給水式圧縮機
【課題】圧縮機本体の起動時に乾燥運転となるのを抑えることができ、信頼性を高めることができる給水式圧縮機を提供する。
【解決手段】制御装置３０は、圧縮機本体１の停止中に運転スイッチ３２から圧縮機本体１の起動指示信号が入力された場合、給水弁１５を閉状態に維持しつつ、補給弁１７を開状態に制御して、補給ライン１６から給水ライン１２に水を補給する。その際、セパレータ４内の水位が上限水位ｈ１まで上昇したかどうか判定することにより、水クーラ１３が満水状態であるかどうかを判断する。そして、水クーラ１３が満水状態であると判断された場合、補給弁１６を閉状態に切換えて給水ライン１２への水の補給を停止するとともに、給水弁１２を開状態に切換えて給水ライン１２から圧縮機本体１への給水を開始する。その後、圧縮機本体１を起動する。
【解決手段】制御装置３０は、圧縮機本体１の停止中に運転スイッチ３２から圧縮機本体１の起動指示信号が入力された場合、給水弁１５を閉状態に維持しつつ、補給弁１７を開状態に制御して、補給ライン１６から給水ライン１２に水を補給する。その際、セパレータ４内の水位が上限水位ｈ１まで上昇したかどうか判定することにより、水クーラ１３が満水状態であるかどうかを判断する。そして、水クーラ１３が満水状態であると判断された場合、補給弁１６を閉状態に切換えて給水ライン１２への水の補給を停止するとともに、給水弁１２を開状態に切換えて給水ライン１２から圧縮機本体１への給水を開始する。その後、圧縮機本体１を起動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機本体の水潤滑部に水を供給する給水式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機本体の作動室に油を供給することにより、油の冷却・シール効果によって圧縮効率を高めることができる給油式圧縮機が知られている。また、圧縮空気中に油分を含ませることなく圧縮機効率を高めるために、圧縮機本体の作動室に水を供給する給水式圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の給水式圧縮機は、空気を圧縮するスクリュー型の圧縮機本体と、この圧縮機本体より吐出された圧縮空気から水を分離するとともに、分離した水を貯留する水回収器と、この水回収器から圧縮機本体の作動室へ水を供給する送水ラインと、この送水ラインに設けられ、水を冷却する水クーラと、送水ラインにおける水クーラの下流側に設けられ、水中の不純物を取り除く水フィルタと、送水ラインにおける水フィルタの下流側に設けられた第１自動弁と、水回収器の上部と圧縮機本体の吸込側との間で接続された放出ラインと、この放出ラインに設けられた第２自動弁と、第１自動弁及び第２自動弁を制御する制御装置とを備えている。なお、水回収器に貯留された水は、所定の水位を超えると、排水ラインから排水されるようになっている。
【０００４】
制御装置は、圧縮機本体の運転時に、第１自動弁を開弁し、第２自動弁を閉弁する。これにより、水回収器内の圧縮空気の圧力（すなわち、圧縮機本体から吐出された圧縮空気の圧力）によって、水回収器から圧縮機本体の作動室へ水を供給するようになっている。また、制御装置は、圧縮機本体の停止時に、第１自動弁を閉弁し、第２自動弁を開弁する。これにより、水回収器内の圧縮空気が放出され、水回収器内の圧力が低圧（例えば大気圧）となる。その結果、圧縮機本体の再起動時に、モータの駆動電流が過大となるのを防ぐようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８００９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、圧縮機本体の停止時に水回収器内が大気圧となって、時間が経過すると、圧縮機本体の内部が乾燥状態になる。その状態で、圧縮機本体を再起動すると、水回収器内の圧力が上昇するまでに（すなわち、圧縮機本体への給水を開始するまでに）例えば５〜１０秒程度の時間がかかるため、それまでの間、乾燥状態の運転（以降、乾燥運転と称す）を行うことになる。
【０００７】
ここで、例えば雌雄一対のスクリューロータが互いに接触して回転するような圧縮機本体を採用し、ロータ同士の接触部における潤滑水作用のために圧縮機本体へ水を供給する給水式圧縮機を想定する。この給水式圧縮機においては、上述した乾燥運転によってロータ同士の接触部が摩耗し、ロータの損傷や寿命低下、圧縮機の性能低下といった不具合が生じる。また、例えば圧縮機本体内のシール（例えばメカニカルシール等）の摺動面における潤滑水作用のために圧縮機本体へ水を供給するような給水式圧縮機を想定する。この給水式圧縮機においては、上述した乾燥運転によってシールの摺動面が摩耗し、シールの損傷や寿命の低下といった不具合が生じる。
【０００８】
本発明は、上述した事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機本体の起動時に乾燥運転となるのを抑えることができ、信頼性を高めることができる給水式圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（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、前記圧縮機本体より吐出された圧縮空気から水を分離する分離部と、前記分離部で分離された水を貯留する貯留部と、前記貯留部内の水位を検出する水位検出器と、前記貯留部から前記圧縮機本体の水潤滑部へ水を供給する給水経路と、前記給水経路に設けられ、水を冷却する冷却器と、前記給水経路における前記冷却器より前記圧縮機本体側に設けられ、給水状態・止水状態に切換え可能な切換手段と、前記給水経路における前記冷却器と前記切換手段との間に接続され、外部から前記給水経路に水を補給可能な補給手段とを備えた給水式圧縮機において、前記圧縮機本体の起動・停止を指示する指示手段と、前記圧縮機本体の起動が指示された場合、前記切換手段を止水状態に制御しつつ、前記補給手段を制御して前記給水経路に水を補給する補給制御手段と、前記切換手段が止水状態であって前記補給手段から前記給水経路に水が補給された場合、前記貯留部内の水位が予め設定された第１の水位まで上昇したかどうか判定することにより、前記冷却器が満水状態であるかどうかを判断する第１の水位判定手段と、前記冷却器が満水状態であると判断された場合、前記補給手段による前記給水経路への水の補給を停止するとともに、前記切換手段を止水状態から給水状態に切換えて前記給水経路から前記圧縮機本体の水潤滑部への給水を開始する給水制御手段と、前記給水経路から前記圧縮機本体の水潤滑部への給水を開始した後、若しくは同時か直前に、前記圧縮機本体を起動する起動制御手段とを備える。
【００１０】
このような本発明においては、圧縮機本体の起動が指示された場合、切換手段を止水状態としつつ外部から給水経路に水を補給し、冷却器が満水状態となって貯留部内の水位が第１の水位まで上昇したら水の補給を停止する。その後、切換手段を止水状態から給水状態に切換えて圧縮機本体の水潤滑部（詳細には、例えばロータ同士の接触部やシールの摺動面）への給水を開始し、その後（若しくは同時か直前に）、圧縮機本体を起動する。これにより、圧縮機本体の起動時に乾燥運転となるのを抑えることができる。したがって、例えばロータ同士の接触部やシールの摺動面における摩耗を低減することができ、信頼性を高めることができる。
【００１１】
また、通常であれば、圧縮機本体を１回でも駆動し、その後の停止時に切換手段を止水状態とすることにより、冷却器に水を貯めることが可能である。しかし、圧縮機本体の初めての起動時や、凍結防止のために水抜きを行った後の圧縮機本体の起動時は、冷却器に水が貯められていない。このような場合にも対応するため、本発明では、切換手段を止水状態としつつ外部から給水経路に水を補給しており、水の補給の完了を判断するために、冷却器が満水状態であるかどうかを確認している。そして、本発明では、冷却器が満水状態であるかどうかを確認するために、貯留部内の水位を検出する水位検出器を利用する。これにより、新たな検出器を設ける必要がないので、部品点数を軽減することができ、コスト低減を図ることができる。
【００１２】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記切換手段は、開状態・閉状態に切換え可能な給水弁であり、前記冷却器は、前記圧縮機本体及び前記貯留部より上方に配置され、かつ前記冷却器の被冷却水入口が被冷却水出口より高くなるように配設されており、前記圧縮機本体の起動が指示された場合で前記給水弁が閉状態から開状態に切換えられたときに、前記冷却器に貯められた水を自重によって前記圧縮機本体の水潤滑部へ供給するように構成する。
【００１３】
これにより、水を圧送するためのポンプを不要とし、コスト低減を図ることができる。また、冷却器に水を貯めるので、貯留部の貯水容量を低減することができ、コスト低減を図ることができる。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記貯留部に貯留された水を外部に排出可能な排出手段と、前記圧縮機本体の起動が指示された場合、前記排出手段を制御して前記貯留部に貯留された水を排出し、その際、前記貯留部内の水位が予め前記第１の水位より低く設定された第２の水位まで下降したことを、前記水位検出器で検出したかどうか判定することにより、前記水位検出器が正常であるかどうかを判断する第２の水位判定手段と、前記水位検出器が正常ではないと判断された場合に報知する報知手段とを備え、前記補給制御手段は、前記水位検出器が正常であると判断された場合に、前記切換手段を止水状態に制御し、前記補給手段を制御して前記給水経路に水を補給する。
【００１５】
これにより、圧縮機本体の起動時に、水位検出器の正常・異常を判断することができ、給水経路への水の補給制御における信頼性を高めることができる。
【００１６】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記貯留部内の空気を放気可能な放気手段を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧縮機本体の起動時に乾燥運転となるのを抑えることができ、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態における給水式圧縮機の構成を表す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における圧縮機本体の構造を表す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における制御装置を関連機器とともに表すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における圧縮機本体起動時の制御装置の制御処理内容を表すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態における圧縮機本体起動時の制御装置の制御処理内容を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態を、図１〜図４により説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態における給水式圧縮機の構成を表す概略図である。図２は、本実施形態における圧縮機本体の構造を表す断面図である。図３は、本実施形態における制御装置を関連機器とともに表すブロック図である。
【００２１】
図１で示すように、給水式圧縮機は、空気を圧縮する圧縮機本体１と、この圧縮機本体の吸入側に設けられた吸込みフィルタ２及び吸込み絞り弁３と、圧縮機本体１より吐出された圧縮空気から水を分離するとともに、分離した水を貯留するセパレータ４と、このセパレータ４で分離した圧縮空気を導出する圧縮空気ライン５（圧縮空気経路）と、この圧縮空気ライン５に設けられた逆止弁６と、この圧縮空気ライン５における逆止弁６の下流側に設けられ、圧縮空気を除湿する除湿器７と、この圧縮空気ライン５における逆止弁６の上流側に設けられた電磁式の放気弁８とを備えている。セパレータ４は、圧縮機本体１からの圧縮空気を周方向に旋回させ、圧縮空気に含まれる水を遠心分離する分離部４ａ（言い換えれば、二重円筒構造となる水容器の上部）と、この分離部４ａで分離されて落下した水を貯留する貯留部４ｂ（言い換えれば、水容器の下部）とが一体的に構成されたものである。
【００２２】
また、給水式圧縮機は、セパレータ４内の水位（液面位置）を検出する例えばフロート式のレベルスイッチ（水位検出器）９と、セパレータ４の下部に接続された排出ライン１０（排出経路）と、この排出ライン１０に設けられた電磁式の排出弁１１と、セパレータ４から圧縮機本体１の水潤滑部（詳細は後述）へ水を供給する給水ライン１２（給水経路）と、この給水ライン１２に設けられた水クーラ１３（冷却器）と、給水ライン１２における水クーラ１３の下流側（言い換えれば、圧縮機本体１側）に設けられ、水中の不純物を除去する水フィルタ１４と、給水ライン１２における水フィルタ１４の下流側に設けられた電磁式の給水弁１５と、給水ライン１２における水クーラ１３と水フィルタ１４との間（言い換えれば、水クーラ１３と給水弁１５との間）に接続された補給ライン１６（補給経路）と、この補給ライン１６に設けられた電磁式の補給弁１７とを備えている。
【００２３】
レベルスイッチ９は、例えば、セパレータ４内の水位として複数（本実施形態では２つ）のポイントを検出可能とするものである。すなわち、セパレータ４内の水位が予め設定された上限水位ｈ１及び下限水位ｈ２（但し、ｈ２＜ｈ１）に達しているかどうかを検出可能とし、その検出信号を出力するようになっている。
【００２４】
水クーラ１３は、圧縮機本体１及びセパレータ４より上方に配置され、かつ水クーラ１３の被冷却水入口１３ａが被冷却水出口１３ｂより高くなるように配設されている。また、水クーラ１３は、例えば空冷式の冷却器であって、冷却ファン１８で生起された冷却風によって、例えば外気温度に対し１０℃前後に保つように水を冷却するようになっている。
【００２５】
図２で示すように、圧縮機本体１は、雌雄一対のスクリューロータ２０Ａ，２０Ｂと、これらスクリューロータ２０Ａ，２０Ｂを収納するケーシング２１と、雄ロータ２０Ａを回転可能に支持する吸入側軸受２２Ａ及び吐出側軸受２３Ａと、雌ロータ２０Ｂを回転可能に支持する吸入側軸受２２Ｂ及び吐出側軸受２３Ｂとを備えている。雄ロータ２０Ａの吸入側端部にはモータ２４（図１参照）の回転軸が連結されており、モータ２４の駆動によって雄ロータ２０Ａが回転する。また、雄ロータ２０Ａの回転に伴い、雌ロータ２０Ｂが雄ロータ２０Ａと接触して噛み合うように回転するようになっている。
【００２６】
雄ロータ２０Ａ及び雌ロータ２０Ｂの歯溝には作動室が形成されており、雄ロータ２０Ａ及び雌ロータ２０Ｂの回転に伴い、作動室はロータ軸方向（図２中右方向）に移動してその容積が変化するようになっている。これにより、吸入口２５から作動室内に空気を吸入して圧縮し、圧縮空気を吐出口２６から吐出するようになっている。
【００２７】
吐出側軸受２２Ａ，２２Ｂと作動室との間には、高圧シールとして例えばメカニカルシール２７Ａ，２７Ｂ（詳細には、例えばカーボンやセラミック等の材質で形成されたもの）が設けられており、吸入側軸受２３Ａ，２３Ｂと作動室との間には、低圧シールとして例えばリップシール２８Ａ，２８Ｂが設けられている。なお、本実施形態では、低圧シールとしてリップシール２８Ａ，２８Ｂを設けたが、これに代えて、メカニカルシールを設けてもよい。
【００２８】
上述した圧縮機本体１においては、ロータ２０Ａ，２０Ｂ同士の接触部及びシール２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂの摺動面を潤滑する必要があるため、給水ライン１２からの水が潤滑水として供給されるようになっている。すなわち、給水ライン１２からの水の一部がケーシング２１の注水口２９Ａを介し作動室に注入されており、ロータ２０Ａ，２０Ｂ同士の接触部を潤滑するとともに、水のシール・冷却効果によって圧縮効率を高める。また、給水ライン１２からの水の一部がケーシング２１の注水口２９Ｂに注入されており、この注水口２９Ｂに注入された水がシール２７Ａ，２７Ｂの摺動面を潤滑する。また、給水ライン１２からの水の一部がケーシング２１の注水口２９Ｃ（図示せず）に注入されており、この注水口２９Ｃに注入された水がシール２８Ａ，２８Ｂの摺動面を潤滑する。なお、注水口２９Ａ〜２９Ｃには、セパレータ４側の圧力を保持したまま適用の水を噴射するためのノズル（図示せず）が設けられている。また、シール２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂの摺動面を潤滑した水は、作動室に流出するようになっている。
【００２９】
給水式圧縮機は、上述した圧縮機本体１の駆動・停止（すなわち、モータ２４の駆動・停止）を制御するとともに、上述した放気弁８、排出弁１１、給水弁１５、及び補給弁１７の開閉を制御する制御装置３０（図３参照）と、この制御装置３０からの表示信号を入力して圧縮機の運転状態等を表示するモニタ３１（図３参照）とを備えている。
【００３０】
制御装置３０は、第１の制御機能として、圧縮機本体１の運転中等に、レベルスイッチ９からの検出信号を入力し、これに応じて排出弁１１の開閉等を制御するようになっている。詳しく説明すると、レベルスイッチ９からの検出信号により、セパレータ４内の水位が上限水位ｈ１以上であるどうかを判定しており、上限水位ｈ１以上である場合に排出弁１１を開状態に制御して、排出ライン１０を介しセパレータ４内の水を排出するようになっている。また、レベルスイッチ９からの検出信号により、セパレータ４内の水位が下限水位ｈ２未満であるかどうかを判定しており、下限水位ｈ２未満である場合に補給ライン（図示しないが、例えばセパレータ４に直接接続された補給ライン）に設けられた補給弁を開状態に制御して、その補給ラインを介し外部からセパレータ４内に水を補給するようになっている。
【００３１】
また、制御装置３０は、第２の制御機能として、圧縮機本体１の起動・停止を指示する運転スイッチ３２からの指示信号を入力し、これに応じてモータ２４の駆動・停止を制御するとともに、放気弁８、給水弁１５、及び補給弁１７の開閉を制御するようになっている。詳しく説明すると、圧縮機本体１の運転中、放気弁８及び補給弁１７を閉状態に制御し、給水弁１５を開状態に制御する。これにより、セパレータ４内の圧縮空気の圧力（例えば０．７ＭＰａ程度）によって、セパレータ４内の水が給水ライン１２を介し圧縮機本体１の注水口２９Ａ〜２９Ｃへ供給される。そして、圧縮機本体１の運転中に運転スイッチ３２から停止指示信号が入力された場合、モータ２４を停止して圧縮機本体１を停止するとともに、給水弁１５を閉状態に制御して、給水ライン１２から圧縮機本体１の注水口２９Ａ〜２９Ｃへの給水を停止する。同時に、放気弁８を開状態に制御して、セパレータ４内の圧縮空気を大気に放出する。これにより、セパレータ４内の圧力が大気圧となり、圧縮機本体１の再起動時に、モータ２４の駆動電流が過大となるのを防ぐようになっている。
【００３２】
次に、圧縮機本体１の停止時に運転スイッチ３２から起動指示信号が入力された場合の制御手順について説明する。図４は、本実施形態における圧縮機本体１の起動時の制御装置３０の制御処理内容を表すフローチャートである。
【００３３】
この図４において、まず、ステップ１００にて、運転スイッチ３２から起動指示信号が入力されると、ステップ１１０に進み、給水弁１５を閉状態に維持しつつ、補給弁１７を開状態に制御して、補給ライン１６を介し外部から給水ライン１２に水を補給する。このとき、放気弁８を閉状態に制御する。その後、ステップ１２０に進み、レベルスイッチ９からの検出信号に基づいてセパレータ４内の水位が上限水位ｈ１まで上昇したかどうか判定することにより、水クーラ１３が満水状態（例えば１０リットル＝０．０１ｍ３程度）であるかどうかを判断する。例えばセパレータ４内の水位が上限水位ｈ１まで上昇していない場合（すなわち、水クーラ１３が満水状態にないと判断された場合）は、ステップ１２０の判定が満たされず、前述のステップ１１０に戻って同様の手順を繰り返す。
【００３４】
一方、例えばセパレータ４内の水位が上限水位ｈ１まで上昇した場合（すなわち、水クーラ１３が満水状態にあると判断された場合）は、ステップ１２０の判定が満たされ、ステップ１３０に移る。ステップ１３０では、補給弁１７を閉状態に制御して給水ライン１２への水の補給を停止するとともに、給水弁１５を閉状態から開状態に切換えて圧縮機本体１の注水口２９Ａ〜２９Ｃへの給水を開始する。その後、ステップ１４０に進み、給水弁１５を開状態に切換えてから予め設定された所定時間（詳細には、給水弁１５から圧縮機本体１の内部に水が到達するまでの時間を考慮した時間であって、例えば数秒）が経過した後、モータ２４を駆動して圧縮機本体１を起動する。
【００３５】
なお、上記において、給水弁１５は、特許請求の範囲に記載の給水経路における冷却器より圧縮機本体側に設けられ、給水状態・止水状態に切換え可能な切換手段を構成する。また、補給ライン１６及び補給弁１７は、給水経路における冷却器と切換手段との間に接続され、外部から給水経路に水を補給可能な補給手段を構成する。また、運転スイッチ３２は、圧縮機本体の起動・停止を指示する指示手段を構成する。また、放気弁８は、貯留部内の空気を放気可能な放気手段を構成する。
【００３６】
また、制御装置３０が行う前述のステップ１１０は、特許請求の範囲に記載の圧縮機本体の起動が指示された場合、切換手段を止水状態に制御しつつ、補給手段を制御して給水経路に水を補給する補給制御手段を構成する。また、制御装置３０が行う前述のステップ１２０は、切換手段が止水状態であって補給手段から給水経路に水が補給された場合、貯留部内の水位が予め設定された第１の水位まで上昇したかどうか判定することにより、冷却器が満水状態であるかどうかを判断する第１の水位判定手段を構成する。また、制御装置３０が行う前述のステップ１４０は、冷却器が満水状態であると判断された場合、補給手段による給水経路への水の補給を停止するとともに、切換手段を止水状態から給水状態に切換えて給水経路から圧縮機本体の水潤滑部への給水を開始する給水制御手段を構成する。また、制御装置３０が行う前述のステップ１５０は、給水経路から圧縮機本体の水潤滑部への給水を開始した後、圧縮機本体を起動する起動制御手段を構成する。
【００３７】
以上のように構成された本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
【００３８】
運転スイッチ３２で圧縮機本体１の起動が指示されると、給水弁１５を閉状態に維持しつつ外部から給水ライン１２に水を補給し、水クーラ１３が満水状態となってセパレータ４内の水位が上限水位ｈ１まで上昇したら、給水ライン１２への水の補給を停止する。その後、給水弁１５を閉状態から開状態に切換えて、水クーラ１３に貯められた水を自重によって圧縮機本体の水潤滑部（詳細には、ロータ２０Ａ，２０Ｂ同士の接触部やシール２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂの摺動面）へ供給する。そして、所定時間経過後、圧縮機本体１を起動する。
【００３９】
したがって、本実施形態においては、圧縮機本体１の起動時に乾燥運転となるのを抑えることができる。これにより、ロータ２０Ａ，２０Ｂ同士の接触部やシール２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂの摺動面における摩耗を低減することができ、信頼性を高めることができる。
【００４０】
また、通常であれば、圧縮機本体１を１回でも駆動し、その後の停止時に給水弁１５を閉状態とすることにより、水クーラ１３に水を貯めることが可能である。しかし、圧縮機本体１の初めての起動時や、凍結防止のために水抜きを行った後の圧縮機本体１の起動時は、水クーラ１３に水が貯められていない。このような場合にも対応するため、本実施形態では、給水弁１５を閉状態としつつ外部から給水ライン１２に水を補給しており、水の補給の完了を判断するために、水クーラ１３が満水状態であるかどうかを確認している。そして、本実施形態では、水クーラ１３が満水状態であるかどうかを確認するために、セパレータ４内の水位を検出するレベルスイッチ９を利用している。これにより、新たな検出器を設ける必要がないので、部品点数を軽減することができ、コスト低減を図ることができる。
【００４１】
また、本実施形態では、圧縮機本体１の起動前（すなわち、セパレータ１内の圧力が上昇する前）、水クーラ１３に貯められた水を自重によって圧縮機本体１の水潤滑部へ供給するので、水を圧送するポンプを不要とし、コスト低減を図ることができる。また、水クーラ１３に水を貯めるので、セパレータ４の貯水容量を低減することができ、コスト低減を図ることができる。
【００４２】
本発明の第２の実施形態を、図５により説明する。本実施形態は、レベルスイッチ９が正常であるかどうかを判断し、レベルスイッチ９が正常であると判断した場合に給水ライン１２に水を補給する実施形態である。なお、本実施形態は、上記第１の実施形態と同様の構成であり、制御装置の制御処理内容だけが異なるため、適宜説明を省略する。
【００４３】
図５は、本実施形態における圧縮機本体１の起動時の制御装置３０Ａの制御処理内容を表すフローチャートである。
【００４４】
この図５において、まず、ステップ１００にて、運転スイッチ３２から起動指示信号が入力されると、ステップ１０１に進み、排出弁１１を開状態に制御して、排出ライン１０を介しセパレータ４内の水を排出する。このとき、水が排出しやすいように、放気弁８を開状態に制御する。その後、ステップ１０２に進み、レベルスイッチ９からの検出信号に基づいてセパレータ４内の水位が下限水位ｈ２まで下降したかどうか判定することにより、レベルスイッチ９が正常であるかどうかを判断する。例えばセパレータ４内の水位が下限水位ｈ２まで下降していない場合は、ステップ１０２の判定が満たされず、ステップ１０３に移る。ステップ１０３では、予め設定された所定時間（詳細には、例えばセパレータ４内の水位が上限水位ｈ１から下限水位ｈ２まで下降するまでの時間を含むように設定された時間）が経過したかどうかを判定する。例えば所定時間が経過していなければ、ステップ１０３の判定が満たされず、前述のステップ１０２に戻って同様の手順を繰り返す。
【００４５】
そして、例えばステップ１０３にて所定時間が経過した場合（すなわち、セパレータ４内の水位が下限水位ｈ２まで下降したことをレベルスイッチ９が検出せず、レベルスイッチ９が異常であると判断された場合）は、その判定が満たされ、ステップ１０４に移る。ステップ１０４では、モニタ３１に異常表示信号を出力して、モニタ３１に「レベルスイッチ異常」のメッセージを表示させる。
【００４６】
一方、例えばステップ１０２にてセパレータ４内の水位が下限水位ｈ２まで下降した場合（すなわちレベルスイッチ９が正常であると判断された場合）は、その判定が満たされ、ステップ１０５に移る。ステップ１０５では、排出弁１１を閉状態に制御してセパレータ４からの水の排出を停止する。その後、ステップ１１０に進み、上記第１の実施形態と同様、給水弁１５を閉状態に維持しつつ、補給弁１７を開状態に制御して、補給ライン１６を介し外部から給水ライン１２に水を補給する。このとき、放気弁８を閉状態に制御する。その後、ステップ１２０に進み、上記第１の実施形態と同様の手順を行う。
【００４７】
なお、上記において、排出ライン１０及び排出弁１１は、特許請求の範囲に記載の貯留部に貯留された水を外部に排出可能な排出手段を構成する。制御装置３０Ａが行う前述のステップ１０１〜１０３は、圧縮機本体の起動が指示された場合、排出手段を制御して貯留部に貯留された水を排出し、その際、貯留部内の水位が予め第１の水位より低く設定された第２の水位まで下降したことを、水位検出器で検出したかどうか判定することにより、水位検出器が正常であるかどうかを判断する第２の水位判定手段を構成する。また、制御装置３０Ａが行う前述のステップ１０４及びモニタ３１は、水位検出器が正常ではないと判断された場合に報知する報知手段を構成する。また、制御装置３０Ａが行う前述のステップ１１０は、水位検出器が正常であると判断された場合に、切換手段を止水状態に制御し、補給手段を制御して給水経路に水を補給する補給制御手段を構成する。
【００４８】
以上のように構成された本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様、圧縮機本体１の起動時に乾燥運転となるのを抑えることができる。これにより、ロータ２０Ａ，２０Ｂ同士の接触部やシール２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂの摺動面における摩耗を低減することができ、信頼性を高めることができる。また、本実施形態では、圧縮機本体１の起動時に、レベルスイッチ９の正常・異常を判断することができ、給水ライン１２への水の補給制御における信頼性を高めることができる。
【００４９】
なお、上記第２の実施形態においては、レベルスイッチ９が正常ではないと判断された場合に報知する報知手段として、モニタ３０に「レベルスイッチ異常」のメッセージを表示する場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えばブザーを吹鳴させたり、表示灯を点灯させたりしてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、セパレータ４内の水位を検出する水位検出器として、フロート式のレベルスイッチ９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、例えば超音波式、静電容量式、又は圧力式のレベルスイッチを設けてもよい。また、複数のポイントを検出可能なレベルスイッチに代えて、セパレータタンク４内の水位を連続的に検出可能なレベル計を設けてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、分離部４ａ及び貯留部４ｂが一体的に構成されたセパレータ４を備えた場合を例にとって説明したが、これに限られず、分離部４ａ及び貯留部４ｂが別体に構成されてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、給水ライン１２における水クーラ１３より圧縮機本体１側に設けられ、給水状態・止水状態に切換え可能な切換手段として、開状態・閉状態に切換え可能な給水弁１５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、給水弁１５に代えて、コストが増加するものの、例えば駆動状態・停止状態に切換え可能な給水ポンプを設けてもよい。この場合には、水クーラ１３は、圧縮機本体１及びセパレータ４より上方に配置されなくともよいし、水クーラ１３の被冷却水入口１３ａが被冷却水出口１３ｂより高くなるように配設されなくともよい。
【００５３】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、制御装置３０，３０Ａは、前述のステップ１５０にて、給水弁１５を開状態に切換えてから所定時間が経過した後、圧縮機本体１を起動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、給水弁１５から圧縮機本体１の内部に水が到達するまでの時間が短いか、若しくは圧縮機本体１の起動初期（低回転数域）においてロータ２０Ａ，２０Ｂやシール２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂの摩耗が生じないのであれば、給水弁１５を開状態に切換えるのと同時又は直前に、圧縮機本体１を起動してもよい。
【００５４】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、制御装置３０，３０Ａは、運転スイッチ３２からの指示信号に応じて圧縮機本体１の駆動・停止を制御するとともに、放気弁８、排出弁１１、給水弁１５、及び補給弁１７の開閉を制御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、圧縮機本体１の運転・停止時間が予め計画されて記憶された記憶装置を備え、この記憶装置からの指示信号に応じて制御してもよい。
【００５５】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、給油式圧縮機は、雄ロータ２０Ａ及び雌ロータ２０Ｂが互いに接触して噛み合うように回転する圧縮機本体１を採用し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、例えばタイミングギヤを用い、雄ロータ及び雌ロータが互いに接触しないで同期して回転する圧縮機本体を採用してもよい。この場合、ロータ同士の接触部を潤滑する必要がないため、給水ライン１２からの水を注水口２９Ａに注入せず、注水口２９Ｂ，２９Ｃに注入するように構成してもよい。また、スクリュー型の圧縮機本体１に限られず、例えばスクロール型等の他の圧縮機本体を採用してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ 圧縮機本体
４ セパレータ
４ａ 分離部
４ｂ 貯留部
８ 放気弁（放気手段）
９ レベルスイッチ
１０ 排出ライン（排出手段）
１１ 排出弁（排出手段）
１２ 給水ライン
１３ 水クーラ
１３ａ 被冷却水入口
１３ｂ 被冷却水出口
１５ 給水弁（切換手段）
１６ 補給ライン（補給手段）
１７ 補給弁（補給手段）
３０ 制御装置（補給制御手段、第１の水位判定手段、給水制御手段、起動制御手段）
３０Ａ 制御装置（補給制御手段、第１の水位判定手段、給水制御手段、起動制御手段、第２の水位判定手段）
３１ モニタ（報知手段）
３２ 運転スイッチ（指示手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機本体の水潤滑部に水を供給する給水式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機本体の作動室に油を供給することにより、油の冷却・シール効果によって圧縮効率を高めることができる給油式圧縮機が知られている。また、圧縮空気中に油分を含ませることなく圧縮機効率を高めるために、圧縮機本体の作動室に水を供給する給水式圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の給水式圧縮機は、空気を圧縮するスクリュー型の圧縮機本体と、この圧縮機本体より吐出された圧縮空気から水を分離するとともに、分離した水を貯留する水回収器と、この水回収器から圧縮機本体の作動室へ水を供給する送水ラインと、この送水ラインに設けられ、水を冷却する水クーラと、送水ラインにおける水クーラの下流側に設けられ、水中の不純物を取り除く水フィルタと、送水ラインにおける水フィルタの下流側に設けられた第１自動弁と、水回収器の上部と圧縮機本体の吸込側との間で接続された放出ラインと、この放出ラインに設けられた第２自動弁と、第１自動弁及び第２自動弁を制御する制御装置とを備えている。なお、水回収器に貯留された水は、所定の水位を超えると、排水ラインから排水されるようになっている。
【０００４】
制御装置は、圧縮機本体の運転時に、第１自動弁を開弁し、第２自動弁を閉弁する。これにより、水回収器内の圧縮空気の圧力（すなわち、圧縮機本体から吐出された圧縮空気の圧力）によって、水回収器から圧縮機本体の作動室へ水を供給するようになっている。また、制御装置は、圧縮機本体の停止時に、第１自動弁を閉弁し、第２自動弁を開弁する。これにより、水回収器内の圧縮空気が放出され、水回収器内の圧力が低圧（例えば大気圧）となる。その結果、圧縮機本体の再起動時に、モータの駆動電流が過大となるのを防ぐようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８００９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、圧縮機本体の停止時に水回収器内が大気圧となって、時間が経過すると、圧縮機本体の内部が乾燥状態になる。その状態で、圧縮機本体を再起動すると、水回収器内の圧力が上昇するまでに（すなわち、圧縮機本体への給水を開始するまでに）例えば５〜１０秒程度の時間がかかるため、それまでの間、乾燥状態の運転（以降、乾燥運転と称す）を行うことになる。
【０００７】
ここで、例えば雌雄一対のスクリューロータが互いに接触して回転するような圧縮機本体を採用し、ロータ同士の接触部における潤滑水作用のために圧縮機本体へ水を供給する給水式圧縮機を想定する。この給水式圧縮機においては、上述した乾燥運転によってロータ同士の接触部が摩耗し、ロータの損傷や寿命低下、圧縮機の性能低下といった不具合が生じる。また、例えば圧縮機本体内のシール（例えばメカニカルシール等）の摺動面における潤滑水作用のために圧縮機本体へ水を供給するような給水式圧縮機を想定する。この給水式圧縮機においては、上述した乾燥運転によってシールの摺動面が摩耗し、シールの損傷や寿命の低下といった不具合が生じる。
【０００８】
本発明は、上述した事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機本体の起動時に乾燥運転となるのを抑えることができ、信頼性を高めることができる給水式圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（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、前記圧縮機本体より吐出された圧縮空気から水を分離する分離部と、前記分離部で分離された水を貯留する貯留部と、前記貯留部内の水位を検出する水位検出器と、前記貯留部から前記圧縮機本体の水潤滑部へ水を供給する給水経路と、前記給水経路に設けられ、水を冷却する冷却器と、前記給水経路における前記冷却器より前記圧縮機本体側に設けられ、給水状態・止水状態に切換え可能な切換手段と、前記給水経路における前記冷却器と前記切換手段との間に接続され、外部から前記給水経路に水を補給可能な補給手段とを備えた給水式圧縮機において、前記圧縮機本体の起動・停止を指示する指示手段と、前記圧縮機本体の起動が指示された場合、前記切換手段を止水状態に制御しつつ、前記補給手段を制御して前記給水経路に水を補給する補給制御手段と、前記切換手段が止水状態であって前記補給手段から前記給水経路に水が補給された場合、前記貯留部内の水位が予め設定された第１の水位まで上昇したかどうか判定することにより、前記冷却器が満水状態であるかどうかを判断する第１の水位判定手段と、前記冷却器が満水状態であると判断された場合、前記補給手段による前記給水経路への水の補給を停止するとともに、前記切換手段を止水状態から給水状態に切換えて前記給水経路から前記圧縮機本体の水潤滑部への給水を開始する給水制御手段と、前記給水経路から前記圧縮機本体の水潤滑部への給水を開始した後、若しくは同時か直前に、前記圧縮機本体を起動する起動制御手段とを備える。
【００１０】
このような本発明においては、圧縮機本体の起動が指示された場合、切換手段を止水状態としつつ外部から給水経路に水を補給し、冷却器が満水状態となって貯留部内の水位が第１の水位まで上昇したら水の補給を停止する。その後、切換手段を止水状態から給水状態に切換えて圧縮機本体の水潤滑部（詳細には、例えばロータ同士の接触部やシールの摺動面）への給水を開始し、その後（若しくは同時か直前に）、圧縮機本体を起動する。これにより、圧縮機本体の起動時に乾燥運転となるのを抑えることができる。したがって、例えばロータ同士の接触部やシールの摺動面における摩耗を低減することができ、信頼性を高めることができる。
【００１１】
また、通常であれば、圧縮機本体を１回でも駆動し、その後の停止時に切換手段を止水状態とすることにより、冷却器に水を貯めることが可能である。しかし、圧縮機本体の初めての起動時や、凍結防止のために水抜きを行った後の圧縮機本体の起動時は、冷却器に水が貯められていない。このような場合にも対応するため、本発明では、切換手段を止水状態としつつ外部から給水経路に水を補給しており、水の補給の完了を判断するために、冷却器が満水状態であるかどうかを確認している。そして、本発明では、冷却器が満水状態であるかどうかを確認するために、貯留部内の水位を検出する水位検出器を利用する。これにより、新たな検出器を設ける必要がないので、部品点数を軽減することができ、コスト低減を図ることができる。
【００１２】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記切換手段は、開状態・閉状態に切換え可能な給水弁であり、前記冷却器は、前記圧縮機本体及び前記貯留部より上方に配置され、かつ前記冷却器の被冷却水入口が被冷却水出口より高くなるように配設されており、前記圧縮機本体の起動が指示された場合で前記給水弁が閉状態から開状態に切換えられたときに、前記冷却器に貯められた水を自重によって前記圧縮機本体の水潤滑部へ供給するように構成する。
【００１３】
これにより、水を圧送するためのポンプを不要とし、コスト低減を図ることができる。また、冷却器に水を貯めるので、貯留部の貯水容量を低減することができ、コスト低減を図ることができる。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記貯留部に貯留された水を外部に排出可能な排出手段と、前記圧縮機本体の起動が指示された場合、前記排出手段を制御して前記貯留部に貯留された水を排出し、その際、前記貯留部内の水位が予め前記第１の水位より低く設定された第２の水位まで下降したことを、前記水位検出器で検出したかどうか判定することにより、前記水位検出器が正常であるかどうかを判断する第２の水位判定手段と、前記水位検出器が正常ではないと判断された場合に報知する報知手段とを備え、前記補給制御手段は、前記水位検出器が正常であると判断された場合に、前記切換手段を止水状態に制御し、前記補給手段を制御して前記給水経路に水を補給する。
【００１５】
これにより、圧縮機本体の起動時に、水位検出器の正常・異常を判断することができ、給水経路への水の補給制御における信頼性を高めることができる。
【００１６】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記貯留部内の空気を放気可能な放気手段を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧縮機本体の起動時に乾燥運転となるのを抑えることができ、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態における給水式圧縮機の構成を表す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における圧縮機本体の構造を表す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における制御装置を関連機器とともに表すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における圧縮機本体起動時の制御装置の制御処理内容を表すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態における圧縮機本体起動時の制御装置の制御処理内容を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態を、図１〜図４により説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態における給水式圧縮機の構成を表す概略図である。図２は、本実施形態における圧縮機本体の構造を表す断面図である。図３は、本実施形態における制御装置を関連機器とともに表すブロック図である。
【００２１】
図１で示すように、給水式圧縮機は、空気を圧縮する圧縮機本体１と、この圧縮機本体の吸入側に設けられた吸込みフィルタ２及び吸込み絞り弁３と、圧縮機本体１より吐出された圧縮空気から水を分離するとともに、分離した水を貯留するセパレータ４と、このセパレータ４で分離した圧縮空気を導出する圧縮空気ライン５（圧縮空気経路）と、この圧縮空気ライン５に設けられた逆止弁６と、この圧縮空気ライン５における逆止弁６の下流側に設けられ、圧縮空気を除湿する除湿器７と、この圧縮空気ライン５における逆止弁６の上流側に設けられた電磁式の放気弁８とを備えている。セパレータ４は、圧縮機本体１からの圧縮空気を周方向に旋回させ、圧縮空気に含まれる水を遠心分離する分離部４ａ（言い換えれば、二重円筒構造となる水容器の上部）と、この分離部４ａで分離されて落下した水を貯留する貯留部４ｂ（言い換えれば、水容器の下部）とが一体的に構成されたものである。
【００２２】
また、給水式圧縮機は、セパレータ４内の水位（液面位置）を検出する例えばフロート式のレベルスイッチ（水位検出器）９と、セパレータ４の下部に接続された排出ライン１０（排出経路）と、この排出ライン１０に設けられた電磁式の排出弁１１と、セパレータ４から圧縮機本体１の水潤滑部（詳細は後述）へ水を供給する給水ライン１２（給水経路）と、この給水ライン１２に設けられた水クーラ１３（冷却器）と、給水ライン１２における水クーラ１３の下流側（言い換えれば、圧縮機本体１側）に設けられ、水中の不純物を除去する水フィルタ１４と、給水ライン１２における水フィルタ１４の下流側に設けられた電磁式の給水弁１５と、給水ライン１２における水クーラ１３と水フィルタ１４との間（言い換えれば、水クーラ１３と給水弁１５との間）に接続された補給ライン１６（補給経路）と、この補給ライン１６に設けられた電磁式の補給弁１７とを備えている。
【００２３】
レベルスイッチ９は、例えば、セパレータ４内の水位として複数（本実施形態では２つ）のポイントを検出可能とするものである。すなわち、セパレータ４内の水位が予め設定された上限水位ｈ１及び下限水位ｈ２（但し、ｈ２＜ｈ１）に達しているかどうかを検出可能とし、その検出信号を出力するようになっている。
【００２４】
水クーラ１３は、圧縮機本体１及びセパレータ４より上方に配置され、かつ水クーラ１３の被冷却水入口１３ａが被冷却水出口１３ｂより高くなるように配設されている。また、水クーラ１３は、例えば空冷式の冷却器であって、冷却ファン１８で生起された冷却風によって、例えば外気温度に対し１０℃前後に保つように水を冷却するようになっている。
【００２５】
図２で示すように、圧縮機本体１は、雌雄一対のスクリューロータ２０Ａ，２０Ｂと、これらスクリューロータ２０Ａ，２０Ｂを収納するケーシング２１と、雄ロータ２０Ａを回転可能に支持する吸入側軸受２２Ａ及び吐出側軸受２３Ａと、雌ロータ２０Ｂを回転可能に支持する吸入側軸受２２Ｂ及び吐出側軸受２３Ｂとを備えている。雄ロータ２０Ａの吸入側端部にはモータ２４（図１参照）の回転軸が連結されており、モータ２４の駆動によって雄ロータ２０Ａが回転する。また、雄ロータ２０Ａの回転に伴い、雌ロータ２０Ｂが雄ロータ２０Ａと接触して噛み合うように回転するようになっている。
【００２６】
雄ロータ２０Ａ及び雌ロータ２０Ｂの歯溝には作動室が形成されており、雄ロータ２０Ａ及び雌ロータ２０Ｂの回転に伴い、作動室はロータ軸方向（図２中右方向）に移動してその容積が変化するようになっている。これにより、吸入口２５から作動室内に空気を吸入して圧縮し、圧縮空気を吐出口２６から吐出するようになっている。
【００２７】
吐出側軸受２２Ａ，２２Ｂと作動室との間には、高圧シールとして例えばメカニカルシール２７Ａ，２７Ｂ（詳細には、例えばカーボンやセラミック等の材質で形成されたもの）が設けられており、吸入側軸受２３Ａ，２３Ｂと作動室との間には、低圧シールとして例えばリップシール２８Ａ，２８Ｂが設けられている。なお、本実施形態では、低圧シールとしてリップシール２８Ａ，２８Ｂを設けたが、これに代えて、メカニカルシールを設けてもよい。
【００２８】
上述した圧縮機本体１においては、ロータ２０Ａ，２０Ｂ同士の接触部及びシール２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂの摺動面を潤滑する必要があるため、給水ライン１２からの水が潤滑水として供給されるようになっている。すなわち、給水ライン１２からの水の一部がケーシング２１の注水口２９Ａを介し作動室に注入されており、ロータ２０Ａ，２０Ｂ同士の接触部を潤滑するとともに、水のシール・冷却効果によって圧縮効率を高める。また、給水ライン１２からの水の一部がケーシング２１の注水口２９Ｂに注入されており、この注水口２９Ｂに注入された水がシール２７Ａ，２７Ｂの摺動面を潤滑する。また、給水ライン１２からの水の一部がケーシング２１の注水口２９Ｃ（図示せず）に注入されており、この注水口２９Ｃに注入された水がシール２８Ａ，２８Ｂの摺動面を潤滑する。なお、注水口２９Ａ〜２９Ｃには、セパレータ４側の圧力を保持したまま適用の水を噴射するためのノズル（図示せず）が設けられている。また、シール２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂの摺動面を潤滑した水は、作動室に流出するようになっている。
【００２９】
給水式圧縮機は、上述した圧縮機本体１の駆動・停止（すなわち、モータ２４の駆動・停止）を制御するとともに、上述した放気弁８、排出弁１１、給水弁１５、及び補給弁１７の開閉を制御する制御装置３０（図３参照）と、この制御装置３０からの表示信号を入力して圧縮機の運転状態等を表示するモニタ３１（図３参照）とを備えている。
【００３０】
制御装置３０は、第１の制御機能として、圧縮機本体１の運転中等に、レベルスイッチ９からの検出信号を入力し、これに応じて排出弁１１の開閉等を制御するようになっている。詳しく説明すると、レベルスイッチ９からの検出信号により、セパレータ４内の水位が上限水位ｈ１以上であるどうかを判定しており、上限水位ｈ１以上である場合に排出弁１１を開状態に制御して、排出ライン１０を介しセパレータ４内の水を排出するようになっている。また、レベルスイッチ９からの検出信号により、セパレータ４内の水位が下限水位ｈ２未満であるかどうかを判定しており、下限水位ｈ２未満である場合に補給ライン（図示しないが、例えばセパレータ４に直接接続された補給ライン）に設けられた補給弁を開状態に制御して、その補給ラインを介し外部からセパレータ４内に水を補給するようになっている。
【００３１】
また、制御装置３０は、第２の制御機能として、圧縮機本体１の起動・停止を指示する運転スイッチ３２からの指示信号を入力し、これに応じてモータ２４の駆動・停止を制御するとともに、放気弁８、給水弁１５、及び補給弁１７の開閉を制御するようになっている。詳しく説明すると、圧縮機本体１の運転中、放気弁８及び補給弁１７を閉状態に制御し、給水弁１５を開状態に制御する。これにより、セパレータ４内の圧縮空気の圧力（例えば０．７ＭＰａ程度）によって、セパレータ４内の水が給水ライン１２を介し圧縮機本体１の注水口２９Ａ〜２９Ｃへ供給される。そして、圧縮機本体１の運転中に運転スイッチ３２から停止指示信号が入力された場合、モータ２４を停止して圧縮機本体１を停止するとともに、給水弁１５を閉状態に制御して、給水ライン１２から圧縮機本体１の注水口２９Ａ〜２９Ｃへの給水を停止する。同時に、放気弁８を開状態に制御して、セパレータ４内の圧縮空気を大気に放出する。これにより、セパレータ４内の圧力が大気圧となり、圧縮機本体１の再起動時に、モータ２４の駆動電流が過大となるのを防ぐようになっている。
【００３２】
次に、圧縮機本体１の停止時に運転スイッチ３２から起動指示信号が入力された場合の制御手順について説明する。図４は、本実施形態における圧縮機本体１の起動時の制御装置３０の制御処理内容を表すフローチャートである。
【００３３】
この図４において、まず、ステップ１００にて、運転スイッチ３２から起動指示信号が入力されると、ステップ１１０に進み、給水弁１５を閉状態に維持しつつ、補給弁１７を開状態に制御して、補給ライン１６を介し外部から給水ライン１２に水を補給する。このとき、放気弁８を閉状態に制御する。その後、ステップ１２０に進み、レベルスイッチ９からの検出信号に基づいてセパレータ４内の水位が上限水位ｈ１まで上昇したかどうか判定することにより、水クーラ１３が満水状態（例えば１０リットル＝０．０１ｍ３程度）であるかどうかを判断する。例えばセパレータ４内の水位が上限水位ｈ１まで上昇していない場合（すなわち、水クーラ１３が満水状態にないと判断された場合）は、ステップ１２０の判定が満たされず、前述のステップ１１０に戻って同様の手順を繰り返す。
【００３４】
一方、例えばセパレータ４内の水位が上限水位ｈ１まで上昇した場合（すなわち、水クーラ１３が満水状態にあると判断された場合）は、ステップ１２０の判定が満たされ、ステップ１３０に移る。ステップ１３０では、補給弁１７を閉状態に制御して給水ライン１２への水の補給を停止するとともに、給水弁１５を閉状態から開状態に切換えて圧縮機本体１の注水口２９Ａ〜２９Ｃへの給水を開始する。その後、ステップ１４０に進み、給水弁１５を開状態に切換えてから予め設定された所定時間（詳細には、給水弁１５から圧縮機本体１の内部に水が到達するまでの時間を考慮した時間であって、例えば数秒）が経過した後、モータ２４を駆動して圧縮機本体１を起動する。
【００３５】
なお、上記において、給水弁１５は、特許請求の範囲に記載の給水経路における冷却器より圧縮機本体側に設けられ、給水状態・止水状態に切換え可能な切換手段を構成する。また、補給ライン１６及び補給弁１７は、給水経路における冷却器と切換手段との間に接続され、外部から給水経路に水を補給可能な補給手段を構成する。また、運転スイッチ３２は、圧縮機本体の起動・停止を指示する指示手段を構成する。また、放気弁８は、貯留部内の空気を放気可能な放気手段を構成する。
【００３６】
また、制御装置３０が行う前述のステップ１１０は、特許請求の範囲に記載の圧縮機本体の起動が指示された場合、切換手段を止水状態に制御しつつ、補給手段を制御して給水経路に水を補給する補給制御手段を構成する。また、制御装置３０が行う前述のステップ１２０は、切換手段が止水状態であって補給手段から給水経路に水が補給された場合、貯留部内の水位が予め設定された第１の水位まで上昇したかどうか判定することにより、冷却器が満水状態であるかどうかを判断する第１の水位判定手段を構成する。また、制御装置３０が行う前述のステップ１４０は、冷却器が満水状態であると判断された場合、補給手段による給水経路への水の補給を停止するとともに、切換手段を止水状態から給水状態に切換えて給水経路から圧縮機本体の水潤滑部への給水を開始する給水制御手段を構成する。また、制御装置３０が行う前述のステップ１５０は、給水経路から圧縮機本体の水潤滑部への給水を開始した後、圧縮機本体を起動する起動制御手段を構成する。
【００３７】
以上のように構成された本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
【００３８】
運転スイッチ３２で圧縮機本体１の起動が指示されると、給水弁１５を閉状態に維持しつつ外部から給水ライン１２に水を補給し、水クーラ１３が満水状態となってセパレータ４内の水位が上限水位ｈ１まで上昇したら、給水ライン１２への水の補給を停止する。その後、給水弁１５を閉状態から開状態に切換えて、水クーラ１３に貯められた水を自重によって圧縮機本体の水潤滑部（詳細には、ロータ２０Ａ，２０Ｂ同士の接触部やシール２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂの摺動面）へ供給する。そして、所定時間経過後、圧縮機本体１を起動する。
【００３９】
したがって、本実施形態においては、圧縮機本体１の起動時に乾燥運転となるのを抑えることができる。これにより、ロータ２０Ａ，２０Ｂ同士の接触部やシール２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂの摺動面における摩耗を低減することができ、信頼性を高めることができる。
【００４０】
また、通常であれば、圧縮機本体１を１回でも駆動し、その後の停止時に給水弁１５を閉状態とすることにより、水クーラ１３に水を貯めることが可能である。しかし、圧縮機本体１の初めての起動時や、凍結防止のために水抜きを行った後の圧縮機本体１の起動時は、水クーラ１３に水が貯められていない。このような場合にも対応するため、本実施形態では、給水弁１５を閉状態としつつ外部から給水ライン１２に水を補給しており、水の補給の完了を判断するために、水クーラ１３が満水状態であるかどうかを確認している。そして、本実施形態では、水クーラ１３が満水状態であるかどうかを確認するために、セパレータ４内の水位を検出するレベルスイッチ９を利用している。これにより、新たな検出器を設ける必要がないので、部品点数を軽減することができ、コスト低減を図ることができる。
【００４１】
また、本実施形態では、圧縮機本体１の起動前（すなわち、セパレータ１内の圧力が上昇する前）、水クーラ１３に貯められた水を自重によって圧縮機本体１の水潤滑部へ供給するので、水を圧送するポンプを不要とし、コスト低減を図ることができる。また、水クーラ１３に水を貯めるので、セパレータ４の貯水容量を低減することができ、コスト低減を図ることができる。
【００４２】
本発明の第２の実施形態を、図５により説明する。本実施形態は、レベルスイッチ９が正常であるかどうかを判断し、レベルスイッチ９が正常であると判断した場合に給水ライン１２に水を補給する実施形態である。なお、本実施形態は、上記第１の実施形態と同様の構成であり、制御装置の制御処理内容だけが異なるため、適宜説明を省略する。
【００４３】
図５は、本実施形態における圧縮機本体１の起動時の制御装置３０Ａの制御処理内容を表すフローチャートである。
【００４４】
この図５において、まず、ステップ１００にて、運転スイッチ３２から起動指示信号が入力されると、ステップ１０１に進み、排出弁１１を開状態に制御して、排出ライン１０を介しセパレータ４内の水を排出する。このとき、水が排出しやすいように、放気弁８を開状態に制御する。その後、ステップ１０２に進み、レベルスイッチ９からの検出信号に基づいてセパレータ４内の水位が下限水位ｈ２まで下降したかどうか判定することにより、レベルスイッチ９が正常であるかどうかを判断する。例えばセパレータ４内の水位が下限水位ｈ２まで下降していない場合は、ステップ１０２の判定が満たされず、ステップ１０３に移る。ステップ１０３では、予め設定された所定時間（詳細には、例えばセパレータ４内の水位が上限水位ｈ１から下限水位ｈ２まで下降するまでの時間を含むように設定された時間）が経過したかどうかを判定する。例えば所定時間が経過していなければ、ステップ１０３の判定が満たされず、前述のステップ１０２に戻って同様の手順を繰り返す。
【００４５】
そして、例えばステップ１０３にて所定時間が経過した場合（すなわち、セパレータ４内の水位が下限水位ｈ２まで下降したことをレベルスイッチ９が検出せず、レベルスイッチ９が異常であると判断された場合）は、その判定が満たされ、ステップ１０４に移る。ステップ１０４では、モニタ３１に異常表示信号を出力して、モニタ３１に「レベルスイッチ異常」のメッセージを表示させる。
【００４６】
一方、例えばステップ１０２にてセパレータ４内の水位が下限水位ｈ２まで下降した場合（すなわちレベルスイッチ９が正常であると判断された場合）は、その判定が満たされ、ステップ１０５に移る。ステップ１０５では、排出弁１１を閉状態に制御してセパレータ４からの水の排出を停止する。その後、ステップ１１０に進み、上記第１の実施形態と同様、給水弁１５を閉状態に維持しつつ、補給弁１７を開状態に制御して、補給ライン１６を介し外部から給水ライン１２に水を補給する。このとき、放気弁８を閉状態に制御する。その後、ステップ１２０に進み、上記第１の実施形態と同様の手順を行う。
【００４７】
なお、上記において、排出ライン１０及び排出弁１１は、特許請求の範囲に記載の貯留部に貯留された水を外部に排出可能な排出手段を構成する。制御装置３０Ａが行う前述のステップ１０１〜１０３は、圧縮機本体の起動が指示された場合、排出手段を制御して貯留部に貯留された水を排出し、その際、貯留部内の水位が予め第１の水位より低く設定された第２の水位まで下降したことを、水位検出器で検出したかどうか判定することにより、水位検出器が正常であるかどうかを判断する第２の水位判定手段を構成する。また、制御装置３０Ａが行う前述のステップ１０４及びモニタ３１は、水位検出器が正常ではないと判断された場合に報知する報知手段を構成する。また、制御装置３０Ａが行う前述のステップ１１０は、水位検出器が正常であると判断された場合に、切換手段を止水状態に制御し、補給手段を制御して給水経路に水を補給する補給制御手段を構成する。
【００４８】
以上のように構成された本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様、圧縮機本体１の起動時に乾燥運転となるのを抑えることができる。これにより、ロータ２０Ａ，２０Ｂ同士の接触部やシール２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂの摺動面における摩耗を低減することができ、信頼性を高めることができる。また、本実施形態では、圧縮機本体１の起動時に、レベルスイッチ９の正常・異常を判断することができ、給水ライン１２への水の補給制御における信頼性を高めることができる。
【００４９】
なお、上記第２の実施形態においては、レベルスイッチ９が正常ではないと判断された場合に報知する報知手段として、モニタ３０に「レベルスイッチ異常」のメッセージを表示する場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えばブザーを吹鳴させたり、表示灯を点灯させたりしてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、セパレータ４内の水位を検出する水位検出器として、フロート式のレベルスイッチ９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、例えば超音波式、静電容量式、又は圧力式のレベルスイッチを設けてもよい。また、複数のポイントを検出可能なレベルスイッチに代えて、セパレータタンク４内の水位を連続的に検出可能なレベル計を設けてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、分離部４ａ及び貯留部４ｂが一体的に構成されたセパレータ４を備えた場合を例にとって説明したが、これに限られず、分離部４ａ及び貯留部４ｂが別体に構成されてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、給水ライン１２における水クーラ１３より圧縮機本体１側に設けられ、給水状態・止水状態に切換え可能な切換手段として、開状態・閉状態に切換え可能な給水弁１５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、給水弁１５に代えて、コストが増加するものの、例えば駆動状態・停止状態に切換え可能な給水ポンプを設けてもよい。この場合には、水クーラ１３は、圧縮機本体１及びセパレータ４より上方に配置されなくともよいし、水クーラ１３の被冷却水入口１３ａが被冷却水出口１３ｂより高くなるように配設されなくともよい。
【００５３】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、制御装置３０，３０Ａは、前述のステップ１５０にて、給水弁１５を開状態に切換えてから所定時間が経過した後、圧縮機本体１を起動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、給水弁１５から圧縮機本体１の内部に水が到達するまでの時間が短いか、若しくは圧縮機本体１の起動初期（低回転数域）においてロータ２０Ａ，２０Ｂやシール２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８Ｂの摩耗が生じないのであれば、給水弁１５を開状態に切換えるのと同時又は直前に、圧縮機本体１を起動してもよい。
【００５４】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、制御装置３０，３０Ａは、運転スイッチ３２からの指示信号に応じて圧縮機本体１の駆動・停止を制御するとともに、放気弁８、排出弁１１、給水弁１５、及び補給弁１７の開閉を制御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、圧縮機本体１の運転・停止時間が予め計画されて記憶された記憶装置を備え、この記憶装置からの指示信号に応じて制御してもよい。
【００５５】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、給油式圧縮機は、雄ロータ２０Ａ及び雌ロータ２０Ｂが互いに接触して噛み合うように回転する圧縮機本体１を採用し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、例えばタイミングギヤを用い、雄ロータ及び雌ロータが互いに接触しないで同期して回転する圧縮機本体を採用してもよい。この場合、ロータ同士の接触部を潤滑する必要がないため、給水ライン１２からの水を注水口２９Ａに注入せず、注水口２９Ｂ，２９Ｃに注入するように構成してもよい。また、スクリュー型の圧縮機本体１に限られず、例えばスクロール型等の他の圧縮機本体を採用してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ 圧縮機本体
４ セパレータ
４ａ 分離部
４ｂ 貯留部
８ 放気弁（放気手段）
９ レベルスイッチ
１０ 排出ライン（排出手段）
１１ 排出弁（排出手段）
１２ 給水ライン
１３ 水クーラ
１３ａ 被冷却水入口
１３ｂ 被冷却水出口
１５ 給水弁（切換手段）
１６ 補給ライン（補給手段）
１７ 補給弁（補給手段）
３０ 制御装置（補給制御手段、第１の水位判定手段、給水制御手段、起動制御手段）
３０Ａ 制御装置（補給制御手段、第１の水位判定手段、給水制御手段、起動制御手段、第２の水位判定手段）
３１ モニタ（報知手段）
３２ 運転スイッチ（指示手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体より吐出された圧縮空気から水を分離する分離部と、
前記分離部で分離された水を貯留する貯留部と、
前記貯留部内の水位を検出する水位検出器と、
前記貯留部から前記圧縮機本体の水潤滑部へ水を供給する給水経路と、
前記給水経路に設けられ、水を冷却する冷却器と、
前記給水経路における前記冷却器より前記圧縮機本体側に設けられ、給水状態・止水状態に切換え可能な切換手段と、
前記給水経路における前記冷却器と前記切換手段との間に接続され、外部から前記給水経路に水を補給可能な補給手段とを備えた給水式圧縮機において、
前記圧縮機本体の起動・停止を指示する指示手段と、
前記圧縮機本体の起動が指示された場合、前記切換手段を止水状態に制御しつつ、前記補給手段を制御して前記給水経路に水を補給する補給制御手段と、
前記切換手段が止水状態であって前記補給手段から前記給水経路に水が補給された場合、前記貯留部内の水位が予め設定された第１の水位まで上昇したかどうか判定することにより、前記冷却器が満水状態であるかどうかを判断する第１の水位判定手段と、
前記冷却器が満水状態であると判断された場合、前記補給手段による前記給水経路への水の補給を停止するとともに、前記切換手段を止水状態から給水状態に切換えて前記給水経路から前記圧縮機本体の水潤滑部への給水を開始する給水制御手段と、
前記給水経路から前記圧縮機本体の水潤滑部への給水を開始した後、若しくは同時か直前に、前記圧縮機本体を起動する起動制御手段とを備えたことを特徴とする給水式圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載の給水式圧縮機において、
前記切換手段は、開状態・閉状態に切換え可能な給水弁であり、
前記冷却器は、前記圧縮機本体及び前記貯留部より上方に配置され、かつ前記冷却器の被冷却水入口が被冷却水出口より高くなるように配設されており、
前記圧縮機本体の起動が指示された場合で前記給水弁が閉状態から開状態に切換えられたときに、前記冷却器に貯められた水を自重によって前記圧縮機本体の水潤滑部へ供給するように構成したことを特徴とする給水式圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の給水式圧縮機において、
前記貯留部に貯留された水を外部に排出可能な排出手段と、
前記圧縮機本体の起動が指示された場合、前記排出手段を制御して前記貯留部に貯留された水を排出し、その際、前記貯留部内の水位が予め前記第１の水位より低く設定された第２の水位まで下降したことを、前記水位検出器で検出したかどうか判定することにより、前記水位検出器が正常であるかどうかを判断する第２の水位判定手段と、
前記水位検出器が正常ではないと判断された場合に報知する報知手段とを備え、
前記補給制御手段は、前記水位検出器が正常であると判断された場合に、前記切換手段を止水状態に制御し、前記補給手段を制御して前記給水経路に水を補給することを特徴とする給水式圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３記載の給水式圧縮機において、
前記貯留部内の空気を放気可能な放気手段を備えたことを特徴とする給水式圧縮機。
【請求項１】
空気を圧縮する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体より吐出された圧縮空気から水を分離する分離部と、
前記分離部で分離された水を貯留する貯留部と、
前記貯留部内の水位を検出する水位検出器と、
前記貯留部から前記圧縮機本体の水潤滑部へ水を供給する給水経路と、
前記給水経路に設けられ、水を冷却する冷却器と、
前記給水経路における前記冷却器より前記圧縮機本体側に設けられ、給水状態・止水状態に切換え可能な切換手段と、
前記給水経路における前記冷却器と前記切換手段との間に接続され、外部から前記給水経路に水を補給可能な補給手段とを備えた給水式圧縮機において、
前記圧縮機本体の起動・停止を指示する指示手段と、
前記圧縮機本体の起動が指示された場合、前記切換手段を止水状態に制御しつつ、前記補給手段を制御して前記給水経路に水を補給する補給制御手段と、
前記切換手段が止水状態であって前記補給手段から前記給水経路に水が補給された場合、前記貯留部内の水位が予め設定された第１の水位まで上昇したかどうか判定することにより、前記冷却器が満水状態であるかどうかを判断する第１の水位判定手段と、
前記冷却器が満水状態であると判断された場合、前記補給手段による前記給水経路への水の補給を停止するとともに、前記切換手段を止水状態から給水状態に切換えて前記給水経路から前記圧縮機本体の水潤滑部への給水を開始する給水制御手段と、
前記給水経路から前記圧縮機本体の水潤滑部への給水を開始した後、若しくは同時か直前に、前記圧縮機本体を起動する起動制御手段とを備えたことを特徴とする給水式圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載の給水式圧縮機において、
前記切換手段は、開状態・閉状態に切換え可能な給水弁であり、
前記冷却器は、前記圧縮機本体及び前記貯留部より上方に配置され、かつ前記冷却器の被冷却水入口が被冷却水出口より高くなるように配設されており、
前記圧縮機本体の起動が指示された場合で前記給水弁が閉状態から開状態に切換えられたときに、前記冷却器に貯められた水を自重によって前記圧縮機本体の水潤滑部へ供給するように構成したことを特徴とする給水式圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の給水式圧縮機において、
前記貯留部に貯留された水を外部に排出可能な排出手段と、
前記圧縮機本体の起動が指示された場合、前記排出手段を制御して前記貯留部に貯留された水を排出し、その際、前記貯留部内の水位が予め前記第１の水位より低く設定された第２の水位まで下降したことを、前記水位検出器で検出したかどうか判定することにより、前記水位検出器が正常であるかどうかを判断する第２の水位判定手段と、
前記水位検出器が正常ではないと判断された場合に報知する報知手段とを備え、
前記補給制御手段は、前記水位検出器が正常であると判断された場合に、前記切換手段を止水状態に制御し、前記補給手段を制御して前記給水経路に水を補給することを特徴とする給水式圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３記載の給水式圧縮機において、
前記貯留部内の空気を放気可能な放気手段を備えたことを特徴とする給水式圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２３３４２８（Ｐ２０１２−２３３４２８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０１９３８（Ｐ２０１１−１０１９３８）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【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１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【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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