KR101704227B1 - 공기 압축 장치 - Google Patents

Abstract

공기 압축 장치(1)는 회전형의 압축기(21)와, 압축기(21)의 토출측에 접속된 토출측 유로(11)와, 토출측 유로(11)와 접속 가능하게 설치되는 방출 유로(13)와, 압축기(21)의 운전 정지 제어 시에, 상기 토출측 유로(11)에 잔존하는 압축 공기의 일부 또는 전부를 방출 유로(13)로부터 방출하는 방출 운전을 행하는 운전 제어부(41)를 구비한다.

Description

공기 압축 장치{AIR COMPRESSING APPARATUS}

본 발명은, 예를 들어 차량의 브레이크 장치, 도어의 개폐 장치 등의 기기를 구동하는 용도 등에 사용되는 공기 압축 장치에 관한 것이다.

종래, 공기 압축 장치에 있어서 압축되어 고압으로 된 공기(압축 공기)는, 예를 들어 차량의 브레이크 장치, 도어의 개폐 장치 등의 기기를 구동하는 용도로 사용되고 있다. 일본 특허 출원 공개 평11-201039호 공보의 도 1 및 도 4는, 예를 들어 철도 차량에 장비되는 공기 압축 장치를 개시하고 있다. 이 일본 특허 출원 공개 평11-201039호 공보의 도 4에 도시된 공기 압축 장치에서는, 압축기에 의해 압축되어 고온으로 된 공기는 애프터 쿨러(냉각기)에 의해 냉각되고, 냉각된 압축 공기는 제습기에 있어서 제습된다. 제습된 압축 공기는 공기 저류부에 저류된다. 공기 저류부에 저류된 압축 공기는 상술한 바와 같은 기기에 공급된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 공기 압축 장치에 있어서, 압축기로서, 예를 들어 스크롤형의 압축기 등의 로터리 압축기가 사용되는 경우에는, 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 스크롤형의 압축기의 정지 후에는, 압축기와 제습기 사이에는 압축 공기가 잔류하고 있다. 따라서, 이 잔류 압축 공기는 스크롤형의 압축기가 정지하면, 압축기측으로 역류하여 스크롤(회전 피스톤)을 역회전시킨다. 이 역회전의 회전수가 점차 증가하여, 예를 들어 3000rpm 정도까지 도달하는 경우도 있다. 그 회전수의 변화에 따라서 발생하는 소리도 변화된다. 따라서, 이와 같은 이음이 발생하는 것을 억제할 필요가 있다. 또한, 역회전 시의 회전수가 압축기의 허용 회전 속도 이상으로 되면, 스크롤의 내구성에 영향을 미치는 경우도 있다.

이와 같은 역류에 기인하는 문제의 발생을 방지하기 위해서는, 압축기의 토출측에 있어서 압축기에 가까운 위치에 역지 밸브를 설치하는 것이 생각되어진다. 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 평11-201039호 공보의 공기 압축 장치에서는 압축기의 흡입측에 역지 밸브가 설치되어 있다. 역지 밸브는 압축기의 토출측의 유로, 구체적으로는, 예를 들어 압축기와 애프터 쿨러 사이의 유로에 설치할 수 있다. 그러나, 압축기로부터 토출되는 공기는 최대 200℃ 전후의 고온으로 된다. 따라서, 상기와 같은 역지 밸브를 설치하는 경우에는, 그 역지 밸브에 사용하는 시일 등의 부재로서 고가의 고온 사양의 것을 사용할 수밖에 없어, 유지 보수비 등의 비용면에서 과제가 있다.

또한, 일본 특허 출원 공개 평11-201039호 공보의 도 1에 도시된 공기 압축 장치에 있어서는, 상술한 바와 같이 압축기의 흡입구측에 접속된 흡입측 유로에 역지 밸브가 설치되어 있다. 그러나, 흡입측 유로는 저압이므로, 흡입측 유로에 역지 밸브를 설치하였다고 해도, 고압의 압축 공기의 역류를 완전히 멈출 수 없다. 이로 인해, 압축 공기의 압축기측으로의 역류를 완전히 멈추는 것은 곤란하다.

본 발명의 목적은 로터리형의 압축기를 구비한 공기 압축 장치에 있어서, 고가의 고온 사양의 역지 밸브를 설치하지 않고, 압축기의 정지 후에 압축기측으로 압축 공기가 역류하는 것을 억제하여, 역류에 기인하는 문제의 발생을 억제하는 것이다.

본 발명의 일 국면에 따르는 공기 압축 장치는 로터리형의 압축기와, 상기 압축기의 토출측에 접속된 토출측 유로와, 상기 토출측 유로와 접속 가능하게 설치되는 방출 유로와, 상기 압축기의 운전 정지 제어 시에, 상기 토출측 유로에 잔존하는 압축 공기의 일부 또는 전부를 상기 방출 유로를 통해 방출하는 방출 운전을 행하는 운전 제어부를 구비한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 공기 압축 장치를 도시하는 개략 구성도.
도 2는 실시 형태에 관한 공기 압축 장치에 있어서의 통상 운전과 방출 운전의 제어예를 도시하는 타이밍 차트.
도 3은 실시 형태에 관한 공기 압축 장치에 있어서의 제어예를 도시하는 흐름도.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 공기 압축 장치(1)에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1에 도시하는 본 실시 형태의 공기 압축 장치(1)는 압축 공기를 생성하는 것으로, 예를 들어 철도 차량에 설치된다. 공기 압축 장치(1)에 있어서 생성된 압축 공기는 철도 차량의 브레이크 장치, 도어의 개폐 장치 등의 기기를 구동하는 용도로 사용된다. 단, 공기 압축 장치(1)의 용도는 철도 차량으로 한정되지 않고, 철도 이외의 다른 차량이어도 되고, 또한 차량 이외의 다른 용도여도 된다.

[공기 압축 장치의 구조]

도 1에 도시한 바와 같이, 공기 압축 장치(1)는 전동 공기 압축 기구(2)와, 제습 기구(3)와, 컨트롤러(4)를 구비한다. 공기 압축 장치(1)의 흡입구(16)로부터 흡입된 공기는 흡입 필터(흡입 스트레이너)(17)를 통과한 후, 전동 공기 압축 기구(2)에 유입된다. 이 공기는 전동 공기 압축 기구(2)에 있어서 압축된다. 전동 공기 압축 기구(2)에 있어서 생성된 압축 공기는 제습 기구(3)에 있어서 제습된다. 제습 기구(3)에 있어서 제습된 압축 공기는 공기 압축 장치(1)의 토출구(18)로부터 유출되어, 공기 저류부(5)(압력 탱크)에 저류된다. 공기 저류부(5)의 압축 공기는 필요에 따라서 상기한 바와 같은 기기에 공급된다.

본 실시 형태의 공기 압축 장치(1)에서는 압축 공기를 생성하여 공기 저류부(5)에 저류하는 통상 운전과, 공기 압축 장치(1) 내의 압축 공기 일부 또는 전부를 대기 중에 방출하는 방출 운전이 행해진다. 이에 의해, 통상 운전의 종료 후에 압축 공기의 역류에 기인하는 이음의 발생 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이하, 본 실시 형태의 구체적인 구성에 대해 설명하지만, 본 발명의 공기 압축 장치(1)는 이하의 구체예로 한정되는 것은 아니다.

도 1에 도시한 바와 같이, 공기 압축 장치(1)는 흡입구(16)와 전동 공기 압축 기구(2)를 접속하는 흡입측 유로(10)와, 전동 공기 압축 기구(2)와 후술하는 역지 밸브(51)를 접속하는 토출측 유로(11)와, 역지 밸브(51)와 토출구(18)를 접속하는 하류측 유로(12)와, 압축 공기를 방출하는 방출 유로(13)를 구비하고 있다.

본 실시 형태에서는, 전동 공기 압축 기구(2)는 로터리형의 압축기(21)와, 전동기(22)와, 냉각기(23)와, 팬(24, 25)을 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제습 기구(3)는 제1 제습기로서의 드레인 분리기(31)와, 제2 제습기(32)와, 역지 밸브(51)와, 개폐 기구로서의 전자기 밸브(52)를 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는 역지 밸브(51) 및 전자기 밸브(52)(개폐 기구)가 제습 기구(3)의 일부로서 설치되어 있지만, 이에 한정되지 않는다.

압축기(21)는 스크롤형의 압축기이다. 즉, 압축기(21)는 고정 스크롤(제1 소용돌이 형상체)과, 회전 피스톤인 선회 스크롤(제2 소용돌이 형상체)과, 이들을 수용하는 하우징을 구비하고 있다. 고정 스크롤 및 선회 스크롤은 서로 교합하도록 설치되어 있고, 이들에 의해 하우징 내에 압축 공간이 구획되어 있다. 스크롤형의 압축기(21)는 하우징에 고정된 고정 스크롤에 대해, 선회 스크롤을 정회전 방향으로 선회 운동시킴으로써 압축 공간의 체적을 점차 수축시켜 압축 공기를 생성한다. 이와 같은 구조를 갖는 스크롤형의 압축기(21)에서는, 압축 공기를 생성하는 정회전과는 반대 방향의 회전인 역회전이 발생하면, 이음이 발생하기 쉽다.

하우징에는 흡입구(21A)와, 토출구(21B)가 형성되어 있다. 흡입구(21A)에는 흡입측 유로(10)의 일단부가 접속되어 있고, 토출구(21B)에는 토출측 유로(11)의 일단부가 접속되어 있다. 흡입구(21A)로부터 하우징 내에 흡입된 공기는 상기 압축 공간으로 유입되어, 선회 스크롤의 선회 운동에 수반하여 점차 가압되고, 가압된 압축 공기는 토출구(21B)로부터 토출측 유로(11)에 유출된다.

전동기(모터)(22)는 압축기(21)를 구동하는 구동 기구로서 설치되어 있다. 전동기(22)는 컨트롤러(4)로부터의 기동 신호에 기초하여 작동하도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 전동기(22)의 회전축은 벨트 등의 연결 부재(26)를 통해 압축기(21)의 회전축에 연결되어 있지만, 이와 같은 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 전동기(22)의 회전축은 압축기(21)의 회전축에 직결되어 있어도 된다.

냉각기(23)는 압축기(21)로 압축되어 압축열이 남아 있는 압축 공기를 냉각하는 열교환기로서 설치되어 있다. 도 1에 도시하는 구체예에서는, 냉각기(23)는 플레이트 핀 튜브 냉각기이지만, 이에 한정되지 않고, 다른 타입의 냉각기여도 된다. 플레이트 핀 튜브 냉각기(23)는 압축 공기가 흐르는 튜브(23A)와, 튜브(23A)를 따라서 배열된 복수의 핀(23B)을 구비한다.

팬(24, 25)은 냉각기(23)를 향하는 공기(외기)의 흐름을 형성하기 위해 설치되어 있다. 냉각기(23)는 팬(24, 25)에 의해 발생하는 냉각 공기에 의해 외부로부터 냉각되고, 그 결과, 냉각기(23)의 내부를 흐르는 압축 공기가 냉각된다. 본 실시 형태에서는 복수의 팬(24, 25)[제1 팬(24), 제2 팬(25)]이 설치되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 단일의 팬만이 설치된 구성이어도 된다. 제1 팬(24)은 압축기(21)의 회전축의 회전에 수반하여 회전하도록 구성되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 도 1에 도시하는 구체예에서는, 제1 팬(24)은 시로코 팬이고, 제2 팬(25)은 프로펠러 팬이지만, 이들로 한정되지 않고, 다른 종류의 팬을 사용할 수도 있다.

드레인 분리기(31)는 냉각기(23)보다도 하류측의 토출측 유로(11)에 설치되어 있다. 드레인 분리기(31)는 냉각기(23)에 있어서 냉각된 압축 공기로부터 수분과 유분을 분리하는 필터(35)를 구비하고 있다. 구체적으로는, 드레인 분리기(31)는, 예를 들어 케이스(34)를 구비하고 있다. 이 케이스(34) 내에는 필터(35)와, 드레인을 배출하기 위한 드레인 밸브(36)가 설치되어 있다. 또한, 케이스(34)에는 압축기(21)로부터 공급되는 압축 공기가 유입되는 입구(34A)와, 드레인 분리기(31)를 통과한 압축 공기가 그것보다도 하류측의 토출측 유로(11)에 유출되는 출구(34B)가 형성되어 있다.

드레인 밸브(36)는 압축 공기가 생성되는 통상 운전일 때에는 폐쇄되어 있다. 드레인 밸브(36)가 개방되면, 수분이나 오일을 포함하는 드레인은 드레인 밸브(36)에 인접하는 배기관(37)을 통해 압축 공기와 함께 외부로 방출된다. 또한, 배기관(37)에는 방출에 수반하는 소음을 저감시키기 위해 소음기(33)가 설치되어 있다.

드레인 밸브(36)의 개폐 기구는 특별히 한정되는 것은 아니다. 드레인 밸브(36)의 개폐 기구로서는, 전자기 밸브(52)의 동작에 의해 밸브체(36a)를 슬라이드시킴으로써 방출 유로(13)에 연결되는 드레인 밸브(36) 내의 방출용 통로를 개폐하는 구성이 채용될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(4)로부터의 기동 신호에 의해 전자기 밸브(52)가 개방 상태로 되면, 제습 장치(3)의 토출측 유로(11) 내의 압축 공기에 저항하여 방출용 통로 내의 공기에 의해 드레인 밸브(36)의 밸브체(36a)가 가압됨으로써 드레인 밸브(36)가 개방 상태로 되어, 토출측 유로(11), 냉각기(23), 드레인 분리기(31) 및 제2 제습기(32)에 잔존하는 압축 공기를 방출할 수 있다. 드레인 밸브(36)의 밸브체(36a)로서는, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 단부에 테이퍼면이 설치된 것을 들 수 있다. 이 밸브체(36a)가 그 축방향으로 슬라이드 이동함으로써 드레인 밸브(36)의 개폐가 행해진다.

제2 제습기(32)는 드레인 분리기(31)보다도 하류측의 토출측 유로(11)에 설치되어 있다. 제2 제습기(32)는 드레인 분리기(31)에 있어서 수분과 유분이 분리된 압축 공기에 대해 더욱 제습을 행하기 위해 설치되어 있다. 제2 제습기(32)로서는, 예를 들어 중공사막식의 제습기를 들 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 건조제에 의해 제습하는 제습기 등이어도 된다. 도 1에 도시하는 실시 형태에서는 복수의 제2 제습기(32)가 설치되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 단일의 제2 제습기(32)가 설치되어 있어도 된다. 또한, 각 제2 제습기(32)에는 그 제2 제습기(32)에서 생성된 건조 공기의 일부를 제2 제습기(32)로 복귀시키는 퍼지 가스의 통과량을 억제하기 위한 퍼지 오리피스(38)가 설치되어 있다.

역지 밸브(51)는 제2 제습기(32)보다도 하류측에 설치되어 있고, 토출측 유로(11)와 하류측 유로(12)를 접속하고 있다. 역지 밸브(51)는 소정의 압력 이상의 압축 공기가 통과하여 토출구(18)측[공기 저류부(5)측]으로 흐르는 것을 허용한다. 역지 밸브(51)는 드레인 분리기(31), 제2 제습기(32)를 통과하여 제습된 압축 공기가 드레인 분리기(31), 제2 제습기(32)측으로 복귀되는 것을 저지한다. 즉, 역지 밸브(51)는 하류측 유로(12) 및 공기 저류부(5)의 압축 공기가 역지 밸브(51)보다도 상류측의 토출측 유로(11)로 역류하는 것을 방지한다.

도 1에 도시하는 본 실시 형태에서는, 역지 밸브(51)는 케이스(53)와, 케이스(53) 내의 공간을 제1 공간 S1과 제2 공간 S2로 구획하는 구획벽(54)과, 밸브체(55)를 구비하고 있다. 구획벽(54)에는 제1 공간 S1과 제2 공간 S2를 연통시키는 개구(54a)가 형성되어 있다. 밸브체(55)는 제2 공간 S2에 배치되어 있고, 개구(54a)를 제2 공간 S2측으로부터 막고 있다. 밸브체(55)는, 예를 들어 스프링 등의 가압 수단에 의해 개구(54a)를 막는 방향으로 가압되어 있다. 역지 밸브(51)는 제1 공간 S1의 공기가 제2 공간 S2로 이동하는 것을 허용하는 한편, 제2 공간 S2의 공기가 제1 공간 S1로 유입되는 것을 저지한다.

역지 밸브(51)는 제1 공간 S1측의 케이스(53)에 형성된 입구(51A)와, 제2 공간 S2측의 케이스(53)에 형성된 출구(51B)를 갖는다. 토출측 유로(11)의 하류 단부는 입구(51A)에 접속되어 있고, 하류측 유로(12)의 상류 단부는 출구(51B)에 접속되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 제1 공간 S1측의 케이스(53)에 복귀구(51C)가 형성되어 있다. 복귀구(51C)에는 토출측 유로(11), 냉각기(23) 및 제습기(31, 32)에 잔존하는 압축 공기의 일부 또는 전부를 방출하는 방출 유로(13)의 일단부(상류 단부)가 접속되어 있다.

전자기 밸브(52)[개폐 기구(52)]는 방출 유로(13)에 설치되어 있고, 컨트롤러(4)로부터의 신호에 의해 방출 유로(13)를 개폐하도록 구성되어 있다. 즉, 전자기 밸브(52)는 토출측 유로(11)와 방출 유로(13)의 접속 또는 절단을 행하는 기능을 갖는다. 컨트롤러(4)는, 통상 운전일 때에는 전자기 밸브(52)를 폐쇄 상태로 하도록 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 통상 운전일 때에는, 방출 유로(13)가 폐쇄되기 때문에, 전동 공기 압축 기구(2)에 의해 생성되어 토출측 유로(11)를 흐르는 압축 공기는 역지 밸브(51)를 통과하여 하류측 유로(12)에 유입되고, 공기 저류부(5)에 저류된다.

한편, 컨트롤러(4)는, 방출 운전일 때에는 전자기 밸브(52)를 개방 상태로 하도록 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 방출 유로(13)가 개방되기 때문에, 토출측 유로(11), 냉각기(23) 및 제습기(31, 32)에 잔존하는 압축 공기의 일부 또는 전부는 입구(51A) 및 복귀구(51C)를 거쳐서 방출 유로(13)에 유입되고, 외부로 방출된다. 또한 방출 운전에서는, 역지 밸브(51)의 제1 공간 S1의 압력이 상술한 소정의 압력 미만으로 되므로, 개구(54a)는 밸브체(55)에 의해 막히고, 토출측 유로(11)의 압축 공기가 하류측 유로(12)측[공기 저류부(5)측]으로 흐르는 것이 저지된다.

본 실시 형태에서는, 공기는 방출 유로(13)의 타단부(하류 단부)로부터, 방출 운전일 때 압축기(21)의 용량보다도 큰 용량(배출 용량)을 갖는 대용량의 배출 기구를 거쳐서 대기 중에 방출된다. 도 1에 도시하는 실시 형태에서는, 이 대용량의 배출 기구로서 드레인 분리기(31)의 드레인 밸브(36)가 사용되고 있다. 구체적으로, 방출 운전일 때의 압축기(21)의 용량이, 예를 들어 500L/분인 경우에, 배출 용량이, 예를 들어 1000L/분인 드레인 밸브(36)를 사용하는 경우를 예시할 수 있지만, 이들의 수치로 한정되는 것은 아니다. 방출 운전에 있어서, 드레인 밸브(36) 등의 배출 기구로부터 대기 중으로 방출되는 배출 용량이, 압축기(21)로부터 토출측 유로(11)로 공급되는 용량보다도 크면 된다. 단, 방출 운전일 때의 드레인 밸브(36)의 배출 용량(배출 공기량)과 압축기(21)의 용량(토출 공기량)의 차가 클수록, 토출측 유로(11), 냉각기(23) 및 제습기(31, 32)를 빠르게 감압할 수 있다. 이 경우, 대용량의 배출 기구[본 실시 형태에서는 드레인 밸브(36)]가 개방 상태로 되고 나서 압축기(21)의 전동기(22)를 정지할 때까지의 시간(지연 시간)을 짧게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 방출 유로(13)의 타단부(하류 단부)는 소음기(33)의 상류측에 접속되어 있다. 이에 의해, 방출 운전에 있어서 방출되는 압축 공기가 소음기(33)를 통과한 후, 대기 중에 방출되므로, 방출 운전에 있어서 압축 공기가 방출될 때의 소음을 저감시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, 방출 유로(13)의 타단부(하류 단부)는 드레인 분리기(31)의 케이스(34)에 접속되어 있다. 방출 유로(13)를 흐르는 압축 공기는 케이스(34) 내의 통로를 거쳐서 소음기(33)에 도달하고, 그 후, 소음기(33)를 통과하여 대기 중에 방출된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 소음기(33)는 드레인의 배출과, 방출 유로(13)를 통과한 압축 공기의 방출의 양쪽에 사용되지만, 이에 한정되지 않는다. 방출 유로(13)를 통과한 압축 공기의 방출용에는 드레인 분리기(31)의 소음기(33)와는 다른 소음기가 사용되어도 된다. 또한, 방출 유로(13)를 통과한 압축 공기는 소음기를 통과시키지 않고 직접 대기 중에 방출되어도 된다.

컨트롤러(4)는, 예를 들어 도시 생략의 중앙 연산 처리 장치 등의 프로세서, 메모리 등의 기억부(42), 인터페이스 회로 등을 구비하여 구성되고, 상위의 컨트롤러(도시하지 않음)와의 사이에서 신호의 송수신이 가능하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(4)의 기능에는 공기 압축 장치(1)의 운전을 제어하는 운전 제어부(41)가 포함되어 있다. 운전 제어부(41)는 미리 결정된 시퀀스에 따라서, 전동기(22)의 운전을 제어함으로써 압축기(21)의 운전과 정지를 제어함과 함께, 개폐 기구[본 실시 형태에서는 전자기 밸브(52)]의 개폐를 제어한다. 또한, 컨트롤러(4)는 방출 운전에 있어서 시간을 계측하는 타이머(43)를 구비하고 있다.

[공기 압축 장치의 동작]

다음에, 공기 압축 장치(1)의 동작에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 공기 압축 장치(1)에서는, 운전 제어부(41)는 압축 공기를 생성하여 공기 저류부(5)에 저류하는 통상 운전과, 압축 공기를 방출하는 방출 운전을 행하도록, 압축기(21)를 구동하는 전동기(22), 방출 유로(13)를 개폐하는 개폐 기구[본 실시 형태에서는 전자기 밸브(52)] 등을 제어한다. 운전 제어부(41)는 전동기(22)를 정지할 때에, 토출측 유로(11)에 잔존하는 압축 공기의 일부 또는 전부를 방출하는 방출 운전을 행한다. 구체적으로는, 전동기(22)를 정지하기 위한 신호(OFF 신호)가 컨트롤러(4)로부터 출력되면, 토출측 유로(11)에 잔존하는 압축 공기의 일부 또는 전부를 방출하는 방출 운전이 행해진다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 실시 형태의 공기 압축 장치(1)의 제어예에 대해 구체적으로 설명하지만, 도 2 및 도 3에 도시하는 제어예는 일례이며, 이들의 제어로 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 실시 형태에 관한 공기 압축 장치(1)에 있어서의 통상 운전과 방출 운전의 제어예를 도시하는 타이밍 차트이다. 도 2에 도시하는 제어예에서는 컨트롤러(4)로부터 출력되는 기동 신호에 의해, 제어 대상인 전동기(22)와 전자기 밸브(52)의 각각의 동작이 제어된다. 예를 들어, 전동기(22)는 신호선 X를 통해 컨트롤러(4)로부터 보내진 기동 신호에 기초하여 제어된다. 전자기 밸브(52)는 신호선 Y를 통해 컨트롤러(4)로부터 보내진 기동 신호에 기초하여 제어된다. 구체적으로는, 기동 신호가 신호선 X를 통해 도시 생략의 콘덕터, 릴레이 등에 입력되면, 도시 생략의 AC 전원으로부터의 전력의 공급 및 정지가 행해지고, 이에 의해, 전동기(22)의 운전 및 정지의 동작이 제어된다.

도 3은 본 실시 형태에 관한 공기 압축 장치(1)에 있어서의 제어예를 도시하는 흐름도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 운전 제어부(41)는, 통상 운전을 개시할 것인지 여부를 판정한다(스텝 S1). 통상 운전의 개시 조건이 성립되어 있다고 판정되면(스텝 S1에 있어서 예), 운전 제어부(41)는 통상 운전을 개시하는 제어를 행한다. 한편, 통상 운전의 개시 조건이 성립되어 있지 않다고 판단되면(스텝 S1에 있어서 아니오), 운전 제어부(41)는, 통상 운전을 개시하지 않고 스텝 S1의 판정을 반복한다.

통상 운전은 공기 저류부(5)에 압축 공기를 저류하는 것이 필요할 때에, 전동기(22)를 구동하여 압축기(21)를 작동시켜, 공기 저류부(5)에 압축 공기를 축적하는 운전 모드이다. 보다 구체적으로는, 통상 운전은 미리 정해진 개시 조건이 성립되었을 때에 행해진다. 통상 운전의 개시 조건은 공기 저류부(5)에 압축 공기를 저류하는 것이 필요한지 여부를 판정할 수 있는 것이면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 다음과 같은 구체예를 들 수 있다.

즉, 운전 제어부(41)는, 예를 들어 공기 저류부(5)에 있어서의 공기압을 검지하는 압력 센서(5A)로부터의 신호를 수신 가능하게 구성되어 있고, 공기 저류부(5)의 압력 센서(5A)로부터의 신호에 기초하여 통상 운전의 개시의 필요 여부를 판정한다. 이 경우, 운전 제어부(41)는 압력 센서(5A)로 검지되는 압력값[공기 저류부(5)에 있어서의 공기압의 압력값]이 소정의 제1 압력값 미만으로 되었을 때에 통상 운전의 개시 조건이 성립되었다고 판정하고, 통상 운전을 개시하도록 전동기(22), 전자기 밸브(52) 등을 제어한다(스텝 S2).

통상 운전의 개시 조건이 성립되면, 도 2에 도시한 바와 같이 컨트롤러(4)로부터의 기동 신호가 ON으로 전환된다. 기동 신호가 ON으로 되면, 전동기(22)가 운전 상태(ON)로 전환됨과 함께, 전자기 밸브(52)가 폐쇄 상태(OFF)로 전환된다. 이에 의해, 통상 운전이 개시된다.

즉, 통상 운전에서는 전자기 밸브(52)에 의해 방출 유로(13)가 폐쇄 상태로 된 상태에서 전동기(22)가 운전된다. 바꾸어 말하면, 통상 운전에서는, 전자기 밸브(52)에 의해 토출측 유로(11)와 방출 유로(13)가 절단된 상태에서 압축기(21)를 구동한다. 전동기(22)가 운전되면 압축기(21)에 의해 압축 공기가 생성된다. 생성된 압축 공기는 제습 기구(3)를 거쳐서 공기 저류부(5)에 저류된다.

다음에, 컨트롤러(4)의 운전 제어부(41)는, 도 3에 도시한 바와 같이 통상 운전을 종료할 것인지 여부를 판정한다(스텝 S3). 통상 운전의 종료 조건이 성립되어 있다고 판정되면(스텝 S3에 있어서 예), 운전 제어부(41)는 통상 운전을 종료함과 함께, 방출 운전을 개시하는 제어를 행한다(스텝 S4). 한편, 통상 운전의 종료 조건이 성립되어 있지 않다고 판단되면(스텝 S3에 있어서 아니오), 운전 제어부(41)는, 통상 운전을 계속한다(스텝 S2).

통상 운전의 종료 조건은 공기 저류부(5)에 소정량의 압축 공기가 저류되었는지 여부를 판정할 수 있는 것이면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 다음과 같은 구체예를 들 수 있다. 즉, 운전 제어부(41)는 공기 저류부(5)의 압력 센서(5A)로부터의 신호에 기초하여 통상 운전의 종료의 필요 여부를 판정한다. 이 경우, 운전 제어부(41)는 압력 센서(5A)로 검지되는 압력값[공기 저류부(5)에 있어서의 공기압의 압력값]이 상기 제1 압력값보다도 높은 제2 압력값 이상으로 된 때에 통상 운전의 종료 조건이 성립되었다고 판정하고, 통상 운전을 종료하도록 전동기(22), 전자기 밸브(52) 등을 제어한다(스텝 S3에 있어서 예).

통상 운전의 종료 조건이 성립되면, 운전 제어부(41)는 압축기(21)의 운전 정지 제어를 행한다. 즉, 운전 정지 제어에서는, 도 2에 도시한 바와 같이 컨트롤러(4)로부터의 기동 신호가 OFF로 전환된다. 기동 신호가 OFF로 되면, 전동기(22)는 운전 상태(ON) 그대로에서, 전자기 밸브(52)가 개방 상태(ON)로 전환된다. 이에 의해, 통상 운전이 종료되고, 방출 운전이 개시된다(도 3에 있어서의 스텝 S4).

즉, 방출 운전에서는 전자기 밸브(52)에 의해 방출 유로(13)가 개방 상태로 되어 있다[토출측 유로(11)와 방출 유로(13)가 접속 상태로 되어 있음]. 이로 인해, 토출측 유로(11), 냉각기(23) 및 제습기(31, 32)에 잔류하고 있는 압축 공기의 일부 또는 전부는 전자기 밸브(52)를 통과하여 방출 유로(13)에 유입되고, 소음기(33)를 통해 대기 중에 방출된다. 방출 운전에서는 전동기(22)의 운전이 계속되고 있으므로, 압축기(21)에 있어서 새롭게 압축 공기가 생성된다. 그러나, 이 압축 공기의 단위 시간당의 생성량보다도 방출 유로(13)를 통해 방출되는 단위 시간당의 방출량의 쪽이 많아지도록 구성되어 있으므로, 토출측 유로(11), 냉각기(23) 및 제습기(31, 32)에 있어서의 공기의 압력은 점차 저하된다.

방출 운전은 미리 정해진 종료 조건이 만족될 때까지 계속된다. 운전 제어부(41)는, 도 3에 도시한 바와 같이 방출 운전을 종료할 것인지 여부를 판정한다(스텝 S5). 방출 운전의 종료 조건이 성립되어 있다고 판정되면(스텝 S5에 있어서 예), 운전 제어부(41)는 방출 운전을 종료하는 제어를 행한다. 즉, 전동기(22)가 정지하도록 전동기(22)가 제어된다(스텝 S6). 그리고, 운전 제어부(41)는 다음 회의 통상 운전의 개시의 필요 여부를 상술한 바와 같이 판정한다(스텝 S1). 한편, 방출 운전의 종료 조건이 성립되어 있지 않다고 판단되면(스텝 S5에 있어서 아니오), 운전 제어부(41)는 방출 운전을 계속한다(스텝 S4).

도 2에 도시하는 구체예에서는, 방출 운전의 종료 조건은 방출 운전의 개시부터의 경과 시간이 사용되어 있다. 즉, 운전 제어부(41)는 미리 정해진 시간 T가 경과할 때까지 방출 운전을 계속하도록 구성되어 있다. 통상 운전이 종료되고, 컨트롤러(4)로부터의 기동 신호가 OFF로 전환되면, 타이머(43)는 시간의 계측을 개시한다. 그리고, 타이머(43)에 의한 계측 시간이 시간 T에 도달하면, 운전 제어부(41)는 방출 운전의 종료 조건이 성립되었다고 판정한다(도 3의 스텝 S5에 있어서 예). 그리고, 도 2에 도시한 바와 같이, 운전 제어부(41)는 전동기(22)를 정지 상태(OFF)로 전환한다. 이에 의해, 전동기(22)가 정지하여 방출 운전이 종료된다(도 3의 스텝 S6). 또한, 방출 운전의 종료 조건은 경과 시간 이외의 다른 조건이어도 된다.

방출 운전의 종료 후, 다음 회의 통상 운전이 개시될 때까지는, 전동기(22)는 정지 상태로 된다. 또한, 도 2에 도시하는 구체예에서는, 전자기 밸브(52)는 다음 회의 통상 운전이 개시될 때까지 개방 상태 그대로로 되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 폐쇄 상태로 되어도 된다.

또한, 방출 운전과는 다른 모드로서, 드레인 배출의 모드가 설치되어 있어도 된다. 이 드레인 배출 모드는, 예를 들어 통상 운전 중에 있어서, 일정 시간 간격으로 드레인 밸브(36)를 개방하여 드레인을 배출하도록 제어된다.

[실시 형태의 정리]

본 실시 형태에서는, 전동기(22)를 정지할 때에는 토출측 유로(11), 냉각기(23), 드레인 분리기(31) 및 제2 제습기(32)에 잔존하는 압축 공기의 일부 또는 전부를 이들의 밖으로 방출하는 방출 운전이 행해진다. 따라서, 압축기(21)에 가까운 위치[예를 들어, 압축기(21)와 냉각기(23) 사이의 유로]에 고온 사양의 역지 밸브가 설치되어 있지 않아도, 압축기(21)의 정지 후에 압축기(21)측으로 압축 공기가 역류하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 역류에 기인하는 이음의 발생 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이와 같이 고온 사양의 역지 밸브를 상기한 위치에 설치하지 않아도 되므로, 유지 보수 비용을 억제할 수 있다.

구체적으로는, 운전 제어부(41)는 방출 운전에 있어서, 전동기(22)를 구동한 채로 압축 공기의 방출을 개시하고, 미리 정해진 시간 T가 경과한 후, 전동기(22)를 정지하는 제어를 행한다. 미리 정해진 시간 T는 역류에 기인하는 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있을 정도로, 토출측 유로(11), 냉각기(23), 드레인 분리기(31) 및 제2 제습기(32)에 잔존하는 압축 공기를 방출할 수 있는 시간이다. 이시간 T는, 예를 들어 실험, 시뮬레이션 등에 기초하여 정할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는 압축기(21)의 정지 후에 압축기(21)측으로 압축 공기가 역류하는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 방출 운전에 있어서, 전동기(22)를 구동한 채로 압축 공기의 방출을 개시하고, 토출측 유로(11)에 잔존하는 압축 공기를 미리 정해진 시간 T 방출할 때까지는, 압축기(21)를 계속해서 운전한다. 이로 인해, 압축 공기의 방출 중에 압축기(21)측으로 압축 공기가 역류하는 것을 억제할 수도 있다.

보다 구체적으로는, 시퀀서에 의해 전동기(22)를 정지하는 소정 시간 T만큼 전의 시점에서 개폐 기구로서의 전자기 밸브(52)를 개방 상태로 하고, 주로 드레인 분리기(31) 및 제2 제습기(32) 내의 잔류 압축 공기를 대기 중에 배출하도록 제어된다. 컨트롤러(4)가 OFF 신호를 출력하면, 전자기 밸브(52)가 개방 상태(ON)로 됨과 함께, 타이머(43)에 의해 계측되는 시간 T 동안은, 전동기(22)의 운전이 계속된다. 이에 의해, 잔류 압축 공기가 대기 방출된다.

본 실시 형태에서는, 공기 압축 장치(1)는 토출측 유로(11)에 설치되어, 압축기(21)로부터 토출된 압축 공기를 제습하는 제습기(31, 32)와, 제습기(31, 32)보다도 하류측의 토출측 유로(11)에 설치되어, 제습기(31, 32)를 통과하여 제습된 압축 공기가 제습기(31, 32)측으로 복귀되는 것을 저지하는 역지 밸브(51)와, 토출측 유로(11) 및 제습기(31, 32)에 잔존하는 압축 공기의 일부 또는 전부를 방출하는 방출 유로(13)와, 방출 유로(13)를 개폐하는 개폐 기구로서의 전자기 밸브(52)를 구비한다. 이 구성에서는, 역지 밸브(51)와 압축기(21) 사이의 토출측 유로(11), 냉각기(23) 및 제습기(31, 32)에 잔류하는 압축 공기가 방출 운전에 있어서 방출된다.

그리고, 운전 제어부(41)는 압축 공기를 생성하는 통상 운전에 있어서는 전자기 밸브(52)를 폐쇄 상태로 하여 전동기(22)를 운전하도록 구성되어 있는 한편, 방출 운전에 있어서는 전동기(22)를 정지하기 전에 전자기 밸브(52)를 개방 상태로 하도록 구성되어 있다. 따라서, 운전 제어부(41)는 전자기 밸브(52)의 개폐 동작에 관련되어 압축기(21)의 운전과 정지의 타이밍을 제어함으로써, 통상 운전과 방출 운전을 적절하게 행할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 공기 압축 장치는 방출 운전에 있어서 방출되는 압축 공기를 통과시키는 소음기(33)를 구비하고 있다. 따라서, 방출 운전에 있어서 압축 공기가 방출될 때의 소음을 저감시킬 수 있다.

[변형예]

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이들의 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경, 개량 등이 가능하다.

상기 실시 형태에서는, 공기 압축 장치(1)에 있어서, 1개의 전동 공기 압축 기구(2)와 1개의 제습 기구(3)가 설치되어 있는 경우를 예시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 공기 압축 장치(1)는 복수의 전동 공기 압축 기구(2)를 구비하고 있어도 되고, 복수의 제습 기구(3)를 구비하고 있어도 된다.

상기 실시 형태에서는, 개폐 기구(52)로서 전자기 밸브(52)를 사용하는 경우를 예시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 개폐 기구(52)는 토출측 유로(11), 냉각기(23) 및 제습기(31, 32)에 잔존하는 압축 공기의 일부 또는 전부를 방출 운전에 있어서 대기 중에 방출하는 한편, 통상 운전에 있어서 토출측 유로(11), 냉각기(23) 및 제습기(31, 32)를 흐르는 압축 공기의 대기 중으로의 유출을 저지할 수 있는 것이면 되고, 전자기 밸브(52) 이외의 다른 개폐 기구(예를 들어, 전동 밸브)를 사용할 수도 있다.

상기 실시 형태에서는 방출 유로(13)의 일단부(상류 단부)가 역지 밸브(51)의 케이스(53)에 형성된 복귀구(51C)에 접속되어 있는 경우를 예시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 방출 유로(13)의 일단부(상류 단부)는 역지 밸브(51)와 압축기(21) 사이의 부위에 접속되어 있으면 된다. 방출 유로(13)의 일단부(상류 단부)는, 예를 들어 토출측 유로(11)에 접속되어 있어도 되고, 제습기(31, 32)에 접속되어 있어도 된다.

압축기(21)를 정지할 때에 잔류 압축 공기를 배출할 수 있도록 구성되어 있으면, 드레인 밸브(36)의 형식, 드레인 밸브(36)의 개폐 동작 방식, 개폐 기구(52)[전자기 밸브(52)]의 배치, 방출 유로(13)의 일단부가 접속되는 부위 등은 특별히 한정되는 것은 아니다.

상기 실시 형태에서는 개폐 기구(52)[전자기 밸브(52)]를 통한 공기압을 파일럿 지령으로 한 드레인 밸브(36)의 동작 기구를 채용하고 있었지만, 개폐 기구(52)[전자기 밸브(52)]로부터의 방출량이 큰 경우에는, 잔류 압축 공기를 개폐 기구(52)[전자기 밸브(52)]로부터 직접 대기 중에 방출할 수도 있다.

상기 실시 형태에서는, 방출 운전의 종료 조건으로서, 방출 운전의 개시로부터의 경과 시간 T가 사용되고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 방출 운전의 종료 조건으로서는, 예를 들어 토출측 유로(11) 내의 공기 압력 등이 사용되어도 된다. 이 경우에는 토출측 유로(11) 내의 공기 압력을 검지하는 압력 센서가 설치된다. 그리고, 압력 센서에 의해 검지되는 압력값이 미리 정해진 값 미만으로 되었을 때에, 방출 운전이 종료되었다고 판정된다.

상기 실시 형태에서는, 회전형의 압축기로서 스크롤형의 압축기를 예로 들어 설명하였지만, 회전형의 압축기는 스크롤형의 압축기로 한정되지 않고, 예를 들어 스크루형의 압축기 등의 다른 압축기여도 된다.

여기서, 상기 실시 형태에 대해, 개략적으로 설명한다.

본 실시 형태의 공기 압축 장치는 로터리형의 압축기와, 상기 압축기의 토출측에 접속된 토출측 유로와, 상기 토출측 유로와 접속 가능하게 설치되는 방출 유로와, 상기 압축기의 운전 정지 제어 시에, 상기 토출측 유로에 잔존하는 압축 공기의 일부 또는 전부를 상기 방출 유로를 통해 방출하는 방출 운전을 행하는 운전 제어부를 구비한다.

이 구성에서는, 압축기의 운전 정지 제어 시에는 토출측 유로에 잔존하는 압축 공기의 일부 또는 전부를, 예를 들어 대기 중에 방출하는 방출 운전이 행해진다. 따라서, 압축기에 가까운 위치에 고가의 고온 사양의 역지 밸브를 설치하지 않아도, 압축기의 정지 후에 압축기측으로 압축 공기가 역류되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 역류에 기인하는 이음의 발생 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

구체적으로는, 상기 운전 제어부는 상기 방출 운전에 있어서, 상기 압축기를 구동시킨 채로 압축 공기의 방출을 개시하고, 미리 정해진 시간이 경과한 후, 상기 압축기의 구동을 정지하는 제어를 행해도 된다.

이 구성에 있어서, 상기 미리 정해진 시간은 역류에 기인하는 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있을 정도로, 토출측 유로에 잔존하는 압축 공기를 방출할 수 있는 시간이면 된다. 상기 미리 정해진 시간은, 예를 들어 실험, 시뮬레이션 등에 기초하여 정할 수 있다. 따라서, 이 구성에서는, 압축기의 회전 정지 후에 압축기측으로 압축 공기가 역류하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 이 구성에서는 방출 운전에 있어서, 압축기를 회전시킨 채로 압축 공기의 방출을 개시하고, 토출측 유로에 잔존하는 압축 공기를 미리 정해진 시간 방출할 때까지는, 압축기를 계속해서 운전하므로, 압축 공기의 방출 중에 압축기측으로 압축 공기가 역류하는 것을 억제할 수도 있다.

상기 운전 제어부는 상기 방출 운전에 있어서, 상기 압축기를 구동시킨 상태에서 압축 공기의 방출을 개시하고, 상기 방출 운전의 종료 조건이 성립되면 상기 압축기의 구동을 정지하는 제어를 행해도 된다.

이 구성에서는, 방출 운전의 종료 조건이 성립될 때까지 압축기의 구동이 계속되므로, 압축 공기의 방출 중에 압축기측으로 압축 공기가 역류하는 것을 억제할 수 있다.

상기 공기 압축 장치는 상기 토출측 유로와 상기 방출 유로의 접속 또는 절단을 행하는 개폐 기구를 구비하고, 상기 운전 제어부는 압축 공기를 생성하는 통상 운전에 있어서는 상기 개폐 기구를 절단 상태로 하도록 구성되어 있는 한편, 상기 방출 운전에 있어서는 상기 압축기의 구동을 정지하기 전에 상기 개폐 기구를 접속 상태로 하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에서는, 운전 제어부는 개폐 기구의 개폐 동작에 관련되어 압축기의 운전과 정지의 타이밍을 제어함으로써, 통상 운전과 방출 운전을 적절하게 행할 수 있다.

상기 공기 압축 장치는 상기 방출 운전에 있어서 방출되는 압축 공기를 통과시키는 소음기를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

이 구성에서는 스크롤형의 압축기 등의 회전형의 압축기의 역회전 방지의 제어를 행하는 데 있어서, 방출 운전 시에 압축 공기가 방출될 때의 소음을 저감시킬 수 있다.

본 실시 형태에 따르면, 로터리형의 압축기를 구비한 공기 압축 장치에 있어서, 토출측 유로에 고가의 고온 사양의 역지 밸브를 설치하지 않아도, 압축기의 정지 후에 압축기측으로 압축 공기가 역류하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 역류에 기인하는 이음의 발생 등의 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

Claims (5)

1. 로터리형의 압축기와,
   상기 압축기의 토출측에 접속된 토출측 유로와,
   상기 토출측 유로와 접속 가능하게 설치되는 방출 유로와,
   상기 압축기의 정지 제어 시에, 상기 토출측 유로에 잔존하는 압축 공기의 일부 또는 전부를 상기 방출 유로를 통해 방출하는 방출 운전을 행하는 운전 제어부를 구비하는, 공기 압축 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 운전 제어부는 상기 방출 운전에 있어서, 상기 압축기를 구동시킨 채로 압축 공기의 방출을 개시하고, 미리 정해진 시간이 경과한 후, 상기 압축기의 구동을 정지하는 제어를 행하는, 공기 압축 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 운전 제어부는 상기 방출 운전에 있어서, 상기 압축기를 구동시킨 채로 압축 공기의 방출을 개시하고, 상기 방출 운전의 종료 조건이 성립되면 상기 압축기의 구동을 정지하는 제어를 행하는, 공기 압축 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토출측 유로와 상기 방출 유로의 접속 또는 절단을 행하는 개폐 기구를 구비하고,
   상기 운전 제어부는, 압축 공기를 생성하는 통상 운전에 있어서는 상기 개폐 기구를 절단 상태로 하도록 구성되어 있는 한편, 상기 방출 운전에 있어서는 상기 압축기의 구동을 정지하기 전에 상기 개폐 기구를 접속 상태로 하도록 구성되어 있는, 공기 압축 장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 운전에 있어서 방출되는 압축 공기를 통과시키는 소음기를 구비하는, 공기 압축 장치.
   

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