JPH08247033A - 圧縮流体供給装置及び供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却流体の供給量を調節し、効率がよく、安
全な圧縮流体供給装置及び圧縮流体供給方法を提供す
る。 【構成】 流体圧縮機１１は吸入管路１２と吐出管路１
３とを有し、吸入管路１２には外気から空気が吸い込ま
れる。吐出管路１３には、水セパレータ１７、冷凍式ド
ライヤ１８が接続されており、圧縮空気中の水分が除去
される。圧縮空気から除去回収されたレシーバタンク２
０中の水は、流量調節弁としての電磁弁２４を有する給
水管路２２、吸入管路１２を通じて、冷却流体として圧
縮機１１の内部に供給される。前記吐出管路１３に配設
されたセンサ１６で検出された温度に応じて、流量制御
部２３により前記電磁弁２４の開閉のディーティ比が制
御され、冷却水の供給量が調節される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作動機器に圧縮流体を
供給する圧縮流体供給装置及び圧縮流体供給方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、圧縮空気、圧縮冷媒ガス等の圧
縮流体を作動機器に供給する場合には、スクロール式、
斜板式等の圧縮機が用いられる。この圧縮機は、断熱圧
縮や摩擦等により高温化する。このため、例えば、特開
昭６０−３５１９５号公報には、空気吸入口に給油口が
設けられた油冷式空気圧縮機が開示されている。この圧
縮機では、前記給油口から冷却流体としての油が、吸入
空気とともに圧縮機内部へ導入されて、圧縮機を冷却す
るものとなっている。

【０００３】また、実公昭６１−３６７９８号公報に
は、水を冷却流体として吸入空気に混入させる構成が開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、吸入流体への
冷却流体の供給量が少ない場合には、圧縮機は充分に冷
却されず、圧縮効率が悪くなる。また、圧縮機が高温に
なるために、高温の圧縮流体が吐出されることとなり、
後続の圧縮流体冷却部に与える負荷が大きく、ムダの多
いものとなるという問題点があった。

【０００５】一方、冷却流体の供給量が多い場合には、
冷却流体の一部が吸入流体にミスト状に分散されず、液
状のまま圧縮機に導入される。このため、液圧縮状態と
なり、ひいては圧縮機の破壊を引き起こすという問題点
があった。

【０００６】本発明の目的は、冷却流体の供給量を調節
し、効率がよく、安全な圧縮流体供給装置及び圧縮流体
供給方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、圧縮流体の流量に応じて、前
記冷却流体の供給量を調節する手段を設けたものであ
る。

【０００８】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、圧縮流体の吐出量を検出する手段と、その検出値
に連動して、前記冷却流体の供給量を調節する手段とを
備えたものである。

【０００９】請求項３の発明では、圧縮流体の吐出温度
を検出する手段と、その検出値に連動して、前記冷却流
体の供給量を調節する手段とを備えたものである。請求
項４の発明では、圧縮流体の吐出圧力を検出する手段
と、その検出値に連動して、前記冷却流体の供給量を調
節する手段とを備えたものである。

【００１０】請求項５の発明では、請求項１〜４のいず
れかの発明において、前記供給量調節手段をデューティ
比制御電磁弁としたものである。請求項６の発明では、
請求項１〜４のいずれかの発明において、前記供給量調
節手段を電磁開度比例弁としたものである。

【００１１】請求項７の発明では、請求項１〜４のいず
れかの発明において、前記供給量調節手段を絞り弁とし
たものである。請求項８の発明では、圧縮流体の流量に
応じて、前記冷却流体の供給量を調節するものである。

【００１２】請求項９の発明では、請求項８の発明にお
いて、圧縮流体の吐出量を検出し、前記冷却流体の供給
量を調節するものである。請求項１０の発明では、圧縮
流体の吐出温度を検出し、前記冷却流体の供給量を調節
するものである。

【００１３】請求項１１の発明では、圧縮流体の吐出圧
力を検出し、前記冷却流体の供給量を調節するものであ
る。

【００１４】

【作用】請求項１及び請求項８の発明によれば、運転時
に圧縮流体の流量に最適な冷却流体の供給量を選択する
ことができる。そして、圧縮機が最適冷却状態で運転さ
れて、圧縮効率が向上される。

【００１５】請求項２及び請求項９の発明によれば、圧
縮流体の吐出量を検出し、その検出値に応じて自動的に
冷却流体の流量が調節される。そして、圧縮機が最適冷
却状態で運転されて、圧縮効率が向上される。

【００１６】請求項３及び請求項１０の発明によれば、
圧縮流体の吐出温度を検出し、その検出値が所定温度よ
りも高いときには、冷却流体の流量が増大するように調
節される。一方、検出値が所定温度に近づいたときに
は、冷却流体の流量が減少するように調節されて、圧縮
機内部における液圧縮状態への移行が防止される。

【００１７】請求項４及び請求項１１の発明によれば、
圧縮流体の吐出圧力を検出し、その圧力と比例関係にあ
る温度に換算することができる。そして、その値に応じ
て自動的に冷却流体の流量が調節される。

【００１８】請求項５の発明によれば、冷却流体の供給
管路に設けられた電磁弁におけるデューティ比が、検出
値に応じて制御されて、冷却流体の供給量が調節され
る。請求項６の発明によれば、冷却流体の供給管路に設
けられた電磁弁における開度が、検出値に応じて制御さ
れて、冷却流体の供給量が調節される。

【００１９】請求項７の発明によれば、冷却流体の供給
管路に設けられた絞り弁により、冷却流体の供給量が調
節される。

【００２０】

【実施例】以下に、本発明の第一実施例について図１及
び図２に基づいて説明する。図１に示すように、図示し
ない駆動源に接続された流体圧縮機１１は吸入管路１２
及び吐出管路１３を有している。吸入管路１２には外気
からの空気が吸入フィルタ１４を介して吸い込まれる。
吐出管路１３にはアフタークーラ１５が接続されてい
る。流体圧縮機１１とアフタークーラ１５との間の吐出
管路１３には吐出流量を検出するセンサ１６が設けられ
ている。アフタークーラ１５は、図示しない駆動装置に
接続されたファン１５ａにより吐出管路１３内の圧縮空
気を冷却するためのものである。アフタークーラ１５で
冷却された圧縮空気は水セパレータ１７に導入される。
ここで、圧縮空気から水滴が除去される。次に圧縮空気
は、冷凍式ドライヤ１８に導入される。圧縮空気は冷凍
式ドライヤ１８内で十分に除湿乾燥され、供給管路２８
を介して作動機器２９に供給される。

【００２１】前記水セパレータ１７及び冷凍式ドライヤ
１８で回収された水分は、ドレン管１９、２１を通りレ
シーバタンク２０に貯留される。なお、各ドレン管１
９、２１には、レシーバタンク２０の上方空間部２０ａ
の圧力を減圧するための絞り部１９ａ、２１ａが設けら
れている。このレシーバタンク２０には、レシーバタン
ク２０内の貯水量が一定量を超えたときに排水管３０を
介して外部に自動的に排水を行うオートドレン機構２０
ｂが設けられている。

【００２２】前記レシーバタンク２０の底部と、前記流
体圧縮機１１の吸入管路１２との間には、給水管路２２
が連通されている。この給水管路２２には、冷却流体流
量調節弁としての電磁弁２４と、水分中の不純物を除去
するためのフィルタ２６とが設けられている。前記セン
サ１６は、冷却流体流量制御部２３と信号線２５とを介
して、前記電磁弁２４に接続されている。ここでセンサ
１６で検出された流量値に基づき、流量制御部２３によ
り電磁弁２４の開閉のデューティ比が制御される。この
デューティ比に応じた量の水がレシーバタンク２０から
前記流体圧縮機１１内に供給される。また、電磁弁２４
とフィルタ２６との間の給水管路２２から、レシーバタ
ンク２０の上方空間部２０ａにわたって、減圧管路２７
が設けられている。その減圧管路２７の途中には絞り部
２７ａが備えられている。このため、前記流体圧縮機１
１の吸入圧力がレシーバタンク２０内の上方空間部２０
ａに作用し、その上方空間部２０ａが減圧される。従っ
て、レシーバタンク２０内の水が水セパレータ１７及び
冷凍式ドライヤ１８へ逆流することがない。

【００２３】この実施例の圧縮流体供給装置では、前記
電磁弁２４が開放状態となると、圧縮機１１の吸入圧力
及びレシーバタンク２０内の水圧により、レシーバタン
ク２０内の水が給水管路２２を介して、圧縮機１１の吸
入管路１２に供給される。吸入管路１２に供給された水
は外気から吸入される空気とともに、圧縮機１１内に入
り込む。そして、その水は、圧縮機１１内の高温状態下
で気化される際に、気化熱を奪って圧縮機１１を冷却す
る。また、冷却水は圧縮機１１内部の潤滑にも供され
る。

【００２４】図２は、圧縮機１１内に供給される冷却水
量と圧縮空気の吐出温度及び圧縮効率との関係の一例を
示したものである。図２に示すように、冷却水量に関係
なく吐出温度がほとんど一定となる点Ａが存在してい
る。すなわち、図２においてＡ点より左側では、冷却水
量が増すほど圧縮空気の吐出温度が低下する。この領域
では、圧縮機１１は冷却不足状態である。一方、Ａ点を
超えて更に冷却水量を増大させた場合には、それ以上冷
却されないばかりではなく、一部の水が圧縮機１１内で
蒸発されず液体状態を維持されることとなる。圧縮機１
１において液体状態の水の滞留量が増大状態で圧縮操作
を続けると、やがて圧縮機１１内が液圧縮状態となるこ
とがある。そして、圧縮機１１の破壊に至る場合があ
る。また、冷却水量と圧縮効率との関係では、動力効率
（η）、体積効率（ηｖ）ともＡ点付近が最大となって
いる。

【００２５】一般に流体圧縮機１１においては、圧縮流
体の流量は圧縮機１１の回転数に応じて増大する。ここ
で、例えば作動機器２９が定常作動状態と待機状態との
２つの作動状態を有するものである場合、２つの状態に
おいて圧縮機１１の回転数は大きく異なる。待機状態に
おいては、圧縮機１１の回転数も小さく圧縮機１１にお
ける発熱量も小さい。したがって、圧縮機１１へ供給す
る冷却水量も少量であればよい。ところが、圧縮機１１
が図２に示すような定常状態の運転に入った場合には、
冷却水量がそのままでは、図２においてＢ点のような状
態となり、冷却不足となって圧縮効率のロスを生じる。

【００２６】この実施例の圧縮流体供給装置において
は、吐出管路１３に圧縮流体の流量を検出するセンサ１
６が配設されている。このため、作動機器２９が待機状
態から定常作動状態へ移行して、圧縮流体の吐出量が増
大したことを感知することができるできる。そして、こ
の変動が冷却流体流量制御部２３に入力される。つい
で、冷却流体流量制御部２３により冷却流体流量調節弁
としての電磁弁２４の開閉のデューティ比が、図２にお
けるＡ点に対応する冷却水量となるように制御される。
従って、圧縮機１１の運転状態に最適な冷却水量を供給
することができるとともに、圧縮機１１の効率を向上さ
せることができる。

【００２７】一方、前記とは逆に作動機器２９が定常状
態から待機状態に移行した場合にも、同様の制御により
冷却水量を減らし、圧縮機１１に過剰な冷却水が供給さ
れることがない。従って、液圧縮状態となることが防止
される。

【００２８】

【別の実施例】以下に、本発明の別の実施例について前
記第一実施例を異なる部分を中心に説明する。

【００２９】（第２実施例）第２実施例では、図１にお
いて、センサ１６として温度計が設けられているもので
ある。そして、そのセンサ１６で検出された温度（すな
わち圧縮空気の吐出温度）に応じて、冷却流体流量調節
弁としての電磁弁２４の開度が比例制御される構成とな
っている。

【００３０】この構成によれば、図２においてＡ点より
も前記検出温度が高い場合には、電磁弁２４の開度が増
大される。そして、冷却水量が増し圧縮機１１の冷却を
強める方向に移行する。検出温度がＡ点に近づいた場合
には、冷却水量が減少するように制御される。そして、
必要以上の冷却水が圧縮機１１内に導入されることがな
く、圧縮機１１内部が液圧縮状態となることが防止され
る。

【００３１】さらに、この構成では、冷却流体流量制御
部２３において、例えば単位時間あたりの検出温度の変
動を求め、その変動値に応じて電磁弁２４の開度を比例
制御することもできる。したがって、冷却水量がほぼ連
続的に制御できるため、冷却水量の微調整が可能とな
り、圧縮効率がいっそう向上される。

【００３２】（第３実施例）第３実施例では、図１にお
いて、センサ１６として圧力計が設けられてものであ
る。そして、そのセンサ１６で検出された圧力（すなわ
ち圧縮空気の吐出圧）に応じて、冷却流体流量調節弁と
しての絞り弁２４の開度が制御される構成となってい
る。

【００３３】この構成によれば、吐出圧力の変動を検出
することができる。一般に、圧力と温度はほぼ比例関係
にあり、吐出圧力に応じて絞り弁２４の開度を制御する
ことによっても前記第２実施例と同様の効果が得られ
る。また、流量調節弁として絞り弁２４を採用すること
で、冷却水量の調節を容易にかつ微妙に行うことができ
る。

【００３４】（第４実施例）第４実施例においては、図
３に示すように、例えば車輌用空調装置に使用されるよ
うな圧縮流体が閉鎖管路内を循環する構成となってい
る。流体圧縮機１１で圧縮された冷媒ガスは、コンデン
サ４１に導入される。そして、ファン４１ａにより冷却
されて、圧縮冷媒ガスは凝縮されて液冷媒となり、リザ
ーバタンク４２に一旦貯留される。この液冷媒は、供給
管路２８の途中に設けられた膨張弁４４で霧状にされ
て、作動機器としてのエバポレータ４５に供給される。
このエバポレータ４５中で液冷媒は気化されて、冷媒ガ
スとなる。エバポレータ４５の冷媒ガス出口は、流体圧
縮機１１の吸入管路１２に接続されており、冷媒ガスは
再び圧縮機１１に供給される構成となっている。

【００３５】リザーバタンク４２に貯留された液冷媒の
一部は、液冷媒供給管路４３、吸入管１２を通じて、冷
却流体として圧縮機１１に供給される。前記液冷媒供給
管路４３には冷却流体流量調節弁としての絞り弁２４
と、液冷媒中の不純物を除去するためのフィルタ２６と
が設けられている。

【００３６】圧縮機１１とコンデンサ４１との間の吐出
管路１３には、圧縮冷媒ガスの吐出温を検出するセンサ
１６が設けられている。そして、前記第２実施例と同様
に前記吐出温に応じて、絞り弁２４の開度が調節され
る。

【００３７】この構成によれば、圧縮流体が例えば冷媒
ガス等である場合のように、閉鎖系内での循環を必要す
る場合に適用できる。また、圧縮機１１の内部に導入さ
れた液冷媒が気化される際に気化熱を奪うため、圧縮機
１１の冷却を行うことができる。ここで、冷却流体とし
ての液冷媒は、流量調節のための絞り弁２４を通過する
際に、圧力降下を受けて霧状化されている。このため、
液冷媒は圧縮機１１内で気化しやすい状態となってい
る。

【００３８】（第５実施例）第５実施例では、図４に示
すように、前記第４実施例において、リザーバタンク４
２の液冷媒層５１の上部に分離される冷却油層５２のみ
を回収し、冷却流体として利用する構成となっている。
前記冷却油層５２は、途中に絞り部５３ａを備えた冷却
油排出管路５３を介して、冷却油リザーバタンク５４に
排出される。冷却油リザーバタンク５４に貯留された冷
却油は、給油管路５５、吸入管路１２を介して、圧縮機
１１に供給される。また、前記第４実施例と同様にセン
サ１６、冷却流量制御部２３、絞り弁２４が設けられて
おり、センサ１６で検出された圧縮冷媒ガスの吐出温に
応じて、所定の冷却油量が供給される構成となってい
る。

【００３９】さらに、前記第１実施例と同様に、絞り弁
２４とフィルタ２６との間の給油管路５５から、冷却油
レシーバタンク５４の上方空間部５４ａにわたって、減
圧管路２７が設けられている。

【００４０】このように構成すれば、油冷式圧縮機にお
いて、冷却油の供給過剰による液圧縮を防止できるとと
もに、圧縮機１１内部のオイル切れを防止することがで
きる。

【００４１】なお、本発明は以下のように変更して実施
することもできる。 （１）第１実施例において、センサ１６及び信号線２５
を省略し、冷却流体流量制御部２３に別途空気流量を設
定入力し、冷却流体流量調節弁２４の開度を調節するこ
と。

【００４２】（２）圧縮機１１の回転数を検出して、そ
の検出値に応じて冷却流体流量調節弁２４の開度を制御
すること。 （３）第１〜第３実施例において、センサ１６取付位置
以降の吐出管路１３の途中に、圧縮空気を一旦貯留する
ためのクッションタンクを設けること。

【００４３】このように構成すれば、一度に大量の圧縮
空気を必要とする作動機器２９や圧縮空気の脈動を嫌う
作動機器２９等に対応することができる。 （４）第１〜第３実施例において、圧縮機１１の吸入管
路１２を作動機器２９の空気排出部に接続して、圧縮空
気を閉鎖系内で流通させること。

【００４４】（５）第４〜５実施例において、センサ１
６は吐出流量または吐出圧力を検出するものであるこ
と。 （６）給水管路１２は、レシーバタンク２０の底部と流
体圧縮機１１の圧縮室とを連通すること。

【００４５】

【発明の効果】請求項１及び請求項８の発明によれば、
圧縮機が最適冷却状態で運転されて圧縮効率が向上され
る。

【００４６】請求項２及び請求項９の発明によれば、圧
縮流体の吐出量に応じて冷却流体の流量を調節できて、
必要以上の冷却流体が圧縮機に供給されることがない。
このため、圧縮機が液圧縮状態となることがない。ま
た、圧縮機の圧縮効率が向上される。

【００４７】請求項３及び請求項１０の発明によれば、
圧縮流体の吐出温度に応じて冷却流体の流量を調節でき
て、必要以上の冷却流体が圧縮機に供給されることがな
い。このため、圧縮機が液圧縮状態となることがない。
また、圧縮機の圧縮効率が向上される。

【００４８】請求項４及び請求項１１の発明によれば、
圧縮流体の吐出圧力に応じて、冷却流体の流量を調節す
ることができて、必要以上の冷却流体が圧縮機に供給さ
れることがない。このため、圧縮機が液圧縮状態となる
ことがない。また、圧縮機の圧縮効率が向上される。

【００４９】請求項５の発明によれば、冷却流体の供給
量の調節が容易である。請求項６及び請求項７の発明に
よれば、検出値に応じて冷却流体調節弁の開度を調節で
きるため、冷却流体の流量の微調整が可能である。そし
て、圧縮機の圧縮効率がいっそう向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１〜第３実施例の全体構成を示す模式図。

【図２】定常運転状態の圧縮機における（ａ）は冷却水
量と吐出温度との関係、（ｂ）は冷却水量と圧縮効率と
の関係をそれぞれ示す説明図。

【図３】第４実施例の全体構成を示す模式図。

【図４】第５実施例の全体構成を示す模式図。

【符号の説明】

１１…圧縮機、１２…吸入部としての吸入管路、１６…
吐出量、吐出温度、吐出圧力を検出する手段としてのセ
ンサ、２２…冷却流体供給部としての給水管路、２３…
冷却流体の供給量を調節する手段としての冷却流体流量
制御部、２４…冷却流体の供給量を調節する手段として
の冷却流体流量調節弁、４３…冷却流体供給部としての
液冷媒供給管路、５５…冷却流体供給部としての給油管
路。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機の吸入部に対して、その圧縮機の
   冷却を行うための冷却流体供給部を有する圧縮流体供給
   装置において、 圧縮流体の流量に応じて、前記冷却流体の供給量を調節
   する手段を設けた圧縮流体供給装置。
2. 【請求項２】 圧縮流体の吐出量を検出する手段と、そ
   の検出値に連動して、前記冷却流体の供給量を調節する
   手段とを備えた請求項１に記載の圧縮流体供給装置。
3. 【請求項３】 圧縮機の吸入部に対して、その圧縮機の
   冷却を行うための冷却流体供給部を有する圧縮流体供給
   装置において、 圧縮流体の吐出温度を検出する手段と、その検出値に連
   動して、前記冷却流体の供給量を調節する手段とを備え
   た圧縮流体供給装置。
4. 【請求項４】 圧縮機の吸入部に対して、その圧縮機の
   冷却を行うための冷却流体供給部を有する圧縮流体供給
   装置において、 圧縮流体の吐出圧力を検出する手段と、その検出値に連
   動して、前記冷却流体の供給量を調節する手段とを備え
   た圧縮流体供給装置。
5. 【請求項５】 前記供給量調節手段がデューティ比制御
   電磁弁である請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮流体
   供給装置。
6. 【請求項６】 前記供給量調節手段が電磁開度比例弁で
   ある請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮流体供給装
   置。
7. 【請求項７】 前記供給量調節手段が絞り弁である請求
   項１〜４のいずれかに記載の圧縮流体供給装置。
8. 【請求項８】 圧縮機の吸入部から被圧縮流体とともに
   冷却流体を混入させて、圧縮機の冷却を行う圧縮流体供
   給方法において、 圧縮流体の流量に応じて、前記冷却流体の供給量を調節
   する圧縮流体供給方法。
9. 【請求項９】 圧縮流体の吐出量を検出し、前記冷却流
   体の供給量を調節する請求項８に記載の圧縮流体供給方
   法。
10. 【請求項１０】 圧縮機の吸入部から被圧縮流体ととも
    に冷却流体を混入させて、圧縮機の冷却を行う圧縮流体
    供給方法において、 圧縮流体の吐出温度を検出し、前記冷却流体の供給量を
    調節する圧縮流体供給方法。
11. 【請求項１１】 圧縮機の吸入部から被圧縮流体ととも
    に冷却流体を混入させて、圧縮機の冷却を行う圧縮流体
    供給方法において、 圧縮流体の吐出圧力を検出し、前記冷却流体の供給量を
    調節する圧縮流体供給方法。