(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込流路が上流側吸込空間部およびこれに続く下流側吸込空間部からなり、
上記上流側吸込空間部の上記下流側吸込空間部側における端部に弁座が形成され、
この弁座の中心部にて上記上流側吸込空間部から上記下流吸込側空間部に向けて、かつ上記弁座の面に対して垂直にガイド捧が突設され、
上記下流側吸込空間部内にて上記弁座と協働する弁体が断面ハット形に形成され、かつその中心部の凹所内に相対的に摺動可能に嵌入する上記ガイド捧に沿って移動可能に設けられ、
この弁体を作動させるピストンロッドが上記ガイド捧の軸心と平行に移動可能に上記下流側吸込空間部内に突設され、
上記弁体の上記頂部を上記ピストンロッドの端部に当接させるように上記弁体を常時付勢するばね手段が設けられたスクリュ圧縮機の吸気調節弁において、
上記弁体の上記頂部に上記ピストンロッドの上記端部が嵌入する外向き末広がり形状の凹所が形成されたことを特徴とするスクリュ圧縮機の吸気調節弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部の動力源に頼ることなく、自前の吐出ガスを利用して作動させるスクリュ圧縮機の吸気調節弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図６，７に示すように外部の動力源に頼ることなく、自前の吐出ガスを利用して作動させる吸気調節弁１１を用いた油冷式スクリュ圧縮機が公知である。
この吸気調節弁１１は、スクリュ圧縮機本体１２の吸込流路１３に介設されている。スクリュ圧縮機本体１２から延びる吐出流路１４には油分離回収器１５および保圧弁として機能する逆止弁１６が介設され、油分離回収器１５の下部の油溜まり部１７から延びる油供給流路１８を通じてスクリュ圧縮機本体１２内の軸受・軸封部、ガス圧縮空間等に油を供給するようになっている。
【０００３】
吸気調節弁１１は、弁体２１が当接する弁座２２を有し、この弁体２１により開閉される上流側吸込空間部２３と、弁体２１、弁座２２の部分からスクリュ圧縮機本体１２へと延びる下流側吸込空間部２４と、この下流側吸込空間部２４とはダイヤフラム２５により隔離された第一空間部２６と、第一空間部２６とは隔壁２７により隔離されたシリンダー部２８とを備えている。そして、上流側吸込空間部２３および下流側吸込空間部２４は吸込流路１３の一部をなしており、空気圧縮機の場合には上流側吸込空間部２３の入口部には図示しない吸込フィルターが設けられる。また、シリンダー部２８内にはコイルばね３１により常時隔壁２７に向けて付勢されたピストン部材３２が摺動可能に嵌挿されており、このピストン部材３２によりシリンダー部２８内の空間は隔壁２７側の第二空間部３３とこれとは反対側の第三空間部３４とに分け隔てられている。この第三空間部３４は貫通孔３５により常時大気開放状態となっている。
【０００４】
ところで、弁体２１は断面ハット形で、このハット形の頂部は平坦で、中心部に凹所３６を有する一方、上流側吸込空間部２３の中心部から下流側吸込空間部２４内にガイド捧３７を突出させてある。このガイド捧３７は凹所３６内に嵌入しており、弁体２１はこのガイド捧３７に沿って進退可能となっている。また、、ダイヤフラム２５および隔壁２７を貫通してガイド捧３７と同軸のピストンロッド３８が設けてあり、ダイヤフラム２５とピストンロッド３８とを貫通部にて固定するとともに、ピストンロッド３８とピストン部材３２とも一体作動可能に固定してある。ピストンロッド３８は、これが貫通する箇所で気密性を保たれつつ、進退可能に設けられている。また、ダイヤフラム２５とピストンロッド３８との固定部と弁体２１との間にはコイルばね３９が介設してあり、弁体２１は常時上記固定部に向けて引張られている。
【０００５】
一方、油分離回収器１５と逆止弁１６との間の吐出流路１４の部分から分岐させた第一分岐流路４１と第二分岐流路４２とが設けてある。そして、第一分岐流路４１は放気弁４３を介して上流側吸込空間部２３に連通し、第二分岐流路４２は、圧力調節弁４４を介して第一空間部２６に通じている。
また、油分離回収器１５の上部のガス空間部からは流路４５が延びており、この流路４５は第二空間部３３に通じている。
さらに、第一空間部２６と上流側吸込空間部２３とは、オリフィスを介設したバイパス流路４６により連通している。
【０００６】
そして、放気弁４３、圧力調節弁４４が閉じた状態において、スクリュ圧縮機本体１２が起動され、吸込流路１３が略大気圧状態にある一方、流路４５を介して吐出ガスが導かれる第二空間部３３内の圧力は上昇し、ピストンロッド３８および弁体２１が弁座２２から離れる方向に移動し、図６に示す状態となり、上流側吸込空間部２３および下流側吸込空間部２４を介してスクリュ圧縮機本体１２にガスが吸込まれるようになる。この吸込まれたガスは油供給流路１８から油注入を受けつつ圧縮され、油とともに圧縮ガスがスクリュ圧縮機本体１２の吐出口から油分離回収器１５に向けて吐出される。油分離回収器１５では、圧縮ガスと油とが分離され、油は一旦油溜まり部１７に留まった後、油供給流路１８から上記軸受・軸封部、ガス圧縮空間等に供給され、圧縮ガスは油分離回収器１５の上部に接続した吐出流路１４の部分に送り出される。
【０００７】
圧縮機の運転中、図示しない圧力センサーにより吐出圧力が上昇し、設定値を超えた場合には、図示しない制御装置からの信号により圧力調節弁４４が開き、第一空間部２６に吐出ガスの一部が導かれ、オリフィスを備えたバイパス流路４７により下流側吸込空間部２４と連通した状態にあるこの第一空間部２６が吐出圧力と吸込圧力との間の中間圧力の状態になる。この結果、ダイヤフラム２５およびピストンロッド３８は、弁座２２側に押しやられ、上記中間圧力の大きさに応じて弁体２１は弁座２２に接近してゆく。そして、上流側吸込空間部２３から下流側吸込空間部２４への流路断面が狭められ、圧縮機は部分負荷運転状態となる。
さらに、吐出圧力の上昇が続くと、最終的に図７に示すように弁体２１は弁座２２に密着して、吸気調節弁１１は全閉状態となり、圧縮機は無負荷運転状態となる。
【０００８】
基本的には、この圧縮機では、上述した容量調節運転が行われるが、圧力調節弁４４が開の状態下において、さらに以下に述べるオン・オフ制御が上記制御装置により行われる。
スクリュ圧縮機本体１２の吐出側における予め定めた範囲におけるガス流動空間部、例えばスクリュ圧縮機本体１２の吐出口から図示しないリザーブタンクを含め、ここまでの容積を予め求めておく。そして、上記制御装置にて、この容積と、吸込圧力および逆止弁１６の二次側での圧力から求められる吸気調節弁１１の開度に基づいて算出される現時点での単位時間当たりの圧縮ガス供給量、即ち圧縮ガス供給率とから圧縮ガス使用量を算出する。さらに、新たなガス供給がないとして、吐出圧力が現時点の状態から下限圧力設定値、即ち復帰圧力、例えば６kgf/cm2Gまで降下するのに要する降下時間を算出する。そして、この降下時間が設定時間、例えば１分よりも短い場合には、逆止弁１６の上記二次側の圧力が上限圧力設定値を超えていてもスクリュ圧縮機本体１２を停止させないこととする。
【０００９】
したがって、常時上述した時間の演算を繰返し行い、上記降下時間が１分を超え、かつ上記二次側の圧力が上限圧力設定値を超えた場合には、スクリュ圧縮機本体１２を停止させ、放気弁４３を開の状態として、逆止弁１６の一次側の吐出流路１４の部分における吐出ガスを第一分岐流路４１を介して上流側吸込空間部２３に還流させる。空気圧縮機の場合は、この還流した圧縮空気は大気に放出される。そして、下流側吸込空間部２４、吸込流路１３、スクリュ圧縮機本体１２、油分離回収器１５および第二空間部３３が大気圧となり、ピストン部材３２およびピストンロッド３８は弁座２２に向かう方向に移動するとともに、ダイヤフラム２５は弁座２２に向かって凸形に変形し、図７に示すように弁体２１は弁座２２に密着して、上流側吸込空間部２３から下流側吸込空間部２４への流路は閉じられる。このようにして、スクリュ圧縮機本体１２の停止時間を確実に、少なくとも設定時間だけは、例えば最低１分間は確保するようにしてある。そして、スクリュ圧縮機本体１２の停止が続き、吐出圧力が上記復帰圧力まで降下すると、放気弁４３が閉じ、スクリュ圧縮機本体１２が再起動される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の油冷式スクリュ圧縮機における吸気調節弁１１の場合、弁体２１は断面ハット形で、このハット形の頂部は平坦で、中心部に凹所３６を有し、この弁体２１の弁座２２側の面およびその反対側の面に作用するガスの圧力と、平坦な上記頂部に当接するピストンロッド３８の端部からの押圧力とにより弁体２１は凹所３６内に嵌入したガイド捧３７に沿って作動するようになっている。ピストンロッド３８はダイヤフラム２５に固定されているが、ダイヤフラム２５は剛性が小さく、図８に示すようにピストンロッド３８の自重等により垂れ下がり、弁体２１の中心からずれて、弁体２１を押す場合がある。
【００１１】
そして、上記軸心と上記中心がずれたままピストンロッド３８の端部により弁体２１の平坦な上記頂部を弁座２２に向けて押付けると、図８に示すように、弁体２１には、矢印で示すように、回転する力が発生し、Ｘ部およびＹ部の角が弁捧３７に食い込んでゆくような状態となる。これにより局所的に大きな力が作用し、両者間で円滑な摺動が行われなくなる。また、停止時に、ピストン部材３２には、コイルばね３１により弁体２１を閉じる方向に付勢力が働くので、ピストンロッド３８が弁体２１の中心からずれて、弁体２１を押し付けた場合、弁体２１のシートはシール性を保つためのソフトシート構造であるため、Ｚ部のソフトシートのへたりが大きく、弁が傾き、Ｘ部およびＹ部が食い込むこととなる。以上のようなことから、上流側吸込空間部２３から下流側吸込空間部２４への流路の開閉および開度調節に支障をもたらし、弁体２１およびガイド捧３７の損傷を引起こし易いという問題がある。
本発明は、斯る従来の問題点をなくすことを課題としてなされたもので、吸込流路の円滑な開閉、開度調節、および耐久性の向上を可能としたスクリュ圧縮機の吸気調節弁を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、吸込流路が上流側吸込空間部およびこれに続く下流側吸込空間部からなり、上記上流側吸込空間部の上記下流側吸込空間部側における端部に弁座が形成され、この弁座の中心部にて上記上流側吸込空間部から上記下流吸込側空間部に向けて、かつ上記弁座の面に対して垂直にガイド捧が突設され、上記下流側吸込空間部内にて上記弁座と協働する弁体が断面ハット形に形成され、かつその中心部の凹所内に相対的に摺動可能に嵌入する上記ガイド捧に沿って移動可能に設けられ、この弁体を作動させるピストンロッドが上記ガイド捧の軸心と平行に移動可能に上記下流側吸込空間部内に突設され、上記弁体の上記頂部を上記ピストンロッドの端部に当接させるように上記弁体を常時付勢するばね手段が設けられたスクリュ圧縮機の吸気調節弁において、上記弁体の上記頂部に上記ピストンロッドの上記端部が嵌入する外向き末広がり形状の凹所が形成された構成とした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜３は、本発明の第一実施形態に係る吸気調節弁１Ａを示し、上述した吸気調節弁１２に代えて上述したスクリュ圧縮機に全く同様に適用され得るもので、図１〜３において上記吸気調節弁１２と互いに共通する部分については同一番号を付して説明を省略する。
この吸気調節弁１Ａでは、弁体２１の頂部にピストンロッド３８の下流側吸込空間部２４内に突出した端部が嵌入する外向き末広がり形状の凹所２が形成されている。そして、外向き末広がり形状、即ち開口部に向かって広がった形状の凹所２内にピストンロッド３８の上記端部が嵌入することにより、弁体２１の中心とピストンロッド３８の軸心が一致し、同時に弁体２１の中心とガイド捧３７の軸心とが一致するようになっている。換言すれば、弁体２１の中心とガイド捧３７の軸心とがずれ得ないようになっている。
【００１４】
したがって、ピストンロッド３８の弁座２２に近付く方向への作動、或いはその逆方向の作動とともに、弁体２１は傾斜することなく、局所的な力も受けず、何等無理なくガイド捧３７に沿って作動し、吸込流路１３の円滑な開閉、開度調節を行えるようになっている。この結果、吸気調節弁１１の耐久性も向上する。なお、図１は吸気調節弁１Ａが全開で、圧縮機の全負荷運転時の状態、図２は全閉で、圧縮機の無負荷運転時の状態を示し、言うまでもなく、吸気調節弁１Ａはこの両者の中間の状態で、圧縮機の部分負荷運転時の状態にもなり得る。
なお、図３は全負荷運転、部分負荷運転時に強制停止させた瞬間の状態を示し、吸気調節弁１Ａが全閉で、かつ弁体２１とピストンロッド３８とは離反している。
【００１５】
図４，５は、本発明の第二実施形態に係る吸気調節弁１Ｂを示し、図１，２に示す吸気調節弁１Ａと互いに共通する部分については同一番号を付して説明を省略する。
この吸気調節弁１Ｂでは、凹所２の底部３を曲面形状にするとともに、この凹所３６に対向するピストンロッド３８の端部４を上記曲面形状と曲率を同じくする曲面形状にしてある。
そして、吸気調節弁１Ａの場合よりも一層円滑に上記端部４が凹所２内に嵌入するようになるとともに、耐久性の向上にも有利になっている。
なお、図示する実施形態では、いずれも凹所２の開口部に、いわゆるアールをつけたラッパ形状のものを示したが、本発明はこの開口部にアールをつけないで角ばった形状のものを除外するものではない。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、吸込流路が上流側吸込空間部およびこれに続く下流側吸込空間部からなり、上記上流側吸込空間部の上記下流側吸込空間部側における端部に弁座が形成され、この弁座の中心部にて上記上流側吸込空間部から上記下流吸込側空間部に向けて、かつ上記弁座の面に対して垂直にガイド捧が突設され、上記下流側吸込空間部内にて上記弁座と協働する弁体が断面ハット形に形成され、かつその中心部の凹所内に相対的に摺動可能に嵌入する上記ガイド捧に沿って移動可能に設けられ、この弁体を作動させるピストンロッドが上記ガイド捧の軸心と平行に移動可能に上記下流側吸込空間部内に突設され、上記弁体の上記頂部を上記ピストンロッドの端部に当接させるように上記弁体を常時付勢するばね手段が設けられたスクリュ圧縮機の吸気調節弁において、上記弁体の上記頂部に上記ピストンロッドの上記端部が嵌入する外向き末広がり形状の凹所が形成された構成としてある。
【００１７】
このため、弁体の中心とピストンロッドおよびガイド捧の軸心とのずれはなくなり、弁体の無理のない作動が保証され、圧縮機の吸込流路の開閉、および開度調節を円滑に行えるようになり、吸気調節弁の耐久性も向上させることが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一実施形態に係る吸気調節弁の全開状態を示す断面図である。
【図２】  本発明の第一実施形態に係る吸気調節弁の全閉状態を示す断面図である。
【図３】  本発明の第一実施形態に係る吸気調節弁の全閉状態の別の形態を示す断面図である。
【図４】  本発明の第二実施形態に係る吸気調節弁の全開状態を示す断面図である。
【図５】  本発明の第二実施形態に係る吸気調節弁の全閉状態を示す断面図である。
【図６】  従来の吸気調節弁の全開状態を示す断面図である。
【図７】  従来の吸気調節弁の全閉状態を示す断面図である。
【図８】  図６，７に示す吸気調節弁の異常時の弁体およびその周辺部の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ  吸気調節弁              ２  凹所
３  底部                            ４  端部
２１  弁体                          ２２  弁座
２３  上流側吸込空間部              ２４  下流側吸込空間部
２５  ダイヤフラム                  ２６  第一空間部
２７  隔壁                          ２８  シリンダー部
３１  コイルばね                    ３２  ピストン部材
３３  第二空間部                    ３４  第三空間部
３５  貫通孔                        ３６  凹所
３７  ガイド捧                      ３８  ピストンロッド
３９  コイルばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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