水噴射式圧縮機
【課題】圧縮機内部の水を確実に排出して凍結防止を図ると共に、凍結防止のための消費電力の増加を抑制する。
【解決手段】水噴射式圧縮機は、吸込弁６からの空気を圧縮すると共に水が供給される圧縮機本体２、水分離器８、吐出系統９、水分離器内の水を前記圧縮機本体へ送水する送水系統１０、水分離器からの水を冷却する水クーラ１１、送水系統の水を外部に排出する排水配管１９、この排水配管に設けられた排水弁２０、吐出系統の圧縮空気を放気する放気系統２５などを備えている。また、送水系統における水流の有無を検出する水流検出手段３１と、前記排水弁を開閉して送水系統の排水運転を行わせる制御手段４を備える。この制御手段は、排水運転開始時には、排水弁を開き、放気系統から放気して吸込弁を閉じる無負荷運転をしながら排水させ、排水運転終了時には、水流検出手段からの信号に基づいて排水運転を終了させる。
【解決手段】水噴射式圧縮機は、吸込弁６からの空気を圧縮すると共に水が供給される圧縮機本体２、水分離器８、吐出系統９、水分離器内の水を前記圧縮機本体へ送水する送水系統１０、水分離器からの水を冷却する水クーラ１１、送水系統の水を外部に排出する排水配管１９、この排水配管に設けられた排水弁２０、吐出系統の圧縮空気を放気する放気系統２５などを備えている。また、送水系統における水流の有無を検出する水流検出手段３１と、前記排水弁を開閉して送水系統の排水運転を行わせる制御手段４を備える。この制御手段は、排水運転開始時には、排水弁を開き、放気系統から放気して吸込弁を閉じる無負荷運転をしながら排水させ、排水運転終了時には、水流検出手段からの信号に基づいて排水運転を終了させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機本体内部に水を噴射する水噴射式圧縮機に係り、特に水の凍結を防止するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機本体内部の圧縮作用空間に水を噴射して圧縮作用空間内の密封と冷却作用を行うようにした水噴射式圧縮機（水潤滑式圧縮機ともいう）が知られており、このような水噴射式圧縮機では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という特徴がある。
【０００３】
この種従来技術としては特開２００９−１６７８７４号公報（特許文献１）や特開２００９−１８５６６０号公報（特許文献２）に記載のものがある。
前記特許文献１のものには、電熱ヒータやファンを用いることなく、圧縮気体の供給先で圧縮気体の需要が少ないとき、若しくは無いときに、前記圧縮機の水系統から水を抜き取ることにより、気温が低下し、前記水噴射式圧縮機内部の水が凍結する恐れがある場合でも、凍結防止できるようにした水噴射式の圧縮機が提案されている。
【０００４】
上記特許文献２のものには、圧縮気体の供給先で圧縮気体の需要が少ないとき、若しくは無いときには、圧縮機の圧縮空気出口から空気を出すことなしに水循環ラインの水を循環させることで、ヒータなどを使用することなく、水循環ラインの凍結を防止するようにした水噴射式の圧縮機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６７８７４号公報
【特許文献２】特開２００９−１８５６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１のものでは、水系統中に存在する水量が多い場合には、水が抜け切らない可能性があり、少なくとも水クーラから確実に水を抜き取るため、水を排水するための排水開閉弁を０．５ＭＰａ以上とならない限り開弁しない保圧逆止弁で構成して、特に水の凍結の影響を受け易い水クーラから確実に水を抜き取ることができるようにしている。
【０００７】
この特許文献１のものでは、排水せずに圧縮機本体が圧縮空気を吐出する通常の運転を行う際も、吐出圧力は０．５ＭＰａ以上となってしまう。しかし、圧縮空気の需要先からは、圧縮機の消費電力をできるだけ低減したいという要望もあり、そのためには圧縮機の吐出圧力を更に低く設定する必要があるが、凍結防止を優先すると圧縮機の消費電力低減が困難になるという課題がある。
【０００８】
また、前記排水開閉弁を０．５ＭＰａ以上で開弁するようにして水クーラからの水はほぼ確実に排出できるようにしても、水分離器（水タンク）など圧縮機の水系統全体から十分に水を抜き取ることは困難であり、圧縮機全体の十分な凍結防止は困難であるという課題もある。
【０００９】
上記特許文献２のものは、水を循環させることで、水循環ラインの凍結を防止するものであるため、気温が設定値よりも低い状態が続く限り、圧縮機本体を運転し続けて水を循環させなければならず、長時間にわたり電力を消費してしまうという課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、確実に圧縮機内部の水を排出して凍結防止を図ることができると共に、圧縮機の凍結防止のための消費電力の増加を抑制することも可能な水噴射式圧縮機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため本発明は、吸込弁を有する吸込系統から吸入された空気を圧縮すると共に圧縮作用空間に水が供給される圧縮機本体と、前記圧縮機本体から吐出される圧縮空気と水を分離する水分離器と、該水分離器からの圧縮空気が流れる吐出配管を備える吐出系統と、前記水分離器内の水を前記圧縮機本体へ送水した後再び前記水分離器に戻るように循環させる送水系統と、この送水系統を構成する送水配管の途中に設けられ前記水分離器からの水を冷却するための水クーラと、前記送水系統の水を外部に排出するための排水系統と、この排水系統を構成する排水配管に設けられた排水弁と、前記吐出系統の圧縮空気を放気するための放気系統を備えた水噴射式圧縮機において、前記送水系統における水流の有無を検出するための水流検出手段と、前記排水配管の排水弁を開閉して前記送水系統の水を抜く排水運転を行わせるように制御する制御手段を備え、前記制御手段は、排水運転開始時には、前記排水配管の排水弁を開き、前記放気系統から放気すると共に前記吸込弁を閉じて前記圧縮機本体を無負荷運転しながら排水するように制御し、排水運転終了時には、前記水流検出手段からの信号に基づいて排水運転を終了させるように制御することを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記送水系統を構成する前記送水配管における前記水クーラの下流側には、前記水から不純物を除去するための水フィルタと、圧縮機本体への給水を制御する本体給水弁を備えていることが好ましい。
【００１３】
また、前記水分離器と前記水クーラ間の前記送水配管に設けられた送水弁と、前記送水弁と前記水クーラ間の前記送水配管と前記吐出系統の吐出配管とを接続するバイパス配管と、このバイパス配管に設けられたバイパス弁とを備え、前記制御手段は、前記排水運転を行う場合、前記送水弁を閉じると共に前記バイパス弁を開くように制御しても良い。
【００１４】
前記水流検出手段を、前記送水系統に設けられた流量センサで構成し、排水運転中に前記流量センサが水流なしを検出すると、前記制御手段は前記圧縮機本体の運転を停止させて前記排水運転を終了させるように構成すると良い。
【００１５】
或いは、前記水流検出手段に代えて、前記吐出系統上に設けられた吐出温度検出手段を備え、排水運転中に前記吐出温度検出手段が、圧縮機本体から吐出される圧縮空気の温度が予め設定された温度以上となったことを検出すると、前記制御手段は前記圧縮機本体の運転を停止させて前記排水運転を終了させるようにしても良い。
【００１６】
外気の温度を検出する外気温度検出手段を備え、前記圧縮機本体が停止した運転待機状態或いは圧縮機が停止している状態のときに、前記外気温度検出手段により検出された温度が予め設定された温度以下となった場合、前記制御手段は自動的に前記排水運転を開始するように制御しても良い。
【００１７】
前記圧縮機本体が運転状態或いは運転待機状態にあるときに、外部からの圧縮機停止指令が入力された場合、前記制御手段は、前記排水運転を実施し、この排水運転が終了した後に圧縮機を停止させるように制御しても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、確実に圧縮機内部の水を排出して凍結防止を図ることができると共に、圧縮機の凍結防止のための消費電力の増加を抑制することも可能な水噴射式圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１の水噴射式圧縮機を説明する系統図である。
【図２】本発明の実施例２の水噴射式圧縮機を説明する系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の水噴射式圧縮機の具体的実施例を図面に基づき説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の実施例１の水噴射式圧縮機を説明する系統図である。
図１において、１は水噴射式の圧縮機であり、この実施例では雄雌一対のスクリュロータをもつスクリュ圧縮機で構成され、空気を圧縮するように構成されている。
【００２２】
即ち、前記圧縮機１は、圧縮機本体２、圧縮機本体２を駆動するモータ３、圧縮機１全体を制御する制御盤（制御手段）４などにより構成されている。前記圧縮機本体２は、回転可能に支持された雄雌一対のスクリュロータ５を有し、このスクリュロータ５は前記モータ３によって回転駆動されることで、空気を吸込み、圧縮して吐出するようになっている。なお、前記雄雌一対のスクリュロータ５はタイミングギア３６により互いに微小な隙間を形成して回転されるようになっている。このような水噴射式圧縮機では、圧縮機本体内部の前記スクリュロータ５で形成された圧縮作用空間に水を噴射し、この圧縮作用空間内の密封（シール）と、空気の圧縮熱によるスクリュロータ５の焼き付き防止のための冷却作用や潤滑作用などをさせている。
【００２３】
前記圧縮機本体２の吸込側の吸込系統には、吸込弁６及び吸込みフィルタ７が設けられている。また、前記圧縮機本体２の吐出側には、水分離器８が設けられている。この水分離器８は、圧縮機本体２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ものである。
【００２４】
前記水分離器８で分離された水は、該水分離器８の下部に一旦貯留された後、吐出圧力の圧縮空気により、送水系統を構成する送水配管１０を通って水クーラ１１に送られて冷却され、該水クーラ１１で冷却された水は、その後水フィルタ１３に送られ、ここで不純物が除去された後、圧縮機本体２内部に噴射されるように構成されている。前記水クーラ１１では、冷却ファン１２からの冷却風により水分離機８からの水が冷却される。なお、水フィルタ１３の下流側には本体給水弁１４が設けられている。
【００２５】
１５は、前記水分離器８内に貯留された水量が減少した場合に、水を外部から補給するための外部給水配管であり、更にこの外部給水配管１５から分岐して外部給水配管１６が設けられている。前記外部給水配管１５の前記外部給水配管１６との分岐部よりも下流側には外部給水弁１７が設けられ、また前記外部給水配管１６にも外部給水弁１８が設けられている。外部給水配管１５は、圧縮機本体２の運転中に水分離器８に貯留された水量が減少した場合に、圧縮機本体２の吸込側から外部の水を補給する配管、外部給水配管１６は、停止時に前記送水配管１０の前記水クーラ１１と前記水フィルタ１３との間に外部から水を補給する配管である。
【００２６】
１９は、前記水分離器８などの送水系統の水を圧縮機１の外部に排出するための排水系統を構成する排水配管で、この排水配管１９には排水弁２０が設けられ、更に手動排水用として、排水配管１９から分岐する排水配管１９ａと、この排水配管１９ａに備えられた手動排水弁２１ａが設けられている。また、この排水配管１９ａの前記手動排水弁２１ａの下流側と前記水フィルタ１３とを接続する排水配管１９ｂも設けられており、この排水配管１９ｂにも手動排水弁２１ｂが備えられている。
【００２７】
圧縮機本体２から吐出され、水分離器８で水を分離された圧縮空気は、吐出系統を構成する吐出配管９を介してドライヤ２２に送られ、このドライヤ２２で除湿された後、需要先に供給されるように構成されている。前記吐出配管９には、吐出方向にのみ圧縮空気が流れ且つ保圧機能を有するように逆止弁２３及び保圧弁２４が設けられている。本実施例では前記逆止弁２３と保圧弁２４を別々に設けるようにしたが、逆止弁と保圧弁の両方の機能をもった１つの弁（保圧逆止弁）で構成するようにしても良い。
【００２８】
２５は、前記吐出配管９の前記逆止弁２３上流側から分岐し、吐出配管９内の圧縮空気を大気側に放気するための放気系統を構成する放気配管で、この放気配管２５には放気弁２６が設けられている。なお、放気弁２６と、圧縮機本体２の吸込側（吸込系統）に設けられている前記吸込弁６とは連動して動作するように構成されており、前記放気弁２６が閉状態の場合、前記吸込弁６は開状態となり、前記放気弁２６が開状態になると前記吸込弁６は閉状態となる。
【００２９】
前記ドライヤ２２には、圧縮空気から除湿されて残留しているドレンを排出するためのドレン排出配管２２ａが設けられており、このドレン排出配管２２ａにはドレン排出弁２２ｂが備えられている。
【００３０】
前記吐出配管９には、圧縮機本体２から吐出される圧縮空気の吐出圧力を検出するための吐出圧力センサ２７が設けられており、またこの吐出配管９における前記ドライヤ２２と前記保圧弁２４の間には、需要先への圧縮空気の供給圧力を検出するための供給圧力センサ２８が設けられている。なお、２９は圧縮機１の外気温度を検出するための外気温度センサ、３０は圧縮機から吐出される圧縮空気の温度を検出するための吐出温度センサであり、更に本実施例では、前記送水配管１０における前記本体給水弁１４下流側に該送水配管１０内の水流の有無（流れる水の流量でも良い）を検出するための流量センサ（水流検出手段）３１が設けられ、前記水分離器８には該水分離器８内に溜められている水の水位を検出する水位センサ３２が設けられている。
【００３１】
前記制御盤４は、インバータ４ａを備えており、このインバータ４ａの出力周波数を変化させることで、前記モータ３の回転速度を制御することができる。上記各センサ２７〜３２からの検出信号に基づいて、前記制御盤４は圧縮機１全体の制御、即ち前述したモータ３、冷却ファン１２、本体給水弁１４、外部給水弁１７，１８、排水弁２０、ドレン排出弁２２ｂ、放気弁２６などの制御を行うように構成されている。また、前記制御盤４は操作パネル４ｂを備えており、操作者は前記操作パネル４ｂを通して圧縮機１の運転指令や停止指令などを入力することができるようになっている。
【００３２】
前記水位センサ３２は水分離器８内に貯留されている水の水位を検出して、その検出信号を前記制御盤４に送るが、圧縮機本体２が運転中（負荷運転或いは無負荷運転中）のときに、前記水位センサ３２で検出された水位が予め設定された下限水位以下の場合には、前記制御盤４は前記外部給水弁１７を開いて外部の給水口からの水を圧縮機本体２の吸込側に補給する。これによって水分離器８内の水位が予め設定された中間水位に戻れば、前記外部給水弁１７を閉じる制御を行う。また、前記制御盤４は、前記水分離器８内の水位が予め設定された上限水位以上となった場合には、前記排水配管１９に設けられている排水弁２０を開いて排水し、水位が前記中間水位に戻れば、排水弁２０を閉じるように制御する。
【００３３】
前記圧縮機本体２が停止時に、圧縮機１内の水を交換したい場合、操作者が前記制御盤４を操作して、前記排水弁２０を開くと、前記水分離器８内の水位が低下する。そして、前記水位センサ３２が下限水位を検出すると、前記排水弁２０は閉じられ、前記外部給水弁１８が開いて、前記本体給水弁１４より上流の前記送水配管１０及び前記水クーラ１１を介して前記水分離器８へ給水する。その後、水位センサ３２が予め設定された上限水位を検出すると前記外部給水弁１８が閉じて、水の交換を完了させる。
【００３４】
前記制御盤４から圧縮機１の運転指令を入力すると、前記モータ３が駆動され、圧縮機本体２のスクリュロータ５の回転が開始される。このとき、前記放気弁２６は閉状態、前記吸込弁６は開状態となり、空気が吸込フィルタ７及び吸込弁６を介して圧縮機本体２に吸入され、圧縮された後、圧縮空気が吐出される負荷運転が行なわれる。また、これと同時に、送水配管１０の前記本体給水弁１４も開状態に制御され、水が圧縮機本体２内部に噴射される。圧縮機本体２から吐出された圧縮空気は噴射された水と共に前記水分離器８に流入して、水は圧縮空気から遠心分離されて水分離器８内に貯留される。水が分離された圧縮空気は吐出配管９を介して逆止弁２３を通り、前記保圧弁２４に達し、この保圧弁２４の設定圧力、例えば０．５ＭＰａ以上であればドライヤ２２側に流出して圧縮空気内に残留している水分を更に除去された後、需要先に供給される。なお、前記保圧弁２４の設定圧力は、０．５ＭＰａ或いはそれ以上には限定されず、例えば圧縮機の消費電力をできるだけ低減したい場合には、例えば０．４ＭＰａなど０．５ＭＰａ以下に設定することも可能である。
【００３５】
需要先での圧縮空気の需要が少なくなった場合、或いは全く需要がなくなった場合、前記保圧弁２４下流側の供給圧力は次第に上昇し、前記供給圧力センサ２８が予め設定された設定圧力よりも高い供給圧力を検出すると、前記制御盤４は、前記放気弁２６を開き、同時に前記吸込弁６を閉状態にし、更に前記モータ３の回転速度も低下させて、圧縮機本体２の無負荷運転を行う。これによって、消費電力を少なく抑えることができる。なお、この無負荷運転時の場合にも、前記本体給水弁１４は開状態のままに保持され、圧縮機本体２への給水は継続されている。また、この無負荷運転時には吐出配管９内の圧縮空気の圧力は前記保圧弁２４の設定圧力（例えば０．５ＭＰａ）以下となるため、圧縮空気は保圧弁２４下流の需要先側に吐出されない。
【００３６】
この無負荷運転状態が予め設定された時間（例えば、３分）継続されると、前記制御盤４は圧縮機本体２の運転を停止し、前記圧縮機本体２は運転待機状態となる。この運転待機状態になると、前記本体給水弁１４は閉じられ、圧縮機本体２への給水は行われない。
【００３７】
前記圧縮機本体２が前述した負荷運転や無負荷運転を行っている場合には、空気の圧縮熱によって圧縮機１内の送水系統（水分離器８内の水を送水配管１０を介して圧縮機本体２に送水した後再び前記水分離器８に戻るように構成された系統）の水は温められているため、圧縮機１内の水系統の水の凍結の虞はない。しかし、前述した運転待機状態で圧縮機本体２が停止している場合や圧縮機を完全に停止させている場合には、外気温度が低下して０℃付近となると、圧縮機１内部の水が凍結する虞がある。
【００３８】
本実施例では、操作者が、圧縮機１内部の水が凍結する虞があると判断した場合に、制御盤４の操作パネル４ｂから排水運転指令を入力すると、制御盤４は、前記排水弁２０を開状態にすると共に、圧縮機本体２を無負荷運転させて排水運転を行わせる。これにより、圧縮空気の圧力で、速やかに圧縮機１内部の水を排出することができる。このとき、本体給水弁１４も開状態とされ、圧縮機本体２内部に給水することで、圧縮熱によるスクリュロータ５の焼き付きを防止する。また、必要に応じて、操作者は、前記手動排水弁２１ａ，２１ｂも開いて排水配管１９ａ，１９ｂからも排水する。
【００３９】
上述した無負荷運転時の吐出圧力は、インバータ４ａによる回転速度低減時で、例えば約０．２０ＭＰａ程度となるが、水分離器８よりも高所に配置された水クーラ１１までの水頭分として約０．０２ＭＰａ、送水配管１０や、水クーラ１１、水フィルタ１３の圧力損失分として約０．０５ＭＰaを差し引いても、送水系統に残留している水を排水するのに十分な圧力が得られる。もし、配管に部分的に水が滞留しやすい箇所（例えば、組立時のバラつきによる立ち下り勾配がついた箇所など）が存在しても、前記無負荷運転時の吐出圧力で確実に排水することができる。
【００４０】
排水が進み、前記水分離器８内の水が無くなると、最後に水クーラ１１に残留する水が圧縮機本体２内に送水されて、水分離器８及び排水配管１９を経由して排水され、最終的には、水クーラ１１に残留していた水も無くなる。その結果、送水配管１０を流れる水はなくなり、前記流量センサ３１からは流量ゼロ（水流なし）の検出信号が制御盤４に送られる。流量センサ３１で流量ゼロが検出されれば排水完了であるため、制御盤４は圧縮機本体２の無負荷運転を停止して前述した運転待機状態に戻る。或いは、圧縮機１を停止させていた場合には再び停止状態に戻る。
【００４１】
上記排水運転の間、前記ドレン排出弁２２ｂも開放することにより、ドライヤ２２内に残留していたドレンも排出することができ、ドレン凍結によるドライヤ２２の破損も防止できる。
なお、上記排水運転の間、前記水位センサ３２は下限水位を検出するが、前記制御盤４は、排水運転時に水位センサ３２が下限水位を検出しても、前記外部給水弁１７を開かず、閉状態を保って給水が行なわれないように制御する。
【００４２】
また、前記圧縮機本体が運転状態或いは運転待機状態にあるときに、外部からの圧縮機の停止指令が入力されたような場合、単に圧縮機を停止させるのではなく、停止させる前に前記制御盤４は、前述した排水運転を実施し、この排水運転が終了した後に圧縮機を停止させるように制御する構成とすることもできる。このようにすれば、圧縮機１の停止時（完全停止時）にはその都度排水運転を実施するから、凍結防止を図れるだけでなく、次に運転する際に送水系統の水として常に新鮮な水を補給できるから、送水系統の故障などを未然に防止できる効果も得られる。
【００４３】
以上説明したように、本実施例によれば、水分離器８内に貯留された水を排出するための排水配管１９を有する排水系統と、この排水配管１９を開閉する排水弁２０を設けると共に、圧縮機本体に水を噴射するための送水系統の送水配管１０に水流の有無を検出可能な水流検出手段３１を備え、排水運転時には前記排水弁２０を開き、放気弁２６を開状態、吸込弁６を閉状態として無負荷運転を行うように構成しているので、圧縮機本体２を無負荷運転しながら前記送水系統の排水運転を行うことができ、送水系統内の水を確実に排水できる。また、前記水流検出手段３１が水流なし（流量ゼロ）を検出することで前記圧縮機本体２の無負荷運転を停止させることができるから、長時間圧縮機を運転させる必要がなく、排水運転のための動力を必要最小限に抑えることができ、消費電力を抑制できる。従って、確実に圧縮機内部の水を排出して凍結防止を図ることができると共に、圧縮機の凍結防止のための消費電力の増加も抑制可能な水噴射式圧縮機を得ることができる。
【実施例２】
【００４４】
図２は本発明の実施例２の水噴射式圧縮機を説明する系統図である。この図２において、上記図１と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示しており、同一部分については説明を省略する。
【００４５】
この実施例２のものが上記実施例１と異なる部分を説明する。この実施例２では、水分離器８と水クーラ１１の間の送水配管１０に該送水配管を開閉する送水弁３３が設けられている。また、前記送水弁３３と前記水クーラ１１との間の送水配管１０と、逆止弁２３及び保圧弁２４よりも上流側の吐出配管９とを接続するようにバイパス配管３５が設けられ、更にこのバイパス配管３５には該バイパス配管を開閉するバイパス弁３４が設けられている。
【００４６】
本実施例では、前記実施例１に対し、上記の構成が更に備えられており、これにより排水運転時には、前記送水弁３３を閉じ、前記バイパス弁３４を開くことで、水分離器８内に貯留されている水は、前記水クーラ１１に送られること無く、排水配管１９から排水される。また、吐出圧力は、前記吐出配管９から前記バイパス配管３５及び前記送水配管１０経由して、前記水クーラ１１に作用するため、水クーラ１１に残留している水も圧縮機本体２に送水された後、水分離器８内に落ちて排水される。
【００４７】
従って、本実施例によれば、上記実施例１の効果に加え、水分離器８に貯留されていた水が水クーラ１１に送水されない分、更に迅速に圧縮機１内の送水系統の排水が可能となり、排水運転時間を短縮できると共に、排水運転のための消費電力も更に低減することができる。
【００４８】
上記実施例１または実施例２においては、無負荷運転が設定時間経過して圧縮機本体が停止した運転待機状態や、圧縮機が停止した状態のときに、操作者が凍結の虞があると判断した場合に、操作者が操作盤４を操作することで排水運転を開始する例について述べたが、これに加え次の機能を備える構成としても良い。即ち、圧縮機１が運転待機状態の場合や、圧縮機が停止した状態のときに、前記外気温度センサ２９が、圧縮機１周辺の外気温度を検出して、外気温度が予め設定された温度（例えば、０℃付近）よりも低くなった場合に、自動的に排水運転を開始するように制御盤４を構成しても良い。
【００４９】
排水運転終了後、圧縮空気の需要が出て、圧縮機本体２が負荷運転される場合には、水分離器８内に水は貯留されていないが、操作盤４は水位センサ３２からの信号を受けて、給水口から外部給水配管１６を介して圧縮機本体２内に水を供給することができる。
【００５０】
また、圧縮機１の排水運転をすることなく、長時間或いは長期間完全停止させている場合で、外気温度が０℃付近まで低下して凍結の可能性が出てきたときなどにも、操作者はいつでも排水運転を実施することは可能である。
【００５１】
なお、上記各実施例においては、排水運転による排水完了を、前記流量センサ３１による水流検出手段で構成し、流量ゼロ（水流なし）を検出することで判断するようにしているが、これに代えて次のように構成しても良い。即ち、排水運転のために、圧縮機本体２の無負荷運転を行うと、排水完了により圧縮機本体２に給水されなくなるため、圧縮空気が冷却されず、このため圧縮空気の吐出温度が上昇する。従って、前記吐出温度センサ３０で検出した吐出温度が予め設定された温度よりも高くなった場合に、排水が完了したと判断して圧縮機本体２の運転を停止させるように構成しても良い。このように水流検出手段の代わりに吐出温度センサ３０を使用すれば、前記流量センサ３１を設けることなく既存の吐出温度センサを使用して排水完了を検出することができ、安価に製作できると共に、ほぼ同様の作用、効果も得られる。
【００５２】
なお、吐出温度センサ３０で前記流量センサ３１を代用した場合、水を供給しないで運転（ドライ運転）される時間が数秒間生じるが、本実施例では雄雌一対のスクリュロータ５がタイミングギア３６により微小な隙間を形成して噛み合う構成としているため、一般にはロータが焼き付くことはない。
【符号の説明】
【００５３】
１：圧縮機、
２：圧縮機本体、
３：モータ、
４：制御盤（制御手段）、４ａ：インバータ、４ｂ：操作パネル、
５：スクリュロータ、
６：吸込弁（吸込系統）、７：吸込フィルタ、
８：吐出配管（吐出系統）、
９：水分離器、
１０：送水配管（送水系統）、
１１：水クーラ、１２：冷却ファン、
１３：水フィルタ、１４：本体給水弁、
１５，１６：外部給水配管、１７，１８：外部給水弁、
１９，１９ａ，１９ｂ：排水配管（排水系統）、
２０：排水弁、２１ａ，２１ｂ：手動排水弁、
２２ａ：ドレン排出配管、２２ｂ：ドレン排出弁、
２３：逆止弁、
２４：保圧弁、
２５：放気配管（放気系統）、２６：放気弁、
２７：吐出圧力センサ、２８：供給圧力センサ、
２９：外気温度センサ（外気温度検出手段）、
３０：吐出温度センサ（吐出温度検出手段）、
３１：流量センサ（水流検出手段）、
３２：水位センサ、
３３：送水弁、
３４：バイパス弁、３５：バイパス配管、
３６：タイミングギア。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機本体内部に水を噴射する水噴射式圧縮機に係り、特に水の凍結を防止するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機本体内部の圧縮作用空間に水を噴射して圧縮作用空間内の密封と冷却作用を行うようにした水噴射式圧縮機（水潤滑式圧縮機ともいう）が知られており、このような水噴射式圧縮機では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という特徴がある。
【０００３】
この種従来技術としては特開２００９−１６７８７４号公報（特許文献１）や特開２００９−１８５６６０号公報（特許文献２）に記載のものがある。
前記特許文献１のものには、電熱ヒータやファンを用いることなく、圧縮気体の供給先で圧縮気体の需要が少ないとき、若しくは無いときに、前記圧縮機の水系統から水を抜き取ることにより、気温が低下し、前記水噴射式圧縮機内部の水が凍結する恐れがある場合でも、凍結防止できるようにした水噴射式の圧縮機が提案されている。
【０００４】
上記特許文献２のものには、圧縮気体の供給先で圧縮気体の需要が少ないとき、若しくは無いときには、圧縮機の圧縮空気出口から空気を出すことなしに水循環ラインの水を循環させることで、ヒータなどを使用することなく、水循環ラインの凍結を防止するようにした水噴射式の圧縮機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６７８７４号公報
【特許文献２】特開２００９−１８５６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１のものでは、水系統中に存在する水量が多い場合には、水が抜け切らない可能性があり、少なくとも水クーラから確実に水を抜き取るため、水を排水するための排水開閉弁を０．５ＭＰａ以上とならない限り開弁しない保圧逆止弁で構成して、特に水の凍結の影響を受け易い水クーラから確実に水を抜き取ることができるようにしている。
【０００７】
この特許文献１のものでは、排水せずに圧縮機本体が圧縮空気を吐出する通常の運転を行う際も、吐出圧力は０．５ＭＰａ以上となってしまう。しかし、圧縮空気の需要先からは、圧縮機の消費電力をできるだけ低減したいという要望もあり、そのためには圧縮機の吐出圧力を更に低く設定する必要があるが、凍結防止を優先すると圧縮機の消費電力低減が困難になるという課題がある。
【０００８】
また、前記排水開閉弁を０．５ＭＰａ以上で開弁するようにして水クーラからの水はほぼ確実に排出できるようにしても、水分離器（水タンク）など圧縮機の水系統全体から十分に水を抜き取ることは困難であり、圧縮機全体の十分な凍結防止は困難であるという課題もある。
【０００９】
上記特許文献２のものは、水を循環させることで、水循環ラインの凍結を防止するものであるため、気温が設定値よりも低い状態が続く限り、圧縮機本体を運転し続けて水を循環させなければならず、長時間にわたり電力を消費してしまうという課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、確実に圧縮機内部の水を排出して凍結防止を図ることができると共に、圧縮機の凍結防止のための消費電力の増加を抑制することも可能な水噴射式圧縮機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため本発明は、吸込弁を有する吸込系統から吸入された空気を圧縮すると共に圧縮作用空間に水が供給される圧縮機本体と、前記圧縮機本体から吐出される圧縮空気と水を分離する水分離器と、該水分離器からの圧縮空気が流れる吐出配管を備える吐出系統と、前記水分離器内の水を前記圧縮機本体へ送水した後再び前記水分離器に戻るように循環させる送水系統と、この送水系統を構成する送水配管の途中に設けられ前記水分離器からの水を冷却するための水クーラと、前記送水系統の水を外部に排出するための排水系統と、この排水系統を構成する排水配管に設けられた排水弁と、前記吐出系統の圧縮空気を放気するための放気系統を備えた水噴射式圧縮機において、前記送水系統における水流の有無を検出するための水流検出手段と、前記排水配管の排水弁を開閉して前記送水系統の水を抜く排水運転を行わせるように制御する制御手段を備え、前記制御手段は、排水運転開始時には、前記排水配管の排水弁を開き、前記放気系統から放気すると共に前記吸込弁を閉じて前記圧縮機本体を無負荷運転しながら排水するように制御し、排水運転終了時には、前記水流検出手段からの信号に基づいて排水運転を終了させるように制御することを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記送水系統を構成する前記送水配管における前記水クーラの下流側には、前記水から不純物を除去するための水フィルタと、圧縮機本体への給水を制御する本体給水弁を備えていることが好ましい。
【００１３】
また、前記水分離器と前記水クーラ間の前記送水配管に設けられた送水弁と、前記送水弁と前記水クーラ間の前記送水配管と前記吐出系統の吐出配管とを接続するバイパス配管と、このバイパス配管に設けられたバイパス弁とを備え、前記制御手段は、前記排水運転を行う場合、前記送水弁を閉じると共に前記バイパス弁を開くように制御しても良い。
【００１４】
前記水流検出手段を、前記送水系統に設けられた流量センサで構成し、排水運転中に前記流量センサが水流なしを検出すると、前記制御手段は前記圧縮機本体の運転を停止させて前記排水運転を終了させるように構成すると良い。
【００１５】
或いは、前記水流検出手段に代えて、前記吐出系統上に設けられた吐出温度検出手段を備え、排水運転中に前記吐出温度検出手段が、圧縮機本体から吐出される圧縮空気の温度が予め設定された温度以上となったことを検出すると、前記制御手段は前記圧縮機本体の運転を停止させて前記排水運転を終了させるようにしても良い。
【００１６】
外気の温度を検出する外気温度検出手段を備え、前記圧縮機本体が停止した運転待機状態或いは圧縮機が停止している状態のときに、前記外気温度検出手段により検出された温度が予め設定された温度以下となった場合、前記制御手段は自動的に前記排水運転を開始するように制御しても良い。
【００１７】
前記圧縮機本体が運転状態或いは運転待機状態にあるときに、外部からの圧縮機停止指令が入力された場合、前記制御手段は、前記排水運転を実施し、この排水運転が終了した後に圧縮機を停止させるように制御しても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、確実に圧縮機内部の水を排出して凍結防止を図ることができると共に、圧縮機の凍結防止のための消費電力の増加を抑制することも可能な水噴射式圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１の水噴射式圧縮機を説明する系統図である。
【図２】本発明の実施例２の水噴射式圧縮機を説明する系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の水噴射式圧縮機の具体的実施例を図面に基づき説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の実施例１の水噴射式圧縮機を説明する系統図である。
図１において、１は水噴射式の圧縮機であり、この実施例では雄雌一対のスクリュロータをもつスクリュ圧縮機で構成され、空気を圧縮するように構成されている。
【００２２】
即ち、前記圧縮機１は、圧縮機本体２、圧縮機本体２を駆動するモータ３、圧縮機１全体を制御する制御盤（制御手段）４などにより構成されている。前記圧縮機本体２は、回転可能に支持された雄雌一対のスクリュロータ５を有し、このスクリュロータ５は前記モータ３によって回転駆動されることで、空気を吸込み、圧縮して吐出するようになっている。なお、前記雄雌一対のスクリュロータ５はタイミングギア３６により互いに微小な隙間を形成して回転されるようになっている。このような水噴射式圧縮機では、圧縮機本体内部の前記スクリュロータ５で形成された圧縮作用空間に水を噴射し、この圧縮作用空間内の密封（シール）と、空気の圧縮熱によるスクリュロータ５の焼き付き防止のための冷却作用や潤滑作用などをさせている。
【００２３】
前記圧縮機本体２の吸込側の吸込系統には、吸込弁６及び吸込みフィルタ７が設けられている。また、前記圧縮機本体２の吐出側には、水分離器８が設けられている。この水分離器８は、圧縮機本体２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ものである。
【００２４】
前記水分離器８で分離された水は、該水分離器８の下部に一旦貯留された後、吐出圧力の圧縮空気により、送水系統を構成する送水配管１０を通って水クーラ１１に送られて冷却され、該水クーラ１１で冷却された水は、その後水フィルタ１３に送られ、ここで不純物が除去された後、圧縮機本体２内部に噴射されるように構成されている。前記水クーラ１１では、冷却ファン１２からの冷却風により水分離機８からの水が冷却される。なお、水フィルタ１３の下流側には本体給水弁１４が設けられている。
【００２５】
１５は、前記水分離器８内に貯留された水量が減少した場合に、水を外部から補給するための外部給水配管であり、更にこの外部給水配管１５から分岐して外部給水配管１６が設けられている。前記外部給水配管１５の前記外部給水配管１６との分岐部よりも下流側には外部給水弁１７が設けられ、また前記外部給水配管１６にも外部給水弁１８が設けられている。外部給水配管１５は、圧縮機本体２の運転中に水分離器８に貯留された水量が減少した場合に、圧縮機本体２の吸込側から外部の水を補給する配管、外部給水配管１６は、停止時に前記送水配管１０の前記水クーラ１１と前記水フィルタ１３との間に外部から水を補給する配管である。
【００２６】
１９は、前記水分離器８などの送水系統の水を圧縮機１の外部に排出するための排水系統を構成する排水配管で、この排水配管１９には排水弁２０が設けられ、更に手動排水用として、排水配管１９から分岐する排水配管１９ａと、この排水配管１９ａに備えられた手動排水弁２１ａが設けられている。また、この排水配管１９ａの前記手動排水弁２１ａの下流側と前記水フィルタ１３とを接続する排水配管１９ｂも設けられており、この排水配管１９ｂにも手動排水弁２１ｂが備えられている。
【００２７】
圧縮機本体２から吐出され、水分離器８で水を分離された圧縮空気は、吐出系統を構成する吐出配管９を介してドライヤ２２に送られ、このドライヤ２２で除湿された後、需要先に供給されるように構成されている。前記吐出配管９には、吐出方向にのみ圧縮空気が流れ且つ保圧機能を有するように逆止弁２３及び保圧弁２４が設けられている。本実施例では前記逆止弁２３と保圧弁２４を別々に設けるようにしたが、逆止弁と保圧弁の両方の機能をもった１つの弁（保圧逆止弁）で構成するようにしても良い。
【００２８】
２５は、前記吐出配管９の前記逆止弁２３上流側から分岐し、吐出配管９内の圧縮空気を大気側に放気するための放気系統を構成する放気配管で、この放気配管２５には放気弁２６が設けられている。なお、放気弁２６と、圧縮機本体２の吸込側（吸込系統）に設けられている前記吸込弁６とは連動して動作するように構成されており、前記放気弁２６が閉状態の場合、前記吸込弁６は開状態となり、前記放気弁２６が開状態になると前記吸込弁６は閉状態となる。
【００２９】
前記ドライヤ２２には、圧縮空気から除湿されて残留しているドレンを排出するためのドレン排出配管２２ａが設けられており、このドレン排出配管２２ａにはドレン排出弁２２ｂが備えられている。
【００３０】
前記吐出配管９には、圧縮機本体２から吐出される圧縮空気の吐出圧力を検出するための吐出圧力センサ２７が設けられており、またこの吐出配管９における前記ドライヤ２２と前記保圧弁２４の間には、需要先への圧縮空気の供給圧力を検出するための供給圧力センサ２８が設けられている。なお、２９は圧縮機１の外気温度を検出するための外気温度センサ、３０は圧縮機から吐出される圧縮空気の温度を検出するための吐出温度センサであり、更に本実施例では、前記送水配管１０における前記本体給水弁１４下流側に該送水配管１０内の水流の有無（流れる水の流量でも良い）を検出するための流量センサ（水流検出手段）３１が設けられ、前記水分離器８には該水分離器８内に溜められている水の水位を検出する水位センサ３２が設けられている。
【００３１】
前記制御盤４は、インバータ４ａを備えており、このインバータ４ａの出力周波数を変化させることで、前記モータ３の回転速度を制御することができる。上記各センサ２７〜３２からの検出信号に基づいて、前記制御盤４は圧縮機１全体の制御、即ち前述したモータ３、冷却ファン１２、本体給水弁１４、外部給水弁１７，１８、排水弁２０、ドレン排出弁２２ｂ、放気弁２６などの制御を行うように構成されている。また、前記制御盤４は操作パネル４ｂを備えており、操作者は前記操作パネル４ｂを通して圧縮機１の運転指令や停止指令などを入力することができるようになっている。
【００３２】
前記水位センサ３２は水分離器８内に貯留されている水の水位を検出して、その検出信号を前記制御盤４に送るが、圧縮機本体２が運転中（負荷運転或いは無負荷運転中）のときに、前記水位センサ３２で検出された水位が予め設定された下限水位以下の場合には、前記制御盤４は前記外部給水弁１７を開いて外部の給水口からの水を圧縮機本体２の吸込側に補給する。これによって水分離器８内の水位が予め設定された中間水位に戻れば、前記外部給水弁１７を閉じる制御を行う。また、前記制御盤４は、前記水分離器８内の水位が予め設定された上限水位以上となった場合には、前記排水配管１９に設けられている排水弁２０を開いて排水し、水位が前記中間水位に戻れば、排水弁２０を閉じるように制御する。
【００３３】
前記圧縮機本体２が停止時に、圧縮機１内の水を交換したい場合、操作者が前記制御盤４を操作して、前記排水弁２０を開くと、前記水分離器８内の水位が低下する。そして、前記水位センサ３２が下限水位を検出すると、前記排水弁２０は閉じられ、前記外部給水弁１８が開いて、前記本体給水弁１４より上流の前記送水配管１０及び前記水クーラ１１を介して前記水分離器８へ給水する。その後、水位センサ３２が予め設定された上限水位を検出すると前記外部給水弁１８が閉じて、水の交換を完了させる。
【００３４】
前記制御盤４から圧縮機１の運転指令を入力すると、前記モータ３が駆動され、圧縮機本体２のスクリュロータ５の回転が開始される。このとき、前記放気弁２６は閉状態、前記吸込弁６は開状態となり、空気が吸込フィルタ７及び吸込弁６を介して圧縮機本体２に吸入され、圧縮された後、圧縮空気が吐出される負荷運転が行なわれる。また、これと同時に、送水配管１０の前記本体給水弁１４も開状態に制御され、水が圧縮機本体２内部に噴射される。圧縮機本体２から吐出された圧縮空気は噴射された水と共に前記水分離器８に流入して、水は圧縮空気から遠心分離されて水分離器８内に貯留される。水が分離された圧縮空気は吐出配管９を介して逆止弁２３を通り、前記保圧弁２４に達し、この保圧弁２４の設定圧力、例えば０．５ＭＰａ以上であればドライヤ２２側に流出して圧縮空気内に残留している水分を更に除去された後、需要先に供給される。なお、前記保圧弁２４の設定圧力は、０．５ＭＰａ或いはそれ以上には限定されず、例えば圧縮機の消費電力をできるだけ低減したい場合には、例えば０．４ＭＰａなど０．５ＭＰａ以下に設定することも可能である。
【００３５】
需要先での圧縮空気の需要が少なくなった場合、或いは全く需要がなくなった場合、前記保圧弁２４下流側の供給圧力は次第に上昇し、前記供給圧力センサ２８が予め設定された設定圧力よりも高い供給圧力を検出すると、前記制御盤４は、前記放気弁２６を開き、同時に前記吸込弁６を閉状態にし、更に前記モータ３の回転速度も低下させて、圧縮機本体２の無負荷運転を行う。これによって、消費電力を少なく抑えることができる。なお、この無負荷運転時の場合にも、前記本体給水弁１４は開状態のままに保持され、圧縮機本体２への給水は継続されている。また、この無負荷運転時には吐出配管９内の圧縮空気の圧力は前記保圧弁２４の設定圧力（例えば０．５ＭＰａ）以下となるため、圧縮空気は保圧弁２４下流の需要先側に吐出されない。
【００３６】
この無負荷運転状態が予め設定された時間（例えば、３分）継続されると、前記制御盤４は圧縮機本体２の運転を停止し、前記圧縮機本体２は運転待機状態となる。この運転待機状態になると、前記本体給水弁１４は閉じられ、圧縮機本体２への給水は行われない。
【００３７】
前記圧縮機本体２が前述した負荷運転や無負荷運転を行っている場合には、空気の圧縮熱によって圧縮機１内の送水系統（水分離器８内の水を送水配管１０を介して圧縮機本体２に送水した後再び前記水分離器８に戻るように構成された系統）の水は温められているため、圧縮機１内の水系統の水の凍結の虞はない。しかし、前述した運転待機状態で圧縮機本体２が停止している場合や圧縮機を完全に停止させている場合には、外気温度が低下して０℃付近となると、圧縮機１内部の水が凍結する虞がある。
【００３８】
本実施例では、操作者が、圧縮機１内部の水が凍結する虞があると判断した場合に、制御盤４の操作パネル４ｂから排水運転指令を入力すると、制御盤４は、前記排水弁２０を開状態にすると共に、圧縮機本体２を無負荷運転させて排水運転を行わせる。これにより、圧縮空気の圧力で、速やかに圧縮機１内部の水を排出することができる。このとき、本体給水弁１４も開状態とされ、圧縮機本体２内部に給水することで、圧縮熱によるスクリュロータ５の焼き付きを防止する。また、必要に応じて、操作者は、前記手動排水弁２１ａ，２１ｂも開いて排水配管１９ａ，１９ｂからも排水する。
【００３９】
上述した無負荷運転時の吐出圧力は、インバータ４ａによる回転速度低減時で、例えば約０．２０ＭＰａ程度となるが、水分離器８よりも高所に配置された水クーラ１１までの水頭分として約０．０２ＭＰａ、送水配管１０や、水クーラ１１、水フィルタ１３の圧力損失分として約０．０５ＭＰaを差し引いても、送水系統に残留している水を排水するのに十分な圧力が得られる。もし、配管に部分的に水が滞留しやすい箇所（例えば、組立時のバラつきによる立ち下り勾配がついた箇所など）が存在しても、前記無負荷運転時の吐出圧力で確実に排水することができる。
【００４０】
排水が進み、前記水分離器８内の水が無くなると、最後に水クーラ１１に残留する水が圧縮機本体２内に送水されて、水分離器８及び排水配管１９を経由して排水され、最終的には、水クーラ１１に残留していた水も無くなる。その結果、送水配管１０を流れる水はなくなり、前記流量センサ３１からは流量ゼロ（水流なし）の検出信号が制御盤４に送られる。流量センサ３１で流量ゼロが検出されれば排水完了であるため、制御盤４は圧縮機本体２の無負荷運転を停止して前述した運転待機状態に戻る。或いは、圧縮機１を停止させていた場合には再び停止状態に戻る。
【００４１】
上記排水運転の間、前記ドレン排出弁２２ｂも開放することにより、ドライヤ２２内に残留していたドレンも排出することができ、ドレン凍結によるドライヤ２２の破損も防止できる。
なお、上記排水運転の間、前記水位センサ３２は下限水位を検出するが、前記制御盤４は、排水運転時に水位センサ３２が下限水位を検出しても、前記外部給水弁１７を開かず、閉状態を保って給水が行なわれないように制御する。
【００４２】
また、前記圧縮機本体が運転状態或いは運転待機状態にあるときに、外部からの圧縮機の停止指令が入力されたような場合、単に圧縮機を停止させるのではなく、停止させる前に前記制御盤４は、前述した排水運転を実施し、この排水運転が終了した後に圧縮機を停止させるように制御する構成とすることもできる。このようにすれば、圧縮機１の停止時（完全停止時）にはその都度排水運転を実施するから、凍結防止を図れるだけでなく、次に運転する際に送水系統の水として常に新鮮な水を補給できるから、送水系統の故障などを未然に防止できる効果も得られる。
【００４３】
以上説明したように、本実施例によれば、水分離器８内に貯留された水を排出するための排水配管１９を有する排水系統と、この排水配管１９を開閉する排水弁２０を設けると共に、圧縮機本体に水を噴射するための送水系統の送水配管１０に水流の有無を検出可能な水流検出手段３１を備え、排水運転時には前記排水弁２０を開き、放気弁２６を開状態、吸込弁６を閉状態として無負荷運転を行うように構成しているので、圧縮機本体２を無負荷運転しながら前記送水系統の排水運転を行うことができ、送水系統内の水を確実に排水できる。また、前記水流検出手段３１が水流なし（流量ゼロ）を検出することで前記圧縮機本体２の無負荷運転を停止させることができるから、長時間圧縮機を運転させる必要がなく、排水運転のための動力を必要最小限に抑えることができ、消費電力を抑制できる。従って、確実に圧縮機内部の水を排出して凍結防止を図ることができると共に、圧縮機の凍結防止のための消費電力の増加も抑制可能な水噴射式圧縮機を得ることができる。
【実施例２】
【００４４】
図２は本発明の実施例２の水噴射式圧縮機を説明する系統図である。この図２において、上記図１と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示しており、同一部分については説明を省略する。
【００４５】
この実施例２のものが上記実施例１と異なる部分を説明する。この実施例２では、水分離器８と水クーラ１１の間の送水配管１０に該送水配管を開閉する送水弁３３が設けられている。また、前記送水弁３３と前記水クーラ１１との間の送水配管１０と、逆止弁２３及び保圧弁２４よりも上流側の吐出配管９とを接続するようにバイパス配管３５が設けられ、更にこのバイパス配管３５には該バイパス配管を開閉するバイパス弁３４が設けられている。
【００４６】
本実施例では、前記実施例１に対し、上記の構成が更に備えられており、これにより排水運転時には、前記送水弁３３を閉じ、前記バイパス弁３４を開くことで、水分離器８内に貯留されている水は、前記水クーラ１１に送られること無く、排水配管１９から排水される。また、吐出圧力は、前記吐出配管９から前記バイパス配管３５及び前記送水配管１０経由して、前記水クーラ１１に作用するため、水クーラ１１に残留している水も圧縮機本体２に送水された後、水分離器８内に落ちて排水される。
【００４７】
従って、本実施例によれば、上記実施例１の効果に加え、水分離器８に貯留されていた水が水クーラ１１に送水されない分、更に迅速に圧縮機１内の送水系統の排水が可能となり、排水運転時間を短縮できると共に、排水運転のための消費電力も更に低減することができる。
【００４８】
上記実施例１または実施例２においては、無負荷運転が設定時間経過して圧縮機本体が停止した運転待機状態や、圧縮機が停止した状態のときに、操作者が凍結の虞があると判断した場合に、操作者が操作盤４を操作することで排水運転を開始する例について述べたが、これに加え次の機能を備える構成としても良い。即ち、圧縮機１が運転待機状態の場合や、圧縮機が停止した状態のときに、前記外気温度センサ２９が、圧縮機１周辺の外気温度を検出して、外気温度が予め設定された温度（例えば、０℃付近）よりも低くなった場合に、自動的に排水運転を開始するように制御盤４を構成しても良い。
【００４９】
排水運転終了後、圧縮空気の需要が出て、圧縮機本体２が負荷運転される場合には、水分離器８内に水は貯留されていないが、操作盤４は水位センサ３２からの信号を受けて、給水口から外部給水配管１６を介して圧縮機本体２内に水を供給することができる。
【００５０】
また、圧縮機１の排水運転をすることなく、長時間或いは長期間完全停止させている場合で、外気温度が０℃付近まで低下して凍結の可能性が出てきたときなどにも、操作者はいつでも排水運転を実施することは可能である。
【００５１】
なお、上記各実施例においては、排水運転による排水完了を、前記流量センサ３１による水流検出手段で構成し、流量ゼロ（水流なし）を検出することで判断するようにしているが、これに代えて次のように構成しても良い。即ち、排水運転のために、圧縮機本体２の無負荷運転を行うと、排水完了により圧縮機本体２に給水されなくなるため、圧縮空気が冷却されず、このため圧縮空気の吐出温度が上昇する。従って、前記吐出温度センサ３０で検出した吐出温度が予め設定された温度よりも高くなった場合に、排水が完了したと判断して圧縮機本体２の運転を停止させるように構成しても良い。このように水流検出手段の代わりに吐出温度センサ３０を使用すれば、前記流量センサ３１を設けることなく既存の吐出温度センサを使用して排水完了を検出することができ、安価に製作できると共に、ほぼ同様の作用、効果も得られる。
【００５２】
なお、吐出温度センサ３０で前記流量センサ３１を代用した場合、水を供給しないで運転（ドライ運転）される時間が数秒間生じるが、本実施例では雄雌一対のスクリュロータ５がタイミングギア３６により微小な隙間を形成して噛み合う構成としているため、一般にはロータが焼き付くことはない。
【符号の説明】
【００５３】
１：圧縮機、
２：圧縮機本体、
３：モータ、
４：制御盤（制御手段）、４ａ：インバータ、４ｂ：操作パネル、
５：スクリュロータ、
６：吸込弁（吸込系統）、７：吸込フィルタ、
８：吐出配管（吐出系統）、
９：水分離器、
１０：送水配管（送水系統）、
１１：水クーラ、１２：冷却ファン、
１３：水フィルタ、１４：本体給水弁、
１５，１６：外部給水配管、１７，１８：外部給水弁、
１９，１９ａ，１９ｂ：排水配管（排水系統）、
２０：排水弁、２１ａ，２１ｂ：手動排水弁、
２２ａ：ドレン排出配管、２２ｂ：ドレン排出弁、
２３：逆止弁、
２４：保圧弁、
２５：放気配管（放気系統）、２６：放気弁、
２７：吐出圧力センサ、２８：供給圧力センサ、
２９：外気温度センサ（外気温度検出手段）、
３０：吐出温度センサ（吐出温度検出手段）、
３１：流量センサ（水流検出手段）、
３２：水位センサ、
３３：送水弁、
３４：バイパス弁、３５：バイパス配管、
３６：タイミングギア。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込弁を有する吸込系統から吸入された空気を圧縮すると共に圧縮作用空間に水が供給される圧縮機本体と、前記圧縮機本体から吐出される圧縮空気と水を分離する水分離器と、該水分離器からの圧縮空気が流れる吐出配管を備える吐出系統と、前記水分離器内の水を前記圧縮機本体へ送水した後再び前記水分離器に戻るように循環させる送水系統と、この送水系統を構成する送水配管の途中に設けられ前記水分離器からの水を冷却するための水クーラと、前記送水系統の水を外部に排出するための排水系統と、この排水系統を構成する排水配管に設けられた排水弁と、前記吐出系統の圧縮空気を放気するための放気系統を備えた水噴射式圧縮機において、
前記送水系統における水流の有無を検出するための水流検出手段と、
前記排水配管の排水弁を開閉して前記送水系統の水を抜く排水運転を行わせるように制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、排水運転開始時には、前記排水配管の排水弁を開き、前記放気系統から放気すると共に前記吸込弁を閉じて前記圧縮機本体を無負荷運転しながら排水するように制御し、排水運転終了時には、前記水流検出手段からの信号に基づいて排水運転を終了させるように制御する
ことを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の水噴射式圧縮機において、前記送水系統を構成する前記送水配管における前記水クーラの下流側に、前記水から不純物を除去するための水フィルタと、圧縮機本体への給水を制御する本体給水弁を備えていることを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水噴射式圧縮機において、前記水分離器と前記水クーラ間の前記送水配管に設けられた送水弁と、前記送水弁と前記水クーラ間の前記送水配管と前記吐出系統の吐出配管とを接続するバイパス配管と、このバイパス配管に設けられたバイパス弁とを備え、前記制御手段は、前記排水運転を行う場合、前記送水弁を閉じると共に前記バイパス弁を開くように制御することを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の水噴射式圧縮機において、前記水流検出手段は、前記送水系統に設けられた流量センサであり、排水運転中に前記流量センサが水流なしを検出すると、前記制御手段は前記圧縮機本体の運転を停止させて前記排水運転を終了させることを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかに記載の水噴射式圧縮機において、前記水流検出手段に代えて前記吐出系統上に設けられた吐出温度検出手段を備え、排水運転中に前記吐出温度検出手段が、圧縮機本体から吐出される圧縮空気の温度が予め設定された温度以上となったことを検出すると、前記制御手段は前記圧縮機本体の運転を停止させて前記排水運転を終了させることを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の水噴射式圧縮機において、外気の温度を検出する外気温度検出手段を備え、前記圧縮機本体が停止した運転待機状態或いは圧縮機が停止している状態のときに、前記外気温度検出手段により検出された温度が予め設定された温度以下となった場合、前記制御手段は自動的に前記排水運転を開始するように制御することを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の水噴射式圧縮機において、前記圧縮機本体が運転状態或いは運転待機状態にあるときに、外部からの圧縮機停止指令が入力された場合、前記制御手段は、前記排水運転を実施し、この排水運転が終了した後に圧縮機を停止させるように制御することを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項１】
吸込弁を有する吸込系統から吸入された空気を圧縮すると共に圧縮作用空間に水が供給される圧縮機本体と、前記圧縮機本体から吐出される圧縮空気と水を分離する水分離器と、該水分離器からの圧縮空気が流れる吐出配管を備える吐出系統と、前記水分離器内の水を前記圧縮機本体へ送水した後再び前記水分離器に戻るように循環させる送水系統と、この送水系統を構成する送水配管の途中に設けられ前記水分離器からの水を冷却するための水クーラと、前記送水系統の水を外部に排出するための排水系統と、この排水系統を構成する排水配管に設けられた排水弁と、前記吐出系統の圧縮空気を放気するための放気系統を備えた水噴射式圧縮機において、
前記送水系統における水流の有無を検出するための水流検出手段と、
前記排水配管の排水弁を開閉して前記送水系統の水を抜く排水運転を行わせるように制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、排水運転開始時には、前記排水配管の排水弁を開き、前記放気系統から放気すると共に前記吸込弁を閉じて前記圧縮機本体を無負荷運転しながら排水するように制御し、排水運転終了時には、前記水流検出手段からの信号に基づいて排水運転を終了させるように制御する
ことを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の水噴射式圧縮機において、前記送水系統を構成する前記送水配管における前記水クーラの下流側に、前記水から不純物を除去するための水フィルタと、圧縮機本体への給水を制御する本体給水弁を備えていることを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水噴射式圧縮機において、前記水分離器と前記水クーラ間の前記送水配管に設けられた送水弁と、前記送水弁と前記水クーラ間の前記送水配管と前記吐出系統の吐出配管とを接続するバイパス配管と、このバイパス配管に設けられたバイパス弁とを備え、前記制御手段は、前記排水運転を行う場合、前記送水弁を閉じると共に前記バイパス弁を開くように制御することを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の水噴射式圧縮機において、前記水流検出手段は、前記送水系統に設けられた流量センサであり、排水運転中に前記流量センサが水流なしを検出すると、前記制御手段は前記圧縮機本体の運転を停止させて前記排水運転を終了させることを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかに記載の水噴射式圧縮機において、前記水流検出手段に代えて前記吐出系統上に設けられた吐出温度検出手段を備え、排水運転中に前記吐出温度検出手段が、圧縮機本体から吐出される圧縮空気の温度が予め設定された温度以上となったことを検出すると、前記制御手段は前記圧縮機本体の運転を停止させて前記排水運転を終了させることを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の水噴射式圧縮機において、外気の温度を検出する外気温度検出手段を備え、前記圧縮機本体が停止した運転待機状態或いは圧縮機が停止している状態のときに、前記外気温度検出手段により検出された温度が予め設定された温度以下となった場合、前記制御手段は自動的に前記排水運転を開始するように制御することを特徴とする水噴射式圧縮機。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の水噴射式圧縮機において、前記圧縮機本体が運転状態或いは運転待機状態にあるときに、外部からの圧縮機停止指令が入力された場合、前記制御手段は、前記排水運転を実施し、この排水運転が終了した後に圧縮機を停止させるように制御することを特徴とする水噴射式圧縮機。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１６７５６７（Ｐ２０１２−１６７５６７Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７４０６（Ｐ２０１１−２７４０６）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（５０２１２９９３３）株式会社日立産機システム (1,140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（５０２１２９９３３）株式会社日立産機システム (1,140)
【Ｆターム（参考）】
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