該下限圧から再起動し上限圧で停止、さらに下限圧で再起動を繰り返し使 用する上で高い信頼性のある、圧縮機の起動時の負荷軽減装置の提供が可能にな り、その実用的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の装置の全体を示す、回路図で
ある。

【図２】本考案の実施例の装置の要部を示す、破断側面
図である。

【図３】従来技術を説明する、回路図である。

【符号の説明】

１ａ 電動機 １ｂ 圧縮
機 ２ 吐出系配管 ３ ブリ
ーダ弁 ５ｂ 制御流配管 ６ 絞り
弁 ８ 空気槽 ３０ ピス
トン弁 ３１ 弁体 ３１ａ 弁棒 ３２ａ 制御流配管口座 ３３ 中空 ３６ 流路 ３７ 放気 ３７ａ 弁座 ３８ 弁バ
ネ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気槽に付設する圧力スイッチと吐出系
   配管に付設して該圧力スイッチに連動するレリーズ弁と
   を有する空気圧縮機の起動負荷軽減装置において、圧縮
   機１ｂの吐出系配管２に放気口３７を有する管路と、該
   放気口３７を開閉可能とするピストン弁３１と、絞り弁
   ６とを順次配設して、該絞り弁６の二次側が制御流配管
   ５ｂを介して該ピストン弁３１の制御流配管口座３２ａ
   に連通して構成することを特徴とする空気圧縮機の起動
   負荷軽減装置。
2. 【請求項２】 前記放気口３７と前記ピストン弁３１と
   が、流路３６を包設する本体３０と、外部に開口して、
   かつ該流路３６側に弁座３７ａを形成する該本体３０の
   底部に配設の放気口３７と、該放気口３７の該流路３６
   を隔てた対面側に前記本体３０内部に配設して上部を開
   口する中空３３と、その下部に前記放気口３７を開閉可
   能とする弁棒３１ａを有するピストン弁３１と、該ピス
   トン弁３１が前記放気口３７を常時開とする弁バネ３８
   と、該中空３３の開口面を制御流配管口座３２ａを有し
   て嵌設するキャップ３２とを配設して一体的とするブリ
   ーダ弁３に構成することを特徴とする空気圧縮機の起動
   負荷軽減装置。