(57)【要約】【課題】簡単な構成でありながら圧縮性能や制御方式の如何に拘わらず、ドレンの発生を有効に防止できるコンプレッサを提供する。【解決手段】圧縮機本体１２と、モータ１４と、吐出された圧縮空気と潤滑油を分離・貯溜するレシーバタンク３３及びオイルセパレータ３４と、レシーバタンク３３及びオイルセパレータ３４から圧縮空気を導入して冷却するアフタクーラ３６と、アフタクーラ３６からの圧縮空気を乾燥させて使用側３８へ排出するドライヤ４０と、ドライヤ４０により排出される乾燥空気を圧縮機本体１２の吸入口１２ｂへ吸入させる強制運転回路４２を開通する強制運転用電磁弁４４を備え、所定の条件により強制運転用電磁弁４４を開成させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、圧縮機本体と、該圧縮機本体に連結されたモータと、前記圧縮機本体の吐出口に連通され該圧縮機本体より吐出された圧縮空気と油を分離・貯溜する分離・貯溜手段と、該分離・貯溜手段から圧縮空気を導入して冷却する冷却手段と、該冷却手段から圧縮空気を導入して乾燥し、乾燥させた圧縮空気を排出する乾燥手段と、前記乾燥手段により排出される乾燥空気を前記圧縮機本体の吸入口へ吸入させる強制運転回路を開閉する開閉手段と、所定の条件により前記開閉手段を開成させて強制運転を実行する強制運転制御手段を有することを特徴とするコンプレッサ。
【請求項２】
前記乾燥手段は、冷却手段から導入して乾燥させた圧縮空気を使用側へ排出する乾燥手段であることを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサ
【請求項３】
前記モータは、インバータモータであり、所定の低負荷運転と高負荷運転とを選択可能であり、前記強制運転制御手段は、前記低負荷運転時にのみ前記強制運転を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンプレッサ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサに関し、特に、空気を圧縮する際に生じるドレンを抑制可能なコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンプレッサが空気を圧縮する際に生じるドレン（水）は機器の潤滑を妨げ潤滑油の劣化（乳化等）を早め、空気圧回路の腐食を進行させコンプレッサの安全な運転を妨げる原因となるために充分な管理が必要である。従来、工場等において用いられるコンプレッサは、外気を導入してこれを圧縮後レシーバタンク内に一時的に貯溜した後消費側に供給するものが多いが、圧縮空気の消費量が少ない低負荷時には、レシーバタンク内での圧縮空気の滞留時間が長くなり、圧縮空気の温度が低下するため、空気中の水分が結露し、ドレンとなってレシーバタンク内の油溜底部に溜ってしまう。このドレンが蓄積すると油と混合して油の乳化現象等を生じる場合があり、乳化した油とドレンの混合液がシリンダ内や軸受装置等に送出されると、正常な冷却・潤滑等の妨げになり、各機器の内部に錆を発生させる虞があった。このため、例えば、休日等のコンプレッサを運転しない間に、レシーバタンクの油溜底部に溜まったドレンをいちいちドレンコックを開いて抜いておく必要があった。
【０００３】
このようなドレンや油の乳化の発生を防ぐため、従来の油冷式コンプレッサでは、レシーバタンク下方に溜った油とドレンの混合流体をレシーバタンクの下部からこのレシーバタンク内の圧力よりも低いロータ室に油分離器のヘッダー部に生じたドレンと共に差圧を利用して直接配管で導入するように構成し、圧縮熱により昇温した圧縮空気と共に消費側に排出することによりドレン水抜き作業をなくすようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、圧縮空気と油の温度を検出してオイルクーラやアフタクーラの空冷用ファンのＯＮ・ＯＦＦ制御を行うことで空気や油内のドレンの発生を抑制し、油の乳化を防止する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平７−１１７０５１公報
【特許文献２】特開２００９−６８４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の従来例では、レシーバタンク下方から作用空間内に導入される潤滑油は、ドレン水と油とが混合状態で導入されるため、湿度が高くかつ消費空気量が少なくレシーバタンク内の圧縮空気の滞留時間が長いと、ドレン水の発生も多くなり、油の乳化を十分に防止できない虞がある。また、特許文献２記載の従来例は、圧縮空気圧力が１．３７ＭＰａ程の中圧のコンプレッサにおける油の乳化防止に有効であるが、油温調整や圧縮した空気圧力の制御等コンプレッサにおける各種状態の監視と制御が必要になる。
【０００７】
従って、簡単な構成と制御により、ドレンの発生を有効に防止できると共に、より大きい圧縮性能を有するコンプレッサにおいても効果的なドレン除去技術の開発が望まれる。
また、近年、効率の良いインバータ制御方式を用いたコンプレッサが多く利用されるようになったが、インバータ制御により工場の稼働率に応じて省エネ・低負荷運転を行うことになるため、レシーバタンク内の圧縮空気の温度が低下する時間が多くなる。従って、かかる面からも低負荷運転時にも効果的にドレンを除去することが可能なコンプレッサの開発が切望される。
【０００８】
本発明は上述のような事情から為されたものであり、その目的は、簡単な構成でありながら圧縮性能や制御方式の如何に拘わらず、ドレンの発生を有効に防止できるコンプレッサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明者は、種々の検討を重ねた結果、低負荷時には、ドライヤ（乾燥手段）を通したエアを強制的に圧縮機本体の吸い込み側に戻してやることで、ドレンの発生を抑制し、オイルの乳化を防止できることを見出した。即ち、本発明の要点は、使用量の少ない場合には、強制運転を行い、ドライヤ（乾燥手段）後の乾いたエアを循環させることにより、コンプレッサ内の水分をドライヤ（乾燥手段）で排出することにより、ドレンの発生を抑制し、オイルの乳化を防止することにある。
【００１０】
即ち、本発明のコンプレッサは、少なくとも、圧縮機本体と、該圧縮機本体に連結されたモータと、前記圧縮機本体の吐出口に連通され該圧縮機本体より吐出された圧縮空気と油を分離・貯溜する分離・貯溜手段と、該分離・貯溜手段から圧縮空気を導入して冷却する冷却手段と、該冷却手段から圧縮空気を導入して乾燥し、乾燥させた圧縮空気を排出する乾燥手段と、前記乾燥手段により排出される乾燥空気を前記圧縮機本体の吸入口へ吸入させる強制運転回路を開閉する開閉手段と、所定の条件により前記開閉手段を開成させて強制運転を実行する強制運転制御手段を有することを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、所定の条件により、乾燥手段を通して乾燥させたエアを強制的に圧縮機本体側に戻してやることで、圧縮機本体により圧縮された後の水分量が大幅に減少するので、その分、分離・貯溜手段内に溜まるドレンを減少させることができる。しかも、従来からのコンプレッサの基本構成に複雑な機構や制御を加えることなく、乾燥エアのフィードバックの構成を付加するだけでドレンを効果的に抑制できるという大きな利点がある。
【００１２】
ここで、前記乾燥手段は、冷却手段から導入して乾燥させた圧縮空気を使用側へ排出する乾燥手段であっても良い。これにより、わざわざ乾燥手段を別途設ける必要がなく、従来の乾燥手段をそのまま乾燥エアによる強制運転に利用できる。
【００１３】
更に、前記モータは、インバータモータであり、所定の低負荷運転と高負荷運転とを選択可能であり、前記強制運転制御手段は、前記低負荷運転時にのみ前記強制運転を実行するようにしても良い。かかる構成によれば、高負荷運転時には、圧縮機本体やモータがフル稼働するため熱の発生が多くドレン発生は少ないので、ドレン発生が促進されてしまう低負荷運転時にのみ強制運転を実行できるので、省エネにもなり、効率の良いコンプレッサを構成できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡単な構成でありながら圧縮性能や制御方式の如何に拘わらず、ドレンの発生を有効に防止できるコンプレッサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るコンプレッサの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るコンプレッサにおける強制運転の制御フローを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るコンプレッサの作用効果として、ドレン水の蒸発時間を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係るコンプレッサの作用効果を示すグラフであり、（ａ）は、低速運転時、（ｂ）は、強制運転時の作用効果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るコンプレッサの全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態のコンプレッサ１０は、圧縮機本体１２と、圧縮機本体１２に連結されたモータ１４と、圧縮機本体１２の吐出口１２ａに連通され圧縮機本体１２より吐出された圧縮空気と潤滑油を分離・貯溜する分離・貯溜手段としてのレシーバタンク３３及びオイルセパレータ３４と、レシーバタンク３３及びオイルセパレータ３４から圧縮空気を導入して冷却する冷却手段としてのアフタクーラ３６と、アフタクーラ３６から圧縮空気を導入して乾燥し、乾燥させた圧縮空気を使用側３８へ排出する乾燥手段としてのドライヤ４０と、所定の条件により開閉し、開弁時には、ドライヤ４０により排出される乾燥空気を圧縮機本体１２の吸入口１２ｂへ吸入させる強制運転回路４２を開通する強制運転開閉手段としての強制運転用電磁弁４４を備えている。尚、本実施形態のコンプレッサ１０は、所定の条件により強制運転用電磁弁４４を開弁させて強制運転を実行する強制運転制御手段をも有しているが、この制御手段は、コンプレッサ１０に設けられた基板上の制御回路（図１には図示せず）及び後述する図２の制御プログラムにより構成される。
【００１７】
また、本実施形態のコンプレッサ１０では、モータ１４にはインバータモータを用いて、使用者のエアの使用状態に応じて所定の低負荷運転と高負荷運転とを自動で選択して実行する。圧縮機本体１２の吸入口１２ｂには、エアクリーナ１３を介して吸入空気が供給され、圧縮機本体１２に連結された（インバータ）モータ１４の回転により圧縮機本体１２が作動して空気を圧縮するようになっている。また、レシーバタンク３３及びオイルセパレータ３４で分離された潤滑油は、オイルクーラ４６に供給され、オイルクーラ４６により冷却され、オイルフィルタ４７により不純物を除去された後、電磁弁ＳＶ１のＯＮ・ＯＦＦにより圧縮機本体１２の潤滑油供給口１２ｃから供給され、上記圧縮機本体１２の作動時に再利用される。本実施形態のコンプレッサ１０では、乾燥させた圧縮空気を使用側３８へ排出する乾燥手段としてのドライヤ４０を、そのまま上記強制運転用の乾燥手段として利用しているが、使用側３８へ排出するドライヤとは別個に乾燥手段を設けても良い。尚、ドライヤ４０による乾燥工程で生じた水分は、ドライヤドレン４０ａから排出される。
【００１８】
次に、図２を参照して、本実施形態のコンプレッサ１０における強制運転の制御方法について説明する。図２は、コンプレッサ１０における強制運転の制御フローを示す図である。図２に示すフローにおいて、この制御を始動するには、ユーザ（使用者）が運転ボタンをＯＮにする（Ｓ２０１）。これにより強制運転の制御プログラムが起動し、まず、コンプレッサ１０が運転中であるか否かを判定し（Ｓ２０２）、運転中である場合には（Ｓ２０２でＹｅｓ）、低負荷運転中であるか否かを判定し（Ｓ２０３）、低負荷運転中である場合には（Ｓ２０３でＹｅｓ）、図１に示した強制運転用電磁弁４４をＯＮにし（Ｓ２０４）、強制運転動作が開始する。即ち、強制運転用電磁弁４４が開くことで、ドライヤ４０により排出される乾燥空気を使用側３８に排出しながら余剰分の圧縮空気を圧縮機本体１２の吸入口１２ｂへ吸入させる強制運転回路４２が開通する。この強制運転は、コンプレッサ１０が停止するか低負荷運転でなくなるまで継続される（Ｓ２０５でＮｏ）。コンプレッサ１０が停止すると（Ｓ２０５でＹｅｓ）、強制運転用電磁弁４４がＯＦＦになり（Ｓ２０６）、強制運転動作が終了する（Ｓ２０７）。尚、Ｓ２０２で、運転中で無い場合には（Ｓ２０２でＮｏ）、強制運転用電磁弁４４はＯＦＦになっている（Ｓ２０８）。また、Ｓ２０３で、低負荷運転中でない場合には（Ｓ２０３でＮｏ）、コンプレッサ１０が運転中であるか否かを再判定し（Ｓ２０９）、運転中である場合には（Ｓ２０９でＹｅｓ）、高負荷運転中であるか否かを判定し（Ｓ２１０）、高負荷運転中である場合には（Ｓ２１０でＹｅｓ）、強制運転用電磁弁４４はＯＦＦになっている（Ｓ２０８）。高負荷運転中でない場合には（Ｓ２１０でＮｏ）、強制運転用電磁弁４４はＯＦＦなっているが（Ｓ２０８）、コンプレッサ１０が停止するまで待機状態となり（Ｓ２０５でＮｏ）。低負荷運転になれな、強制運転モードに移行できる（Ｓ２０２、Ｓ２０３）。
【００１９】
本発明者は、本実施形態のコンプレッサ１０の効果を検証するために、コンプレッサ１０を用いた場合のドレン水の蒸発時間を測定してみた。その結果を図３のグラフに示す。
例えば、１時間の低負荷運転により１９００ｃｃのドレン水が発生し、この１時間の低負荷運転に対し、タンク内ドレン水蒸発時間（ｍｉｎ）としては４０分間の強制運転が必要なことが分かった。強制運転は、例えば、タイマを用いて時間管理され、強制運転モードに移行すると、コンプレッサ１０の稼働状態を１５００ｒｐｍ（毎分１５００回転）で３０分間保持する。この３０分というのは、強制運転タイマが解除されないように時間を短縮したものである。
【００２０】
次に、本実施形態のコンプレッサ１０の作用効果について述べる。図４は、本実施形態のコンプレッサ１０の作用効果を示すグラフであり、（ａ）は、低速運転時、（ｂ）は、強制運転時の作用効果を示す。図４（ａ）に示すように、例えば、室温３５℃、湿度８０％、水分量３１．６ｇ／ｍ３の大気圧状態の空気を吸入後、レシーバタンク３４内の空気は、通常、湿度１００％ぐらいになる（Ｗ１ａ）ため、セパレータ後に圧縮された空気内に含まれることが可能なアフタクーラ３６側へ運び出せる水分量Ｗ２ａは１４．６ｇ／ｍ３  である。従って、オイルリターンでオイルと共にレシーバタンク３４内に残ってしまう水分量Ｗ３ａは、３１．６ｇ／ｍ３から１４．６ｇ／ｍ３を減じた１７．０ｇ／ｍ３（３１．６ｇ／ｍ３−１４．６ｇ／ｍ３  ＝１７．０ｇ／ｍ３）になる。しかしながら、ドライヤ４０により排出される乾燥空気内には、水分量Ｗ４ａは１．２ｇ／ｍ３  しか含まれていない。従って、図４（ｂ）に示すように、強制運転モードに移行すると、この１．２ｇ／ｍ３  しか含まれていない水分量Ｗ４ａが循環するので、図４（ｂ）に矢印Ｒで示すように、この水分量Ｗ４ａに対する余りの部分Ｗ５ａに相当する分だけレシーバタンク３４内に溜まった水分量Ｗ６ａが除去されていく。
【００２１】
本実施形態のコンプレッサ１０によれば、簡単な構成でありながら圧縮性能や制御方式の如何に拘わらず、ドレンの発生を有効に防止できる。即ち、低負荷運転時に、ドライヤ４０を通して乾燥させたエアを強制的に圧縮機本体１２側に戻してやることで、圧縮機本体１２により圧縮された後の水分量が大幅に減少するので、その分レシーバタンク３３内に溜まるドレンを減少させることができる。しかも、従来からのコンプレッサの基本構成に複雑な機構を加えることなく、乾燥エアのフィードバックの構成である強制運転回路４２と強制運転用電磁弁４４を付加し、その制御を行うだけで、ドレンを効果的に抑制できるという大きな利点がある。また、乾燥手段には、冷却手段から導入して乾燥させた圧縮空気を使用側へ排出する、従来からのドライヤをそのまま利用できるのも顕著なメリットである。
【００２２】
更に、工場等の圧縮空気の使用者側の設備の稼働状況に応じてコンプレッサ１０がインバータ制御を行い、低負荷の運転状態が生じても、ドレン発生を効果的に抑制できるので、大変便利であり、省エネにもなる効率の良いコンプレッサを構成できる。また、結果として、使用者側でレシーバタンク３３内のドレン水を抜く等の作業の負担も軽減される。
【００２３】
以上に述べた実施形態では、本発明をインバータモータを用いたコンプレッサに適用したが、インバータモータを用いない、例えば、定速モータを用いたコンプレッサにも同様に適用できるのは勿論である。また、上述した実施形態では、乾燥手段としてのドライヤは、使用側へ乾燥空気を供給するドライヤをそのまま使用したが、別個に設けることも可能である。また、ユーザ（使用者）が運転ボタンをＯＮにすることで強制運転の制御フローが開始する例について述べたが、例えば、レシーバタンク内の温度をセンサにより監視し、一定温度以下になったら強制運転の制御を開始する構成や、レシーバタンク内の水位をセンサにより監視し、一定水位以下になったら強制運転の制御を開始する構成も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、油循環式のコンプレッサであれば、その容量や圧縮・制御方式の如何を問わず、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０  コンプレッサ、  １２  圧縮機本体、  １２ａ  吐出口、  １２ｂ  吸入口、
１２ｃ  潤滑油供給口、  １３  エアクリーナ、  １４  モータ、
３３  レシーバタンク、  ３４  オイルセパレータ、  ３６  アフタクーラ、
３８  使用側、  ４０  ドライヤ、４０ａ  ドライヤドレン、４２  強制運転回路、  
４４  強制運転用電磁弁、  ４６  オイルクーラ、４７  オイルフィルタ、
ＳＶ１  電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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