JPS634026B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本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、該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は知られている。しかし
このような多段圧縮機ではその始動時や稼動率が
低い場合、シリンダ，シリンダヘツド，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空気中
の水分が凝縮してドレンが発生する。このドレン
が高圧側圧縮部にまで搬送され、該高圧側圧縮部
のシリンダとピストンとの隙間から圧縮機本体内
に侵入すると、圧縮機本体の各部に錆を生じた
り、潤滑油にドレンが混入して潤滑性を損うこと
になる。 そこで、従来、連通路途中に中間冷却器を設け
て圧縮空気中の水分を積極的に凝縮させ、該中間
冷却器に設けた自動トラツプから外部に排出させ
るという手段がとられていたが、この中間冷却器
は大きなスペースを取り、かつ、高価であるた
め、取付けが制限される場合も生じていた。 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
な中間冷却器や自動トラツプを使用することな
く、連通管の長さを適宜調節することにより定格
運転の中間圧力で水分が発生しないよう形成して
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水分の発生は防止できる
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。 本発明は上記の欠点に鑑みてなされたものであ
つて、連通管の温度が低い状態にある時には、低
圧側圧縮部で圧縮され、連通管内を流れる圧縮空
気を大気圧近傍に調整することにより、ドレンの
発生を防止すると共に、該圧縮空気の圧縮熱によ
り連通管を加熱させるようにしたことをその特徴
とするものである。 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。 第１乃至第３図は本発明の第１の実施例を示
し、第１図において、１は圧縮空気を貯溜するタ
ンクで、該タンク１の上部にはモータ２と単動２
段圧縮機本体３とが設置され、該圧縮機本体３と
モータ２とはベルト４によつて連結されている。 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
大気取入管７が取付けられ、該大気取入管７に消
音器８が取付けられている。 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の吐出側は吐出配管１０を介してタンク１に接
続されている。１１はタンク１内の圧縮空気を外
部機器（図示せず）に供給するための接続部、１
２は止め弁、１３は圧力スイツチであつて、該圧
力スイツチ１３により、モータ２の運転が自動制
御されてタンク１内の圧力調整が行われる。 さらに、大気取入管７の途中には後述の低圧側
圧縮部５の吸入圧を調整するための絞り通路、弁
機構および該弁機構を開閉駆動する弁作動部を収
納したケーシング１４が配設されている。また、
１５は連通管９に設けられ、該連通管９の温度を
検出する温度検知器で、本実施例の場合、温度検
知器１５はバイメタル，サーミスタ等の電気的温
度検知器として構成される。 次に、第２図に示したように、前記ケーシング
１４の内部には仕切弁１６が配設されており、そ
の上端部はケーシング１４に固着したピン１７に
より回動自在に支持されている。該仕切弁１６は
ケーシング１４の入口１８を閉塞するに十分な大
きさを有するもので、その中央には絞り通路１９
が穿設されている。また、前記ケーシング１４の
下端部にはソレノイド２０と、プランジヤ２１
と、該プランジヤ２１に連結されて上方に突出す
るストツパ２２と、プランジヤ２１およびストツ
パ２２を図中下方に付勢するばね２４とから構成
される弁作動部２３が設けられている。なお、２
５は前記仕切弁１６が入口１８を閉塞する方向に
付勢するばねまた、２６は前記仕切板１６の回動
を規制するためにケーシング１４に設けられた段
壁である。 さらに、図中２７は交流電源、２８はモータ駆
動用手動スイツチで、ソレノイド２０、モータ２
は圧力スイツチ１３，手動スイツチ２８を介して
電源２７に対し並列に接続され、ソレノイド２０
と温度検知器１５のスイツチ部１５Ａとは直列に
接続されている。従つて、ソレノイド２０は温度
検知器１５のスイツチ部１５Ａの閉成により励磁
される構成となつている。 本発明は上記のような構成を有するもので、第
２図はタンク１内の圧力が所定圧力以下で、圧力
スイツチ１３が閉成していると共に手動スイツチ
２８を閉成し、モータ２が駆動されている状態を
示す。この時温度検知器１５は連通管９の温度を
検出し、該温度が所定温度以下、即ち、低圧側圧
縮部５により圧縮された空気が該連通管９を通過
する間にドレンの発生するおそれがある程度の温
度であるため、該温度検知器１５のスイツチ部１
５Ａが閉成し、ソレノイド２０が通電された状態
にある。このために、プランジヤ２１はばね２４
に抗して該ソレノイド２０に吸引され、ストツパ
２２と共に上方に変位する。このため、仕切弁１
６の下端部はストツパ２２とケーシング１４の内
壁との間に挾持されて入口１８を閉塞した状態に
保持される。この状態でモータ２により圧縮機を
作動させると、低圧側圧縮部５の吸入行程におい
ては大気取入管７から供給される空気は絞り通路
１９のみを通るため、その流通量が制限され、吸
入弁（図示せず）を介して吸込まれる低圧側圧縮
部５のシリンダ内の圧力は負圧となる。そこで、
低圧側圧縮部５が圧縮行程に入り、シリンダ内の
空気を圧縮して吐出弁（図示せず）を介して圧縮
空気を吐出する。この場合、低圧側圧縮部５は空
気を吸入側の圧力を所定の圧力に高めて吐出する
ものであり、その圧力比は吸入時の圧力とは一定
の関係で定まるものである。一般に、この種多段
圧縮機においては、中間圧は、

【式】とすることが 好ましいとされている。そこで、絞り通路１９の
流通面積を小さくすればその吸入圧も低くなり、
これに応じて吐出圧も低くなる。従つて、連通管
９内の圧力を例えば大気圧に設定するように絞り
通路１９の流通面積を調整しておけば、該連通管
９の温度を外気温から徐々に高くすることができ
る。 即ち、大気圧近傍の圧力を有する圧縮空気を連
通管９内を流通させれば、たとえ該連通管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配
管１０からタンク１内に流入する。 この場合、低圧側圧縮部５で圧縮され連通管９
を流れる圧縮空気は大気圧近傍ではあるが、前記
所定の圧力比にまで圧縮されているので、その仕
事量に応じた圧縮熱が発生する。この圧縮熱を有
する圧縮空気が連通管９を通過する間に、該連通
管９と熱交換し、この連通管９を徐々に加熱す
る。しかし、連通管９内の圧縮空気は大気圧近傍
であるため、たとえそれが連通管９と熱交換する
ことにより冷却されても水分の凝縮を生じないこ
とは勿論である。 このように、圧縮機本来の有する機能である空
気の圧縮を行いながら連通管９を加熱し、該連通
管９が通常の圧力比に応じて大気圧の空気を圧縮
してもドレンが発生しない程度に加熱されると、
温度検知器１５がその温度を検知して、スイツチ
部１５Ａが閉成し、ソレノイド２０の通電を断
つ。これにより、プランジヤ２１はばね２４に押
圧されてストツパ２２と共に下方に変位し、スト
ツパ２２と仕切板１６との係合が外れ、第３図に
示した状態になる。そこで、低圧側圧縮部５が吸
入行程に入ると、ケーシング１４内は負圧となる
ため、仕切板１６がばね２４に抗してピン１７を
支点として段壁２６に当接する位置まで回動す
る。このため、入口１８と仕切板１６との間に隙
間が生じ、吸入側に大気圧の空気を供給する。低
圧側圧縮部５はこの大気圧の空気を所定の圧力比
になるまで圧縮し、連通管９を介して高圧側圧縮
部６に供給することにより圧縮機の正規の運転が
行われる。 次に、第４図は本発明の第２の実施例を示すも
ので、前記絞り通路１９の開口面積は前述の実施
例では固定的であるが、第４図に示したような構
成にすれば、その開口面積が可変となる。即ち、
同図において、３０は絞り通路１９の開口面積調
整用のロツドであつて、該ロツド３０はカツプ状
取付台３１に螺入されている。該カツプ状取付台
３１には複数の個所において空気流通用の連通孔
３２，３２，…が穿設されている。前記ロツド３
０の先端部は尖つた状態になつており、該ロツド
３０を螺回してその先端部を絞り通路１９内に出
没させることにより、該絞り通路１９の開口面積
を可変ならしめている。このため、低圧側圧縮部
５の圧力比に応じて最適な吸入圧に調整すること
ができるので好都合である。 第５図は本発明の第３の実施例を示すもので、
第１図乃至第３図と同一構成要素には同一符号を
付すものとする。本実施例においては弁機構の開
閉を行う弁作動部２３がソレノイド２０により作
動する代りに機械的変位により弁機構の開閉駆動
を行うように構成している。即ち、同図におい
て、４０は大気取入管７に設けた仕切壁であり、
該仕切壁４０には周囲に弁座４１を形成した開口
部４２が穿設されている。４３は前記弁座４１と
接離することにより大気取入管の空気の流通を通
断する弁体であつて、該弁体４３はピストンロツ
ド４４に連結されており、該ピストンロツド４４
の他端部は連通管９に取付けたシリンダ４５内に
摺動自在に嵌挿されたピストン４６に連結されて
いる。該ピストン４６は前記シリンダ４５内を２
室に画成し、一方の室４７内にはシリンダ４５の
内壁とピストン４６との間にばね４８が張設され
ており、他方の室４９内には作動液５０が充填さ
れている。この作動液５０は連通管の温度に応じ
て膨張，収縮するものである。従つて、本実施例
においてはシリンダ４５が前記第１実施例の温度
検知器１５と弁作動部２３との機能を併せ有する
ものである。前記仕切壁４０にはさらに、絞り通
路１９′が穿設されており、該絞り通路１９′に
は、その開口面積を可変にするロツド３０′の先
端が臨んでいる。 本実施例は前記のような構成を有するもので、
連通管９の温度が低い時には作動液が収縮してい
るため、ピストン４６はばね４８に押されて図中
右方に変位し、弁体４２が弁座４１に着座してお
り、開口部４２は閉塞されている。このため、低
圧側圧縮部５の吸入側には絞り通路１９′を介し
て空気が供給されるのみで、その圧力は負圧とな
る。然るに、連通管９が内部を通過する圧縮空気
の圧縮熱により加熱され、作動液５０も膨張を開
始する。そこで連通管９の温度が所定温度以上に
なると作動液５０の膨張によりピストン４６がば
ね４８に抗して図中左方に変位し、弁体４３を弁
座４１から離座させて開口部４２からの空気の流
通を許す。このようにして、低圧側圧縮部５の吸
入側には大気圧の空気が送られ、圧縮機は正規の
運転状態となる さらに、第６図は本発明の第４の実施例を示す
もので、本実施例では前記実施例のように、絞り
通路１９′を仕切壁４０に取付ける代りに弁体４
３′の側部に溝５１を切設することによつても形
成することができる。 本発明は以上詳細に述べた如くであつて、下記
各項のような諸効果を奏する。 圧縮機の始動時や低稼動率で作動している場
合のように、連通管が低温である時には弁機構
により低圧側圧縮部の吸入口に通じる流路を閉
塞せしめ、絞り通路を介して空気を供給し、そ
の吸入圧力を負圧にすることにより連通管内を
流れる空気を大気圧近傍に設定しているため、
高圧側圧縮部に供給される圧縮空気中に水分の
凝縮によるドレン発生を確実に防止することが
でき、圧縮機本体の発錆や潤滑性の低下を来た
すことはない。 連通管内を流れる空気が大気圧近傍であつて
も、低圧側圧縮部で圧縮された圧縮空気である
ために圧縮熱を有するから、該圧縮空気が連通
管と熱交換することにより連通管を急速に所定
の温度、即ち、圧縮機の正規の運転時において
ドレンが発生しない温度にまで加熱することが
できる。 連通管の温度が低い状態においても高圧側圧
縮部自体は作動しているため、動力損失を生じ
ることはない。 高圧側圧縮部に供給する圧縮空気にドレンが
生じないので、中間冷却器や自動トラツプを配
設する必要がなく、圧縮機全体を小型化し、か
つその製造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係る多段圧縮機の
一実施例を示し、第１図はその外観図、第２図は
電気回路と共に示した第１図の要部拡大縦断面
図、第３図は第２図の異なる作動状態を示す縦断
面図、第４図は本発明の第２の実施例を示す第２
図と概略同様の縦断面図、第５図は本発明の第３
の実施例を示す要部拡大断面図、第６図は本発明
の第４の実施例を示す要部拡大断面図である。 ５……低圧側圧縮部、６……高圧側圧縮部、７
……大気取入管、９……連通管、１５……温度検
知器、１６……仕切弁、１９，１９′，５１……
絞り通路、２０……ソレノイド、２１……プラン
ジヤ、２２……ストツパ、４１……弁座、４３…
…弁体、４５……シリンダ、４６……ピストン、
５０……作動液。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低圧側圧縮部と高圧側圧縮部とを備え、該低
   圧側圧縮部と高圧側圧縮部とを連通管により接続
   した多段圧縮機において、前記低圧側圧縮部の吸
   込口に通じる流路には該流路を開閉する弁機構を
   設けると共に、該弁機構の閉弁時には前記低圧側
   圧縮部の吸入圧を負圧にすることによりその吐出
   圧を大気圧近傍に設定する絞り通路を設け、また
   前記連通管には該連通管の温度を検出する温度検
   出機構を設け、かつ前記連通管が所定温度以上に
   なつたとき前記温度検出機構によつて前記弁機構
   を開弁せしめる弁作動部を設けたことを特徴とす
   る多段圧縮機。 ２ 前記温度検出機構を電気的温度検出機構とな
   し、前記弁作動部を該温度検出機構からの電気的
   信号に応じて前記弁機構の開閉駆動を行うように
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲１項記
   載の多段圧縮機。 ３ 前記弁機構を前記流路に設けた回動可能な仕
   切弁で形成し、前記弁作動部を前記仕切弁が流路
   を閉塞する位置に係止可能なストツパと、該スト
   ツパを作動するソレノイドとから構成し、かつ前
   記絞り通路を前記仕切弁に穿設したことを特徴と
   する特許請求の範囲１項記載の多段圧縮機。 ４ 前記弁機構を前記流路に設けた弁体と、弁座
   とから形成し、前記温度検出機構を温度変化に応
   じて膨張、収縮する作動液をシリンダ内に充填す
   ることにより形成し、前記弁作動部を前記作動液
   の膨張、収縮に応じてシリンダ内を摺動するピス
   トンで形成し、かつ前記弁体を該ピストンに連結
   せしめたことを特徴とする特許請求の範囲１項記
   載の多段圧縮機。 ５ 前記絞り通路の開口面積が可変となしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲１項記載の多段圧縮
   機。