(57)【要約】【課題】エアドライヤのドレン液滴が圧縮空気中に再混入することを防止することができる空気圧縮機を提供する。【解決手段】吐出される圧縮空気中の水分を除去するエアドライヤ１０を備えた空気圧縮機において、前記エアドライヤ１０の下流側に設けた液滴検出手段１３と、前記空気圧縮機本体１の作動状態に応じて設定される前記エアドライヤ１０の下流側における基準値を記憶する記憶部１６と前記液滴検出手段１３からの検出値を前記記憶部１６に記憶した基準値に比較して、前記検出値が前記基準値を超えた場合に制御指令を出力する演算部１７とを有する制御手段１４とを備えたことを特徴とする。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出される圧縮空気中の水分を除去するエアドライヤを備えた空気圧縮機において、前記エアドライヤの下流側に設けた液滴検出手段と、前記空気圧縮機の作動状態に応じて設定される前記エアドライヤの下流側における基準値を記憶する記憶部と前記液滴検出手段からの検出値を前記記憶部に記憶した基準値に比較して、前記検出値が前記基準値を超えた場合に制御指令を出力する演算部とを有する制御手段とを備えたことを特徴とする空気圧縮機。
【請求項２】
インバータによって駆動制御される圧縮機本体と、この圧縮機本体から吐出される圧縮空気中の水分を除去するエアドライヤとを備えた空気圧縮機において、前記エアドライヤの下流側に設けられ、圧縮空気中の水分を電気抵抗値として検出する液滴検出手段と、前記液滴検出手段の下流側に設けた排出バルブと、前記空気圧縮機の吐出圧と前記インバータからの駆動周波数とに基づいて設定される基準値を記憶する記憶部と前記液滴検出手段からの検出値を前記記憶部に記憶した基準値に比較して、前記検出値が前記基準値を超えた場合に前記排出バルブに開信号を出力する演算部とを有する制御手段とを備えたことを特徴とする空気圧縮機。
【請求項３】
モータによって駆動制御される圧縮機本体と、この圧縮機本体から吐出される圧縮空気中の水分を除去するエアドライヤとを備えた空気圧縮機において、前記エアドライヤの下流側に設けられ、圧縮空気中の水分を電気抵抗値として検出する液滴検出手段と、前記液滴検出手段の下流側に設けた排出バルブと、前記モータの消費動力と前記空気圧縮機の吐出圧とに基づいて設定される基準値を記憶する記憶部と前記液滴検出手段からの検出値を前記記憶手段に記憶した基準値に比較して、前記検出値が前記基準値を超えた場合に前記排出バルブに開信号を出力する演算部とを有する制御手段とを備えたことを特徴とする空気圧縮機。
【請求項４】
前記液滴検出手段は、圧縮空気中の液滴を電気抵抗値として検出する熱線式フローメータであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気圧縮機。
【請求項５】
前記演算部は、前記検出値が前記基準値を超えた場合に圧縮機本体への停止信号を出力することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧縮機から吐出される圧縮空気中に混入した液滴を検知可能とした空気圧縮機に係わり、更に詳しくはエアドライヤの下流側での液滴混入を検知可能とした空気圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気圧縮機は、工場の動力源として広く利用されている。空気圧縮機は、空気を圧縮させるものであるが、空気を圧縮すると、空気中に水蒸気として含まれていた水分が液化して液滴として現れる。この液滴を含んだ圧縮空気を、例えば塗装等のエアブロー作業に用いた場合、液滴が製品の塗装面を汚損することがある。また、エア工具に用いた場合、そのエア工具の潤滑を阻害して、その寿命を早めるなどの悪影響を与える。
【０００３】
このため、圧縮空気の吐出配管の途中に、圧縮空気の用途に応じて、圧縮空気中の水分を除去するエアドライヤを設けるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３２８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したエアドライヤは、圧縮機本体から吐出される圧縮空気中の水分を除去し、捕集した水分を排出機構によりドレン液として排出するものであるが、例えば、何等かの原因で、その排出機構が作動不良になることがある。
【０００６】
このように排出機構が作動不良になると、この排出機構内にドレン液が滞留し、エアドライヤを介して吐出管路内の圧縮空気中にドレン液が液滴として混入することがある。エアドライヤは、一般的に吐出管路の最終部分に設けられているので、圧縮空気中に液滴が混入した場合、圧縮空気を使用する作業機器設備を破損させたり、また高価な材料をドレン液滴で汚損してその生産製品の不良化を招き、ユーザに対して不安を抱えながらの操業を強いることになる。
【０００７】
特に、圧縮空気の圧力が高くなると、発生するドレン水の量が多くなるため、レーザ加工機のアシストエアに使用した場合には、圧縮空気に再混入したドレン液が、高温になったレーザ集束レンズに付着して急冷し、レーザ集束レンズを破損させ、交換が必要となる場合がある。
【０００８】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、エアドライヤのドレン液滴が圧縮空気中に再混入することを防止することができる空気圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の目的を達成するために、第１の発明は、吐出される圧縮空気中の水分を除去するエアドライヤを備えた空気圧縮機において、前記エアドライヤの下流側に設けた液滴検出手段と、前記空気圧縮機の作動状態に応じて設定される前記エアドライヤの下流側における基準値を記憶する記憶部と前記液滴検出手段からの検出値を前記記憶部に記憶した基準値に比較して、前記検出値が前記基準値を超えた場合に制御指令を出力する演算部とを有する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明は、インバータによって駆動制御される圧縮機本体と、この圧縮機本体から吐出される圧縮空気中の水分を除去するエアドライヤとを備えた空気圧縮機において、前記エアドライヤの下流側に設けられ、圧縮空気中の水分を電気抵抗値として検出する液滴検出手段と、前記液滴検出手段の下流側に設けた排出バルブと、前記空気圧縮機の吐出圧と前記インバータからの駆動周波数とに基づいて設定される基準値を記憶する記憶部と、前記液滴検出手段からの検出値を前記記憶部に記憶した基準値に比較して、前記検出値が前記基準値を超えた場合に前記排出バルブに開信号を出力する演算部とを有する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
更に、第３の発明は、モータによって駆動制御される圧縮機本体と、この圧縮機本体から吐出される圧縮空気中の水分を除去するエアドライヤとを備えた空気圧縮機において、前記エアドライヤの下流側に設けられ、圧縮空気中の水分を電気抵抗値として検出する液滴検出手段と、前記液滴検出手段の下流側に設けた排出バルブと、前記モータの消費動力と前記空気圧縮機の吐出圧とに基づいて設定される基準値を記憶する記憶部と、前記液滴検出手段からの検出値を前記記憶部に記憶した基準値に比較して、前記検出値が前記基準値を超えた場合に前記排出バルブに開信号を出力する演算部とを有する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記液滴検出手段は、圧縮空気中の液滴を電気抵抗値として検出する熱線式フローメータであることを特徴とする。
【００１３】
更に、第５の発明は、第１乃至第４のいずれかの発明において、前記演算部は、前記検出値が前記基準値を超えた場合に圧縮機本体への停止信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧縮空気へのドレン液の再混入を的確に検出し、圧縮機本体の停止や圧縮空気の放出によりドレン液滴を含む圧縮空気の供給を中止することができるので、圧縮空気を使用する作業機器設備の破損及びその生産製品の不良化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の空気圧縮機の実施の形態を図面を用いて説明する。  
図１は本発明の空気圧縮機の一実施の形態を示す構成図で、この図１において、圧縮機本体１は、モータ２によって駆動される。モータ２は電源３に接続するインバータ４からの電力供給により駆動制御される。
【００１６】
圧縮機本体１の吸気側には、吸気フィルタ５が、またその吐出側の管路６には、オイルセパレータ７、アフタークーラ８、ドレン液排出機構９を備えるエアドライヤ１０、排出バルブ１１が順次配設されている。オイルセパレータ７とアフタークーラ８との間の管路６には、圧縮空気の吐出圧を検出する圧力検出器１２が設けられている。また、エアドライヤ１０と排出バルブ１１との間の管路５には、圧縮空気中に再混入したドレン液滴を検出するドレン液滴検出装置１３が設けられている。ドレン液滴検出装置１３は、この例ではドレン液滴が付着した場合に電気抵抗値が変化する形式の熱線式フローセンサで構成している。
【００１７】
ドレン液滴の再混入の判断及びそれに伴う処理を行う制御手段１４は、入出力部１５と記憶部１６と演算部１７とで構成されている。入出力部１５は前記圧力検出器１２、ドレン液滴検出装置１３及びインバータ４に接続している。記憶部１６は、図２に示すように圧縮空気の圧力（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ５）毎のインバータ４の駆動周波数Ｈと電気抵抗値Ｒとの特性を記憶している。
【００１８】
演算部１７は、入出力部１５からのインバータ４の駆動周波数Ｈ（この例ではＨ１）と圧力検出器１０からの圧縮空気の圧力Ｐ（この例では圧力Ｐ２）とを、記憶部１６に記憶した特性に基づいて電気抵抗値としての基準値Ｒ２を演算し、この基準値Ｒ２とドレン液滴検出装置１３で検出した検出電気抵抗値とを比較し、検出電気抵抗値Ｒが基準値Ｒ２を超えた場合には、排出バルブ１１に開信号を出力し、必要に応じて圧縮機本体１への停止信号を出力する。
【００１９】
次に、上述した本発明の空気圧縮機の一実施の形態の動作を図面を用いて説明する。  
圧縮機本体１は、インバータ４により電力供給されたモータ３によって駆動される。配管５途中に設けられた圧力検出器１２は、圧縮空気の圧力を検出し、制御手段１４に出力する。制御手段１４は、その圧力値を元に圧縮空気の使用量に応じた運転回転数を演算し、その運転回転数の信号をインバータ４に出力する。これにより、インバータ４はモータ２の回転数を制御する。
【００２０】
圧縮機本体１の駆動により、圧縮機本体１は、吸気フィルタ５を通過して吸い込まれた空気を圧縮し吐出する。給油式の場合では、圧縮工程の途中に注油された潤滑油をオイルセパレータ７で分離した後、圧縮空気はアフタークーラ８を経てエアドライヤ１０へと入る。エアドライヤ１０は、その熱交換器内部で例えば冷凍サイクルを用いて圧縮空気を冷却し、圧縮空気に含まれていた水蒸気を液化してドレン液とする。ドレン液は熱交換器の最終段に設置されたドレン液排出機構９で分離され排出される。
【００２１】
圧縮空気はその後、再加熱されて、エアドライヤ１０から吐出され、ドレン液滴検出装置１３へと導かれる。ドレン液滴検出装置１３は、圧縮空気の通過で変化する電気抵抗値を常時検出し制御手段１４に出力する。通常時は、制御手段１４の記憶部１６に記憶された基準抵抗値と測定抵抗値はほぼ同じ値となるが、例えば、エアドライヤ１０のドレン液排出機構９に故障が発生、ドレン液が排出不能となり圧縮空気に再混入した場合には、ドレン液滴検出装置１３内の熱線式フローセンサにドレン液滴が付着し、その電気抵抗値が変化する。
【００２２】
このドレン液滴検出装置１３による検出値は、制御手段１４に出力される。制御手段１４は、その演算部１７において、圧力検出器１２からの圧縮空気の検出圧力値Ｐ２とインバータ４からの駆動周波数H１とを、図２に示す記憶部１６に記憶した特性に参酌して基準値Ｒ２を演算し、この基準値Ｒ２に対してドレン液滴検出装置１３による検出値が超えた場合に、圧縮空気中にドレン液の液滴が再混入したと判断して、排出バルブ１１に開信号を出力する。また、必要に応じてインバータ４の圧縮器停止信号を出力する。これにより、ドレン液滴が再混入した圧縮空気の供給を遮断し、圧縮空気とドレン液滴を配管外へ排出することができるので、圧縮空気を使用する生産材料の汚染や設備の故障を防止することができる。
【００２３】
図３は本発明の空気圧縮機の他の実施の形態を示す構成図で、この図において、図１、図２と同符号のものは同一部分であるので、その説明は省略する。この実施の形態は、図１に示した一実施の形態におけるインバータ制御に変えて、一定速制御に適用したものである。このため、ドレン液滴検出の判定のための基準抵抗値の読み出しに必要な空気量情報を、モータ３の電流と電圧、圧縮空気の圧力Ｐとから求めている。
【００２４】
即ち、制御手段１４における記憶部１６には、図５に示すように、モータ３の電流・電圧から得られる消費電力Ｗと使用空気量Ａとに関連する圧力（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ５）毎の負荷率−動力特性（図５の下側の特性線）と、圧縮空気の圧力（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ５）毎の使用空気量Ａと電気抵抗値としての基準値Ｒとの特性（図５の上側の特性線）とを記憶している。
【００２５】
演算部１７は、モータ２の電流・電圧を取り込み、モータ２の消費電力Ｗ２を求め、この消費電力Ｗ２と、圧力検出器１２から取り込んだ圧力Ｐ（この例ではＰ２）と、記憶部１６に記憶された圧力（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ５）毎の負荷率−動力特性（図５の下側の特性線）とに基づいて、使用空気量Ａ２を求め、さらにこの使用空気量Ａ２と圧力検出器１２から取り込んだ圧力Ｐ（この例ではＰ２）と、記憶部１６に記憶された圧力（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ５）毎の使用空気量Ａと基準値Ｒとの特性（図５の上側の特性線）とに基づいて、基準値Ｒ２を演算する。
【００２６】
そして、演算部１６は、この基準値Ｒ２とドレン液滴検出装置１３で検出した検出電気抵抗値とを比較し、検出電気抵抗値が基準値Ｒ２を超えた場合には、排出バルブ１１に開信号を出力し、必要に応じて圧縮機本体１への停止信号を出力する。
【００２７】
次に、上述した本発明の空気圧縮機の他の実施の形態の動作を図面を用いて説明する。
圧縮機本体１の駆動により、圧縮空気を吐出している状態において、例えば、エアドライヤ１０のドレン液排出機構９に故障が発生、ドレン液が排出不能となり圧縮空気に再混入した場合には、ドレン液滴検出装置１３内の熱線式フローセンサにドレン液滴が付着し、その電気抵抗値が変化する。
【００２８】
このドレン液滴検出装置１３による検出値は、制御手段１４に出力される。制御手段１４は、その演算部１７において、圧力検出器１２からの圧縮空気の検出圧力値Ｐ２とモータ２の電流・電圧から求めた消費電力Ｗ２とを、図２に示す記憶部１６に記憶した特性に参酌して基準値Ｒ２を演算し、この基準値Ｒ２に対してドレン液滴検出装置１３による検出値が超えた場合に、圧縮空気中にドレン液の液滴が再混入したと判断して、排出バルブ１１に開信号を出力する。また、必要に応じてインバータ４の圧縮器停止信号を出力する。これにより、ドレン液滴が再混入した圧縮空気の供給を遮断し、圧縮空気とドレン液滴を配管外へ排出することができるので、圧縮空気を使用する生産材料の汚染や設備の故障を防止することができる。
【００２９】
なお、上述の実施の形態においては、ドレン液滴の有無検出を、検出値が予め記憶した基準値を超えた場合に、その対応処理制御するようにしたが、基準値にある程度の値を上乗せして、この設定値を超える場合に、ドレン液滴が圧縮空気に再混入したと判断するように判断処理することも可能である。
【００３０】
また、上述の実施の形態においては、ドレン液滴検出時に、必要に応じて圧縮機本体１を停止するようにしたが、圧縮機本体１の運転を継続する場合には、排出バルブ１１からドレン液滴の排出が完了した後に、排出バルブ１１を閉じ操作して下流配管に圧縮空気を再供給することも可能である。この場合、圧縮機本体１は運転を継続しているため、軽度の故障であれば、速やかに圧縮空気の供給が再開できるため、作業を中断せずに済むという利点がある。
【００３１】
また、本発明においては、圧縮空気の用途に応じて、ドレン液滴検出時に警報出力に留め、圧縮本体１の運転を継続する方式であっても良い。また、本実施の形態では給油タイプとしたが、無給油式タイプの圧縮機であっても良い。同様に空冷式・水冷式の冷却方式は問わないものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の空気圧縮機の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す本発明の空気圧縮機の一実施の形態に用いる記憶部に記憶される使用空気量と電気抵抗値との関係を示す特性図である。
【図３】本発明の空気圧縮機の一実施の形態を示す構成図である。
【図４】図３に示す本発明の空気圧縮機の他の実施の形態に用いる記憶部に記憶される消費動力と使用空気量と電気抵抗値との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３３】
１        圧縮機本体
２        モータ
３        電源
４        インバータ
５        吸気フィルタ
７        オイルセパレータ
８        アフタークーラ
９        ドレン液排出機構
１０      エアドライヤ
１１      排出バルブ
１２      圧力検出器
１３      ドレン液滴検出装置
１４      制御手段
１６      記憶部
１７      演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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