JP5248373B2

JP5248373B2 - 水噴射式空気圧縮機

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Publication number: JP5248373B2
Application number: JP2009057997A
Authority: JP
Inventors: 岳廣松坂; 広志太田
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
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Description

本発明は、圧縮機本体の作動室に給水する水噴射式空気圧縮機に関する。

従来、圧縮機本体の作動室に給水することで、圧縮空気中に油分を含ませることなく、圧縮効率を高めることができる水噴射式空気圧縮機が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−９５６４３号公報

水噴射式空気圧縮機においては、圧縮機本体を停止して作動室への給水を停止しても、圧縮機本体の作動室に水が残留するか湿度が高くなってしまい、内部の金属製部品が腐食する恐れがある。金属製部品の腐食対策としては、従来、ステンレス鋼や銅合金などの耐食性材料を用いるか、若しくはメッキやコーティングなどの表面処理を施すことが知られている。しかし、このような腐食対策をもってしても、腐食要因が存在する。すなわち、例えば水質の問題として塩化物イオンを含む場合にはステンレス鋼が腐食する可能性があるし、アンモニアを含む場合には銅合金が腐食する可能性がある。また、部品間のすきまに生じやすいすきま腐食や、異種金属間に生じやすいガルバニック腐食なども考えられる。また、メッキやコーティングなどの表面処理においては欠陥（ブローホール）が発生する可能性があり、このような場合にも腐食が生じる。

本発明の目的は、圧縮機本体の内部の腐食防止を図ることができる水噴射式空気圧縮機を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体の作動室に給水可能な給水系統と、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気を放気可能な放気弁とを備えた水噴射式空気圧縮機において、前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を閉塞して前記圧縮機本体を負荷運転させる負荷運転モード、前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる無負荷運転モード、及び前記圧縮機本体の作動室への給水を停止しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる乾燥運転モードを実行する制御手段と、前記圧縮機本体の吐出圧力を検出する圧力検出手段とを備え、前記制御手段は、停止指令に応じて、前記圧力検出手段で検出された吐出圧力が予め設定された所定の閾値以下であるか否かを判定し、吐出圧力が所定の閾値を超える場合は無負荷運転モードを実行し、吐出圧力が所定の閾値以下となってから乾燥運転モードを実行し、その後、圧縮機を停止させる。

（２）上記目的を達成するために、本発明は、空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体の作動室に給水可能な給水系統と、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気を放気可能な放気弁とを備えた水噴射式空気圧縮機において、前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を閉塞して前記圧縮機本体を負荷運転させる負荷運転モード、前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる無負荷運転モード、及び前記圧縮機本体の作動室への給水を停止しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる乾燥運転モードを実行する制御手段と、前記圧縮機本体の吐出温度を検出する温度検出手段とを備え、前記制御手段は、停止指令に応じて、前記温度検出手段で検出された吐出温度が予め設定された所定の閾値以下であるか否かを判定し、吐出温度が所定の閾値を超える場合は無負荷運転モードを実行し、吐出温度が所定の閾値以下となってから乾燥運転モードを実行し、その後、圧縮機を停止させる。

（３）上記目的を達成するために、本発明は、空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体の作動室に給水可能な給水系統と、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気を放気可能な放気弁とを備えた水噴射式空気圧縮機において、前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を閉塞して前記圧縮機本体を負荷運転させる負荷運転モード、前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる無負荷運転モード、及び前記圧縮機本体の作動室への給水を停止しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる乾燥運転モードを実行する制御手段と、前記圧縮機本体の吐出圧力を検出する圧力検出手段とを備え、前記制御手段は、無負荷運転モードの継続時間が予め設定された第１の所定時間を経過するとともに、前記圧力検出手段で検出された吐出圧力が予め設定された所定の閾値以下となってから、乾燥運転モードに切り替え、この乾燥運転モードの継続時間が予め設定された第２の所定時間を経過したら、圧縮機本体を休止させる。

（４）上記（３）において、好ましくは、前記制御手段は、乾燥運転モード中に前記圧力検出手段で検出された吐出圧力が前記の所定の閾値を超える場合は無負荷運転モードに切り替える。

（５）上記目的を達成するために、本発明は、空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体の作動室に給水可能な給水系統と、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気を放気可能な放気弁とを備えた水噴射式空気圧縮機において、前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を閉塞して前記圧縮機本体を負荷運転させる負荷運転モード、前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる無負荷運転モード、及び前記圧縮機本体の作動室への給水を停止しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる乾燥運転モードを実行する制御手段と、前記圧縮機本体の吐出温度を検出する温度検出手段とを備え、前記制御手段は、無負荷運転モードの継続時間が予め設定された第１の所定時間を経過するとともに、前記温度検出手段で検出された吐出温度が予め設定された所定の閾値以下となってから、乾燥運転モードに切り替え、この乾燥運転モードの継続時間が予め設定された第２の所定時間を経過したら、圧縮機本体を休止させる。

（６）上記（５）において、好ましくは、前記制御手段は、乾燥運転モード中に前記温度検出手段で検出された吐出温度が前記の所定の閾値を超える場合は無負荷運転モードに切り替える。

本発明によれば、圧縮機本体の内部の腐食防止を図ることができる。

本発明の第１の実施形態における水噴射式空気圧縮機の構成を表す図である。本発明の第１の実施形態における制御盤の機能的構成を関連機器とともに表すブロック図である。本発明の第１の実施形態における制御盤の演算装置の制御処理内容を表すフローチャートである。本発明の第１の実施形態における動作を説明するためのタイムチャートである。圧力比と吐出空気温度との関係を表す特性図である。本発明の第１の変形例における制御盤の機能的構成を関連機器とともに表すブロック図である。本発明の第２の実施形態における制御盤の演算装置の制御処理内容を表すフローチャートである。本発明の第２の実施形態における動作を説明するためのタイムチャートである。本発明の第３の実施形態における制御盤の演算装置の制御処理内容を表すフローチャートである。本発明の第３の実施形態における動作を説明するためのタイムチャートである。本発明の第２の変形例における水噴射式空気圧縮機の構成を表す図である。本発明の第２の変形例における動作の一例を説明するためのタイムチャーチトである。本発明の第２の変形例における動作の他の例を説明するためのタイムチャートである。本発明の第３の変形例における水噴射式空気圧縮機の構成を表す図である。

本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態における水噴射式空気圧縮機の構成を表す図である。

この図１において、水噴射式空気圧縮機（圧縮機ユニット）は、圧縮機本体１と、この圧縮機本体１を駆動するモータ２と、モータ２を含め圧縮機全体を制御する制御盤３とを備えている。圧縮機本体１は、雌雄一対のスクリュロータ４Ａ，４Ｂを有し、これらスクリュロータは４Ａ，４Ｂは軸受（図示しないが、例えば油潤滑タイプのもの）を介し回転可能に支持されている。そして、モータ２の回転動力がスクリュロータ４Ａに伝達されると、タイミングギヤ５Ａ，５Ｂによりスクリュロータ４Ａ，４Ｂが非接触状態で回転する。これにより、スクリュロータ４Ａ，４Ｂの歯溝の間に形成された作動室が移動し、作動室に吸入された空気を圧縮して吐出するようになっている。

圧縮機本体１の吸入側には、吸込み絞り弁６及び吸込みフィルタ７が設けられている。また、圧縮機本体１の吐出側には、吐出配管８を介してセパレータタンク９が接続されている。セパレータタンク９は、圧縮機本体１から吐出された圧縮空気とこれに含まれる水とを分離するようになっている。

セパレータタンク９で分離された水は、セパレータタンク９の下部に一旦貯留された後、圧縮機本体１からの吐出圧力によって水配管１０を介し空冷式の水クーラ１１に導出されて、冷却ファン１２で生起された冷却風により冷却される。水クーラ１１で冷却された水は、水フィルタ１３によって不純物が除去された後、圧縮機本体１の作動室に噴射されるようになっている。なお、水フィルタ１３の下流側には給水弁１４が設けられている。

また、例えばセパレータタンク９内に貯留された水量が低減した場合に外部からセパレータタンク９及び圧縮機本体１の吸入側に水を補給するための補給配管１５，１６が設けられており、これら補給配管１５，１６の分岐部には電動式三方弁１７が設けられている。また、セパレータタンク９内に貯留された水を排出するための排水配管１８が設けられており、この排水配管１８には、電動式排水弁１９及び手動式排水弁２０が設けられている。

セパレータタンク９で分離された圧縮空気は、圧縮空気配管２１を介しアフタークーラ２２に導出されて、冷却ファン１２で生起された冷却風により冷却される。アフタークーラ２２で冷却された圧縮空気は、ドライヤ２３に導出されて除湿された後、利用先に供給されるようになっている。なお、圧縮空気配管２１におけるアフタークーラ２２の上流側（言い換えれば、セパレータタンク９の２次側）には逆止弁２４及び調圧弁２５が設けられている。また、圧縮空気配管２１における逆止弁２４の上流側で分岐する放気配管２６Ａが設けられており、この放気配管２６Ａには圧縮空気を放気可能な放気弁２７Ａが設けられている。なお、放気弁２７Aと吸込み絞り弁６は連動しており、放気弁２７Aが閉塞状態である場合に吸込み絞り弁６が開き状態となり、放気弁２７Aが開放状態である場合に吸込み絞り弁６が閉じ状態となる。

また、吐出配管８には、圧縮機本体１の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ２８が設けられており、圧縮空気配管２１におけるドライヤ２３の下流側には、供給圧力を検出する供給圧力センサ２９が設けられている。制御盤３は、吐出圧力センサ２８及び供給圧力センサ２９からの検出信号を入力し、これらに基づいて運転モードを切り替えるようになっている。

図２は、運転モードの切り替え制御に係る制御盤３の機能的構成を関連機器とともに表すブロック図である。

この図２において、制御盤３は、記憶装置３０、演算装置３１、タイマ３２、及びインバータ３３を有している。演算装置３１は、例えば操作者が操作パネル３４の運転ボタン（又は停止ボタン）を操作した場合に運転指令（又は停止指令）が入力され、これに応じて圧縮機ユニットを運転開始（又は停止）させるようになっている。

圧縮機ユニットの運転中においては、演算装置３１は、供給圧力センサ２９からの検出信号を入力し、これに基づいて、負荷運転モード、無負荷運転モード、又は休止モードを実行するようになっている。記憶装置３０には、供給圧力Ｐｄ１の制御範囲として、例えば、目標圧力ＰＭ＝０．７９ＭＰａ（ａｂｓ）、最高圧力ＰＨ＝０．８８ＭＰａ（ａｂｓ）、及び最低圧力ＰＬ＝０．７０ＭＰａ（ａｂｓ）が設定記憶されている。これらは制御時の基準となる設定値であり、操作パネル３４からの入力によって設定可能である。そして、演算装置３１は、負荷運転モードの場合、給水弁１４を開き状態として、圧縮機本体１の作動室に給水する。また、放気弁２７Ａを閉塞状態（これに連動して吸込み絞り弁６を開き状態）としつつ、モータ２を駆動して、圧縮機本体１を負荷運転させる。このとき、供給圧力センサ２９で検出された供給圧力Ｐｄ１と目標圧力ＰＭとの偏差に基づきＰＩＤ演算を行い、この演算値に基づきインバータ３３によってモータ２の回転数を可変制御する。これにより、供給圧力Ｐｄ１は目標圧力ＰＭとほぼ同じになる。

しかし、利用先の圧縮空気の使用量が著しく減少すると、モータ２の回転数を最小値に抑えても、供給圧力Ｐｄ１が上昇するようになる。そして、例えば供給圧力Ｐｄ１が最高圧力ＰＨに達すると、演算装置３１は、無負荷運転モードに切り替える。この無負荷運転モードでは、負荷運転モードと同様、給水弁１４を開き状態として、圧縮機本体１の作動室に給水する。また、放気弁２７Ａを開放状態（これに連動して吸込み絞り弁６を閉じ状態）としつつ、モータ２の回転数を最小値に抑えて、圧縮機本体１を無負荷運転させる。

そして、演算装置３１は、無負荷運転モード中、供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬ以下まで減少するか否かを判定する。例えば供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬまで減少すれば、負荷運転モードに切り替える。一方、例えば供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬまで減少しなければ、無負荷運転モードを継続し、その継続時間をタイマ３２を用いて演算する。そして、無負荷運転モードの継続時間が予め設定された所定時間を経過すると、休止モードに切り替える。この休止モードでは、給水弁１４を閉じ状態として、圧縮機本体１の作動室への給水を停止させる。また、モータ２を停止して圧縮機本体１を停止させる。また、休止モード中、供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬまで減少すれば、負荷運転モードに切り替えるようになっている。

ここで本実施形態の大きな特徴として、演算装置３１は、操作パネル３４からの停止指令に応じて圧縮機ユニットを停止させる前に、乾燥運転モードを実行するようになっている。この乾燥運転モードでは、給水弁１４を閉じ状態として、圧縮機本体１の作動室への給水を停止させる。また、無負荷運転モードと同様、放気弁２７Ａを開放状態（これに連動して吸込み絞り弁６を閉じ状態）としつつ、モータ２の回転数を最小値に抑えて、圧縮機本体１を無負荷運転させる。このような制御手順を図３により説明する。

図３は、本実施形態における演算装置３１の制御処理内容を表すフローチャートである。

演算装置３１は、ステップ１００にて、操作パネル３４からの停止指令が入力されると、ステップ１１０に進み、吐出圧力センサ２８で検出された吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ（前述の図２に示すように、記憶装置３０に予め設定記憶された所定の閾値であり、例えばＰｋ＝０．１１ＭＰａ（ａｂｓ））以下であるか否かを判定する。例えば吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋを超える場合には、ステップ１１０の判定が満たされず、ステップ１２０に進んで、無負荷運転モードを実行する。具体的に説明すると、例えば負荷運転モード中に停止指令が入力された場合、通常、吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋを超えるので、無負荷運転モードに切り替える。また、例えば無負荷運転モード中に停止指令が入力されても、吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋを超える場合には、無負荷運転モードを継続する。そして、ステップ１１０の判定が満たされるまで、ステップ１２０にて無負荷運転モードを継続する。

例えばステップ１１０にて吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ以下である場合は、その判定が満たされ、ステップ１３０に進んで、乾燥運転モードに切り替える。その後、乾燥運転モードの継続時間をタイマ３２を用いて演算し、乾燥運転モードの継続時間が予め設定された所定時間ｔａ（例えば１〜５分間）を経過したら、ステップ１４０に進んで、圧縮機ユニットを停止させる。

本実施形態の動作を、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態における動作を説明するためのタイムチャートである。

例えば操作者が操作パネル３４の運転ボタンを操作すると、圧縮機ユニットが運転開始し、負荷運転モードとなる。この負荷運転モードでは、給水弁１４を開き状態として圧縮機本体１の作動室に給水し、放気弁２７Ａを閉塞状態（及び吸込み絞り弁６を開き状態）とし、モータ２の回転数を可変制御して、圧縮機本体１を負荷運転させる。

そして、例えば負荷運転モード中に操作者が操作パネル３４の停止ボタンを操作すると、吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ＝０．１１ＭＰａ（ａｂｓ）を超えることから、無負荷運転モードに切り替えられる（前述の図３のステップ１００〜１２０）。この無負荷運転モードでは、給水弁１４を開き状態として圧縮機本体１の作動室に給水し、放気弁２７Ａを開放状態（及び吸込み絞り弁６を閉じ状態）とし、モータ２の回転数を最小値に抑えて、圧縮機本体１を無負荷運転させる。

そして、吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ以下になると、乾燥運転モードに切り替えられる（前述の図３のステップ１３０）。この乾燥運転モードでは、給水弁１４を閉じ状態として圧縮機本体１の作動室への給水を停止し、放気弁２７Ａを開放状態（及び吸込み絞り弁６を閉じ状態）とし、モータ２の回転数を最小値に抑えて、圧縮機本体１を無負荷運転させる。その後、乾燥運転モードの継続時間が所定時間ｔａを経過したら、圧縮機ユニットが停止する（前述の図３のステップ１４０）。

このように本実施形態においては、圧縮機ユニットを停止させる前に乾燥運転モードを実行することで、圧縮機本体１の内部を乾燥させることができる。したがって、圧縮機ユニットの停止期間中における圧縮機本体１の内部の腐食防止を図ることができる。また、例えば寒冷地においては、圧縮機本体の内部に残留する水が凍結して運転不能となるトラブルを防止することもできる。

また、本実施形態においては、吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋを超える場合は無負荷運転モードを実行し、吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ以下となってから乾燥運転モードに切り替えるので、圧縮性能に及ぼす影響を抑えることができる。その詳細を以下説明する。

圧縮機本体１の作動室への給水を行わない場合の理論断熱圧縮による圧力比と吐出空気温度との関係式は、下記の数式１で表される。なお、下記の数式１において、Ｔｄは吐出空気温度（Ｋ）、Ｔｓは吸気温度（Ｋ）、Ｐｄは吐出空気圧力（ＭＰａ（ａｂｓ））、Ｐｓは吸気圧力（ＭＰａ（ａｂｓ））、ｋは比熱比、ｍは圧縮係数である。

図５は、上記の数式１で得られた圧力比Ｐｄ／Ｐｓと吐出空気温度Ｔｄ（℃）との関係を表す特性図である。なお、この図４では、比熱比ｋ＝１．４、圧縮係数ｍ＝１、吐出空気温度Ｔｓ＝２９５ｋ＝２０℃と仮定している。

例えば圧縮機本体１の作動室への給水を行うことなく圧縮機本体１を負荷運転させる場合を想定すると、吐出空気圧力Ｐｄ＝０．８０ＭＰａ（ａｂｓ）、吸気圧力Ｐｓ＝０．１０ＭＰａ（ａｂｓ）（大気圧）であるとき（すなわち、圧力比Ｐｄ／Ｐｓ＝８であるとき）、吐出空気温度Ｔｄ＝２５６℃となる。しかし、実際の負荷運転モードでは、圧縮機本体１の作動室に給水しつつ圧縮機本体１を負荷運転させるので、吐出空気温度Ｔｄ＝６０℃程度まで下がる。

また、例えば圧縮機本体１の作動室への給水を行うことなく圧縮機本体１を無負荷運転させる場合を想定すると、圧縮機本体１の作動室の圧力が若干残っているものとして、吐出空気圧力Ｐｄ＝０．３０ＭＰａ（ａｂｓ）、吸気圧力Ｐｓ＝０．０５ＭＰａ（ａｂｓ）であるとき（すなわち、圧力比Ｐｄ／Ｐｓ＝６であるとき）、吐出空気温度Ｔｄ＝２１６℃となる。そのため、この温度条件で乾燥運転モードを実行するのであれば、スクリュロータ４Ａ，４Ｂの熱膨張を考慮して部材間の隙間が大きくなるように予め設計する必要があり、圧縮効率に影響を及ぼす。一方、圧縮機本体１の作動室の圧力が減少して、吐出空気圧力Ｐｄ＝０．１１ＭＰａ（ａｂｓ）、吸気圧力Ｐｓ＝０．０５ＭＰａ（ａｂｓ）となれば（すなわち、圧力比Ｐｄ／Ｐｓ＝２．２となれば）、吐出空気温度Ｔｄ＝９４℃まで低下する。したがって、このような温度条件（例えば５０℃〜１００℃程度の範囲内）で乾燥運転モードを実行するのであれば、部材間の隙間が極端に大きくなるように予め設計する必要がなく、圧縮効率に及ぼす影響を抑えることができる。

なお、上記第１の実施形態においては、制御盤３の演算装置３１は、吐出圧力センサ２８で検出された吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ以下であるか否かを判定し、吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋを超える場合は無負荷運転モードを実行し、吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ以下となってから乾燥運転モードを実行するような制御構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図６に示すように、例えば圧縮機本体１の吐出温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ３５を設けてもよい。そして、制御盤３の演算装置３１は、吐出温度センサ３５で検出された吐出温度Ｔｄが乾燥上限温度Ｔｋ（記憶装置３０に予め設定記憶された所定の閾値であり、例えば１００℃）以下であるか否かを判定し、吐出温度Ｔｄが乾燥上限温度Ｔｋを超える場合は無負荷運転モードを実行し、吐出温度Ｔｄが乾燥上限温度Ｔｄ以下となってから乾燥運転モードを実行してもよい。この場合も、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の第２の実施形態を図７及び図８により説明する。なお、本実施形態において、上記第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態では、制御盤の演算装置３１は、圧縮機ユニットの停止期間中に乾燥運転モードを実行するようになっている。このような制御手順を図７により説明する。図７は、本実施形態における演算装置３１の制御処理内容を表すフローチャートである。

演算装置３１は、ステップ２００にて、圧縮機ユニットを停止させると、ステップ２１０に進み、操作パネル３４からの運転指令が入力されるか否かを判定する。例えば操作パネル３４からの運転指令が入力された場合は、ステップ２１０の判定が満たされ、ステップ２２０に進んで、圧縮機ユニットを運転開始させる（言い換えれば、負荷運転モードを実行する）。一方、例えば操作パネル３４からの運転指令が入力されない場合は、ステップ２１０の判定が満たされず、ステップ２３０に移る。

ステップ２３０では、圧縮機ユニットの停止時間ｔ１をタイマ３２を用いて演算し、ステップ２４０に進み、停止時間ｔ１が予め設定された所定時間ｔｐ以上であるか否かを判定する。例えば停止時間ｔ１が所定時間ｔｐ未満である場合は、ステップ２４０の判定が満たされず、ステップ２００に戻って上記同様の手順を繰り返す。一方、例えば停止時間ｔ１が所定時間ｔｐ以上である場合は、ステップ２４０の判定が満たされ、ステップ２５０に進んで、乾燥運転モードを実行する。

そして、ステップ２６０に進み、乾燥運転モード中に操作パネル３４からの運転指令が入力されるか否かを判定する。例えば操作パネル３４からの運転指令が入力された場合は、ステップ２６０の判定が満たされ、ステップ２２０に進んで、圧縮機ユニットを運転開始させる（言い換えれば、負荷運転モードに切り替える）。一方、例えば操作パネル３４からの運転指令が入力されない場合は、ステップ２６０の判定が満たされず、ステップ２７０に移る。

ステップ２７０では、乾燥運転モードの継続時間ｔ２をタイマ３２を用いて演算し、ステップ２８０に進み、乾燥運転モードの継続時間ｔ２が予め設定された所定時間ｔａ以上であるか否かを判定する。例えば停止時間ｔ２が所定時間ｔａ未満である場合は、ステップ２８０の判定が満たされず、ステップ２５０に戻って上記同様の手順を繰り返す。一方、例えば乾燥運転モードの継続時間ｔ２が所定時間ｔａ以上である場合は、ステップ２８０の判定が満たされ、ステップ２００に戻って、圧縮機ユニットを停止させる。

本実施形態の動作を、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態における動作を説明するためのタイムチャートである。

例えば上記第１の実施形態と同様、負荷運転モード中に操作者が操作パネル３４の停止ボタンを操作すると、無負荷運転モードに切り替えられ、吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ以下になると、乾燥運転モードに切り替えられる。その後、乾燥運転モードの継続時間が所定時間ｔａを経過したら、圧縮機ユニットが停止する。そして、操作パネル３４の運転ボタンが操作されるまでの間、圧縮機ユニットの停止時間が所定時間ｔｐを経過する度に、乾燥運転モードを所定時間ｔａだけ実行する。

このように本実施形態においては、圧縮機ユニットの停止期間中に乾燥運転モードを実行することで、例えば停止期間中に結露が発生した場合でも、圧縮機本体１の内部を乾燥させることができる。したがって、圧縮機ユニットの停止期間中における圧縮機本体１の内部の腐食防止を図ることができる。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、制御盤３の演算装置３１は、操作者が操作パネル３４の運転ボタン又は停止ボタンを操作した場合に運転指令又は停止指令が入力される場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば制御盤３の記憶装置３０には、圧縮機ユニットの運転・停止計画が予め設定記憶されており、この計画に応じて運転指令又は停止指令が自動的に入力されてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記第２の実施形態においては、制御盤３の演算装置３１は、圧縮機ユニットの停止時間が所定時間ｔｐを経過する度に乾燥運転モードを実行する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば制御盤３の記憶装置３１には、圧縮機ユニットの運転・停止計画とともに、圧縮機ユニットの停止期間中であって乾燥モードを実行する時刻が予め設定記憶されており、これに応じて乾燥運転モードを実行するようにしてもよい。また、例えば圧縮機ユニットの停止中に操作者が操作パネル３４の停止ボタンを操作した場合に乾燥運転モードの実行指令が入力され、これに応じて乾燥運転モードを実行するようにしてもよい。これらの場合も、上記第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の第３の実施形態を図９及び図１０により説明する。なお、本実施形態において、上記第１の実施形態と同等の部分は、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態では、制御盤３の演算装置３１は、通常の（言い換えれば、停止指令が入力されない場合の）無負荷運転モードが予め設定された所定時間ｔｕを経過したら乾燥運転モードに切り替え、この乾燥運転モードが予め設定された所定時間ｔａを経過したら休止モードに切り替えるようになっている。このような制御手順を図９により説明する。図９は、本実施形態における演算装置３１の制御処理内容を表すフローチャートである。

演算装置３１は、ステップ３００にて、負荷運転モードを実行すると、ステップ３１０に進み、供給圧力センサ２９で検出された供給圧力Ｐｄ１が最高圧力ＰＨ以上である否かを判定する。例えば供給圧力Ｐｄ１が最高圧力ＰＨ未満である場合は、ステップ３１０判定が満たされず、前述のステップ３００に戻って、負荷運転モードを継続する。一方、例えば供給圧力Ｐｄ１が最高圧力ＰＨ以上である場合は、ステップ３１０の判定が満たされ、ステップ３２０に進んで、無負荷運転モードに切り替える。

そして、ステップ３３０に進み、供給圧力センサ２９で検出された供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬ以下である否かを判定する。例えば供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬ以下である場合は、ステップ３３０判定が満たされ、前述のステップ３００に戻って、負荷運転モードに切り替える。一方、例えば供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬを超える場合は、ステップ３３０の判定が満たされず、ステップ３４０に進んで、無負荷運転モードの継続時間ｔ３をタイマ３２を用いて演算し、ステップ３５０に進み、無負荷運転モードの継続時間ｔ３が予め設定された所定時間ｔｕ以上であるか否かを判定する。例えば無負荷運転モードの継続時間ｔ３が所定時間ｔｕ未満である場合は、前述のステップ３２０に戻って上記同様の手順を繰り返す。一方、例えば無負荷運転モードの継続時間ｔ３が所定時間ｔｕ以上である場合は、ステップ３６０に移る。ステップ３６０では、吐出圧力センサ２８で検出された吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ以下であるか否かを判定する。例えば吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋを超える場合は、ステップ３６０の判定が満たされず、前述の図３２０に戻って上記同様の手順を繰り返す。一方、例えば吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ以下である場合は、ステップ３７０に進んで、乾燥運転モードに切り替える。

そして、ステップ３８０に進み、供給圧力センサ２９で検出された供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬ以下である否かを判定する。例えば供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬ以下である場合は、ステップ３８０判定が満たされ、前述のステップ３００に戻って、負荷運転モードに切り替える。一方、例えば供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬを超える場合は、ステップ３８０の判定が満たされず、ステップ３９０に進んで、乾燥運転モードの継続時間ｔ２をタイマ３２を用いて演算し、ステップ４００に進み、乾燥運転モードの継続時間ｔ２が予め設定された所定時間ｔａ以上であるか否かを判定する。例えば乾燥運転モードの継続時間ｔ２が所定時間ｔａ未満である場合は、前述のステップ３７０に戻って上記同様の手順を繰り返す。一方、例えば乾燥運転モードの継続時間ｔ２が所定時間ｔａ以上である場合は、ステップ４１０に進んで、休止モードに切り替える。

本実施形態の動作を、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態における動作を説明するためのタイムチャートである。

例えば利用先の圧縮空気の使用量が低減し、負荷運転モード中に供給圧力Ｐｄ１が最高圧力ＰＨに達すると、無負荷運転モードに切り替えられる（前述の図９のステップ３００〜３２０）。そして、例えば供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬまで減少しないまま、無負荷運転モードの継続時間ｔ３が所定時間ｔｕを経過し、さらに吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ以下になると、乾燥運転モードに切り替えられる（前述の図９のステップ３２０〜３７０）。そして、例えば供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬまで減少しないまま、乾燥運転モードの継続時間ｔ２が所定時間ｔａを経過したら、休止モードに切り替えられる（前述の図９のステップ３７０〜４１０）。その後、例えば供給圧力Ｐｄ１が最低圧力ＰＬまで減少すると、負荷運転モードに切り替えられる。

このように本実施形態においては、無負荷運転モードの継続時間ｔ３が所定時間ｔｕを経過したら乾燥運転モードに切り替え、この乾燥運転モードの継続時間ｔ２が所定時間ｔａを経過したら、休止モードに切り替える。すなわち、圧縮機本体１を休止させる前に乾燥運転モードを実行することで、圧縮機本体１の内部を乾燥させることができる。したがって、休止モード中における圧縮機本体１の内部の腐食防止を図ることができる。

また、本実施形態においては、無負荷運転モードの継続時間ｔ３が所定時間ｔｕを経過するとともに、吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ以下となってから乾燥運転モードに切り替えるので、上記第１の実施形態と同様、圧縮性能に及ぼす影響を抑えることができる。

なお、上記第３の実施形態においては、特に説明しなかったが、制御盤３の演算装置３１は、乾燥運転モード中に吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋを超えたか否かを判定し、吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋを超える場合は、無負荷運転モードに切り替えるようにしてもよい。さらに、例えば乾燥運転モードを中断して無負荷運転モードに切り替えた回数が規定の回数に達する場合は、圧縮機ユニットを停止して、操作パネル３４に設けられた液晶画面又は表示灯など（若しくは、遠隔地への信号発信）で警告を発するようにしてもよい。

また、上記第３の実施形態においては、制御盤３の演算装置３１は、無負荷運転モードの継続時間ｔ３が所定時間ｔｕを経過するとともに、吐出圧力センサ２８で検出された吐出圧力Ｐｄが乾燥上限圧力Ｐｋ以下となってから、乾燥運転モードに切り替えるような制御構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば前述の図６に示すように、例えば圧縮機本体１の吐出温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ３５を設けてもよい。そして、制御盤３の演算装置３１は、無負荷運転モードの継続時間ｔ３が所定時間ｔｕを経過するとともに、吐出温度センサ３５で検出された吐出温度Ｔｄが乾燥上限温度Ｔｋ以下となってから、乾燥運転モードに切り替えてもよい。また、乾燥運転モード中に吐出温度Ｔｄが乾燥上限温度Ｔｋを超えたか否かを判定し、吐出圧力Ｔｄが乾燥上限温度Ｔｋを超える場合は、無負荷運転モードに切り替えるようにしてもよい。さらに、例えば乾燥運転モードを中断して無負荷運転モードに切り替えた回数が規定の回数に達する場合は、圧縮機ユニットを停止して、操作パネル３４に設けられた液晶画面又は表示灯など（若しくは、遠隔地への信号発信）で警告を発するようにしてもよい。

なお、上記においては、前述の図１に示すように、水噴射式圧縮機は、１つの放気弁２７Ａを設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図１１に示すように、圧縮空気配管２１における逆止弁２４の上流側で分岐する放気配管２６Ｂを追設し、この放気配管２６Ｂに圧縮空気を放気可能な放気弁２７Ｂを設けてもよい。この放気弁２７Ｂは、吸込み絞り弁６と連動せず、サイレンサ３６を介して放気可能としている。そして、例えば図１２に示すように、制御盤３は、負荷運転モードから無負荷運転モードに切り替える場合に、放気弁２７Ａ，２７Ｂを同時に開放してもよいし、若しくは放気弁２７Ａを開放した後に少し遅らせて放気弁２７Ｂを開放させてもよい。これにより、放気速度を高めることができ、無負荷運転モード時に吐出圧力Ｐｄを速やかに低減して、乾燥運転モードに切り替えることができる。また、例えば図１３に示すように、無負荷運転モード及び乾燥運転モードの場合は、放気弁２７Ａを閉塞状態（及び吸込み絞り弁６を開き状態）としたまま放気弁２７Ｂを開放状態とし、圧縮機ユニットの停止時（又は休止モードの場合）は、放気弁２７Ａ，２７Ｂを共に開放状態としてもよい。なお、この図１３に示すような制御方法では、無負荷運転モード及び乾燥運転モードの場合に吸気圧力ＰＳ＝０．１０ＭＰａ（ａｂｓ）となるので、乾燥上限圧力Ｐｋ＝０．２２ＭＰａ（ａｂｓ）と高めに設定することができる。これにより、乾燥運転モードに切り替えるタイミングを早めることができる。その結果、省エネも図ることができる。

また、上記においては、前述の図１（及び図４）に示すように、セパレータタンク９の２次側に逆止弁２４を設け、この逆止弁１５の上流側で分岐する放気配管２６Ａ（及び２６Ｂ）を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図１４に示すように、セパレータタンク９の１次側に逆止弁１５を設け、逆止弁１５の上流側で分岐する放気配管２６Ａ（及び２６Ｂ）を設けてもよい。これにより、放気弁２７Ａ（及び２７Ｂ）の放気量を低減することができ、無負荷運転モード時に吐出圧力Ｐｄを速やかに低減して、乾燥運転モードに切り替えることができる。その結果、省エネも図ることができる。また、セパレータタンク９の１次側に逆止弁１５を設けた場合は、吸込み絞り弁６を不要とし、放気弁２７A（及び２７B）を開放して大気中に放気させてもよい。

また、上記においては、吐出圧力センサ２８（及び吐出温度センサ３５）は、セパレータタンク９の１次側に設けた場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えばセパレータタンク９の２次側に設けてもよい。また、供給圧力センサ２９は、圧縮機ユニット内に設けた場合を例にとって説明したが、これに限られず、圧縮機ユニット外に設けてもよい。また、圧縮機本体１とセパレータタンク９を接続する吐出配管８を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られず、圧縮機本体１とセパレータタンク９を直接接続するようにしてもよい。また、水クーラ１１は空冷式の場合を例にとって説明したが、これに限られず、水冷式としてもよい。また、放気配管２６Ａ（及び２６Ｂ）には、放気中に含まれる水を捕集する捕集装置を設けてもよい。

また、上記においては、本発明の適用対象として、モータ２の回転数を可変制御する水噴射式空気圧縮機を例にとって説明したが、これに限られず、モータ２の回転数を固定する水噴射式空気圧縮機に適用してもよい。また、本発明の適用対象として、スクリュー形の圧縮機本体１を有する水噴射式空気圧縮機を例にとって説明したが、これに限られず、他の形式の圧縮機本体を有する水噴射式空気圧縮機に適用してもよい。

１圧縮機本体
３制御盤（制御手段）
９セパレータタンク（給水系統）
１０水配管（給水系統）
１１水クーラ（給水系統）
１３水フィルタ（給水系統）
１４給水弁（給水系統）
２６Ａ放気配管
２６Ｂ放気配管
２７Ａ放気弁
２７Ｂ放気弁
２８吐出圧力センサ（圧力検出手段）
３５吐出温度センサ（温度検出手段）

Claims

空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体の作動室に給水可能な給水系統と、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気を放気可能な放気弁とを備えた水噴射式空気圧縮機において、
前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を閉塞して前記圧縮機本体を負荷運転させる負荷運転モード、前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる無負荷運転モード、及び前記圧縮機本体の作動室への給水を停止しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる乾燥運転モードを実行する制御手段と、
前記圧縮機本体の吐出圧力を検出する圧力検出手段とを備え、
前記制御手段は、停止指令に応じて、前記圧力検出手段で検出された吐出圧力が予め設定された所定の閾値以下であるか否かを判定し、吐出圧力が所定の閾値を超える場合は無負荷運転モードを実行し、吐出圧力が所定の閾値以下となってから乾燥運転モードを実行し、その後、圧縮機を停止させることを特徴とする水噴射式空気圧縮機。
空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体の作動室に給水可能な給水系統と、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気を放気可能な放気弁とを備えた水噴射式空気圧縮機において、
前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を閉塞して前記圧縮機本体を負荷運転させる負荷運転モード、前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる無負荷運転モード、及び前記圧縮機本体の作動室への給水を停止しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる乾燥運転モードを実行する制御手段と、
前記圧縮機本体の吐出温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記制御手段は、停止指令に応じて、前記温度検出手段で検出された吐出温度が予め設定された所定の閾値以下であるか否かを判定し、吐出温度が所定の閾値を超える場合は無負荷運転モードを実行し、吐出温度が所定の閾値以下となってから乾燥運転モードを実行し、その後、圧縮機を停止させることを特徴とする水噴射式空気圧縮機。
空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体の作動室に給水可能な給水系統と、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気を放気可能な放気弁とを備えた水噴射式空気圧縮機において、
前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を閉塞して前記圧縮機本体を負荷運転させる負荷運転モード、前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる無負荷運転モード、及び前記圧縮機本体の作動室への給水を停止しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる乾燥運転モードを実行する制御手段と、
前記圧縮機本体の吐出圧力を検出する圧力検出手段とを備え、
前記制御手段は、無負荷運転モードの継続時間が予め設定された第１の所定時間を経過するとともに、前記圧力検出手段で検出された吐出圧力が予め設定された所定の閾値以下となってから、乾燥運転モードに切り替え、この乾燥運転モードの継続時間が予め設定された第２の所定時間を経過したら、圧縮機本体を休止させることを特徴とする水噴射式空気圧縮機。
請求項３記載の水噴射式空気圧縮機において、
前記制御手段は、乾燥運転モード中に前記圧力検出手段で検出された吐出圧力が前記の所定の閾値を超える場合は無負荷運転モードに切り替えることを特徴とする水噴射式空気圧縮機。
空気を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体の作動室に給水可能な給水系統と、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気を放気可能な放気弁とを備えた水噴射式空気圧縮機において、
前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を閉塞して前記圧縮機本体を負荷運転させる負荷運転モード、前記圧縮機本体の作動室に給水しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる無負荷運転モード、及び前記圧縮機本体の作動室への給水を停止しつつ前記放気弁を開放して前記圧縮機本体を無負荷運転させる乾燥運転モードを実行する制御手段と、
前記圧縮機本体の吐出温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記制御手段は、無負荷運転モードの継続時間が予め設定された第１の所定時間を経過するとともに、前記温度検出手段で検出された吐出温度が予め設定された所定の閾値以下となってから、乾燥運転モードに切り替え、この乾燥運転モードの継続時間が予め設定された第２の所定時間を経過したら、圧縮機本体を休止させることを特徴とする水噴射式空気圧縮機。
請求項５記載の水噴射式空気圧縮機において、
前記制御手段は、乾燥運転モード中に前記温度検出手段で検出された吐出温度が前記の所定の閾値を超える場合は無負荷運転モードに切り替えることを特徴とする水噴射式空気圧縮機。