JPH0245687A - 水噴射コンプレッサの動力軽減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、コンプレッサ本体の作用空間内に水を噴射し
、該作用空間内の冷却と密封を行うようにした水噴射コ
ンプレッサの動力軽減装置に関する。

（従来の技術） 従来、コンプレッサ本体の作用空間内に水を注入又は噴
射し作用空間内の冷却・密封を行う型式のものとしては
実開昭５８−１０２７９４号公報に示すスクリュー式コ
ンプレッサが公知である。

このコンプレッサは、第６図に示すようにシリンダケー
シング２内におす・めす一対のスクリュロータ３を収納
し、同期歯車４によって前記ロータの噛合隙間を保持し
ながら回転させ、圧縮作用を行わせると共に、作用空間
５内には第７図に示ず水循環系統から圧送された水を噴
射し、前記作用空間内の冷却と密封を行うもので、その
基本構造は従来の油冷式コンプレッサとはヌ゛同じであ
る。

そして、その水循環系統は第７図に示すようにコンプレ
ッサ本体ｌから吐出された気液混合状態の圧縮空気をレ
シーバタンク６内に内蔵するセバレータフによって空気
と水とに分離し、空気は送気管８を介して消費側に供給
すると共に、水は下方の水槽９に一旦貯溜し、そこから
給水管ｌＯ熱交換器１１．給水管１２を経てコンプレッ
サ本体の作用空間５内若しくは投入口１３内に圧送する
ようになっている。

なお、１４は熱交換器１１用冷却ファン、１５はファン
モータである。

このように、水噴射コンプレッサは前記油冷式コンプレ
ッサと比べ作用空間５内の冷却・密封媒体として油の代
りに水を用いる為、吐出空気中に油を全く含有しないか
ら食品衛生、医薬等多方面にわたって使用されている。

（発明が解決しようとする課題） 水噴射コンプレッサは、コンプレ・ンサ本体内に注入す
る水の温度が低い程吸入作用空間内の昇温を抑制する為
体積効率が向上するので、前記水温を可久的に低く抑え
るように設計されている。

ところが、前述したように全負荷運転時の注入水温を低
く抑えるように設定すると、アンローダ１６によって吸
入空気通路が閉塞された所謂無負荷運転時には、前記注
入水温が全負荷運転時に比べ大きく低下する為、コンプ
レッサの駆動動力は全負荷運転時に比べさほど低下しな
い。

換言すると、無負荷運転時にはコンプレッサ本体への注
入水温を所定温度まで昇温させ保持することにより駆動
動力を軽減できることを本発明者らは発見した。

これは、無負荷運転時前記注入水温の昇温によって、コ
ンプレッサ本体内の吸入側作用空間内の水蒸気分圧が上
昇し、これによりその上昇分だけ前記吸入側作用空間内
における負圧が緩和され、吐出口側との圧力差を縮小し
各作用空間間からの漏洩圧縮空気量が減少することに伴
い、その再圧縮動力が減少すること及び前記水蒸気分圧
の上昇により前記作用空間内における水蒸気の比率が高
くなること等によるものである。

水噴射コンプレッサは以上の問題を存するものであるが
、さきにも説明したように無負荷運転時は圧縮機本体内
での圧縮作用が停止し発熱量が減少するにもかかわらず
、ファンモータは継続して運転され、循環水の冷却作用
を行っている。

したがって、本発明は以上の問題に鑑み、水噴射コンプ
レッサの無負荷運転時コンプレッサ本体内への注入水温
が低下しないよう一定温度に昇温・保持することによっ
てその駆動動力の軽減を図ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的達成のため、 （１）　　コンプレッサの作用空間内に熱交換器通過後
の水を注入して作用空間内の冷却・密封を行う水噴射コ
ンプレッサにおいて、前記水の循環系統中には水温検知
スイフチを設けると共に、無９．荷運転時、前記水温検
知スイッチからの信号により前記コンプレッサの作用空
間内を循環する水温を、全負荷運転時の水温近傍に保持
又は昇温する制御手段を設けたこと。そしてそのための
具体的手段として熱交換器の外部冷却媒体の通過を停止
させること、又はコンプレッサの作用空間内に注入する
水量を絞り弁によって制限することによって成すこと、
あるいは熱交換器通過後の給水管管路をバイパス弁を介
してバイパス管で連通せしめることによって成すことを
特徴とする。

（作　　用） 上記構成によれば、コンプレッサが無負荷運転に移行後
、ＷＩ環環水跡所定温度まで低下すると水温検知スイッ
チＴＨが作動し、その信号を受けて熱交換器ｌｌ用ファ
ンモータ１５が停止する。

同時に、コンプレッサ本体１においてはアンローダ１６
による吸入空気通路の閉塞により吸入口１３内は負圧と
なり、吐出口１７との圧力差が増大し、各作用空間間の
漏洩圧縮空気の量が増え、その再圧縮による発熱及び各
摺動部分からの受熱等によりコンプレッサ本体内に注入
される水の温度は全負荷運転時の水温近傍の温度に保持
され循環を繰り返す。

このとき、吸入側作用空間内においては、前記水温の昇
温又は保持により水蒸気分圧が上昇するので、その上昇
した分だけ負圧が相殺されて緩和し、各作用空間と吐出
口１７側との圧力差を縮小する。よって各作用空間間の
漏洩圧縮空気量が減少すると共に、前記作用空間内にお
ける水蒸気の比率が増すことにより、その再圧縮動力が
減少し該無負荷運転時における駆動動力を軽減する。

（第１実施例） 以下、本発明の第１実施例を第１図及び第２図に基づき
説明する。

なお、従来例で説明した部位と同一箇所は同一符号をも
って説明し、その詳細説明は省略する。

ｌはコンプレッサ本体で、吸入口１３上方にはアンロー
ダ１６が装着されると共に、該吸入口と連通して負圧検
知用の圧力スイッチｖＳが設けられている。

他方、送気管８途中には圧力スイッチＰＳ−１が設けら
れると共に、レシーバタンク６側にも圧力スイッチＰＳ
−２が接続し、その下方の水槽９には水温検知スイッチ
ＴＨが配設されている。

また、レシーバタンク６の空気出口２１には該タンク内
圧パージ用の電磁弁Ｓ■及びパージ弁２２が接続する一
方、熱交換器１１前面にはファンモータ１５が配置され
、無負荷運転時には前記水温検知スイッチＴＨからの信
号によりＯＮ、ＯＦＦされる。

そして、これら各電気機器の制御回路は第２図に示すよ
うに電Ｈ已に対しファンモータ１５．コンプレッサ駆動
用メインモータ２３が各々並列に接続すると共に、該電
源の一方からは前述の圧カスインチＰＳ−１，ＶＳ、Ｐ
Ｓ−２，各々が直列に接続し、パージ用電磁弁Ｓｖの動
作用リレー５５を介して他方の電源に接続している。

さらに、前記圧力スイッチＶＳ、ＰＳ−２間からはリレ
ー５５と並列にファンモータ１５発停用リレー６０が接
続し、その常閉接点６Ｑｂはファンモータ用電磁接触器
５０Ｆに接続すると共に、前記常閉接点６０ｂと並列に
水温検知スイッチＴＨが接続され、またリレー５５の常
閉接点５５ｂはパージ用電磁弁ＳＶとそれぞれ接続して
いる。

ここで、圧力スイッチＰＳ−１は送気管８内圧力が一定
圧力（６，３ｋｇｆ／ｃｄ）以上のときにＯＮＬそれ以
下のときにＯＦＦとなり、また圧カスインチＶＳはアン
ローダ１６の吸入通路が閉のときに吸入口１３内の負圧
によってＯＮ、前記通路が開のときはＯＦＦとなる。

さらに、圧力スイッチＰＳ−２はレシーバタンク６内圧
が一定圧力（１、２ｋｇ　ｆ　／　ｃｄ　）以下のとき
にＯＮ、それよりも若干高い圧力（１、５ｋｇ　ｆ　／
　ｃ＋Ｊ　）でＯＦＦとなるように設定され、また、水
温検知スイッチＴＨは所定水温以上のときにＯＮ、それ
以下のときはＯＦＦとなる。

なお、４０はファンモータ１５及びメインモタ２３始動
用リレーで４０ａはその常開接点、５２はメインモータ
用電磁接触器、ＰＢ−３は停止スイッチ、ＰＢ−Ｒは始
動スイッチである。

次いで動作について説明する。

始動スイッチＰＢ−ＲをＯＮすると、リレー４０の常開
接点４０ａが閉成し、ファンモータ１５及びメインモー
タ２３が運転されレシーバクンクロ内圧は徐々に昇圧し
圧力スイッチＰＳ−２ＯＮ後消費側に圧縮空気の供給を
開始する。そして、消費側での圧縮空気の消費が停止す
ると圧力スイッチｐｓ−ｉがＯＮとなり、後アンローダ
１６が動作し吸入空気通路を閉じる。

これにより、吸入口１３内は急速に負圧となり圧力スイ
ッチ■ＳがＯＮしてリレー５５の常開接点５５ｂを開成
し電磁弁Ｓ■への通電を絶つので、パージ弁２３が開き
レシーバタンク内圧を所定圧力まで開放しその状態を維
持する。

同時に、リレー６０も通電されその常閉接点６０ｂは開
成するのでファンモータ１５は停止状態となる。

このとき、循環水温が所定温度以下であれば水温検知ス
イッチＴＨの接点は開となっており、前記ファンモータ
１５は停止状態のま盲運転を継続する。

他方、コンプレッサ本体内では前記ファンモータの停止
により循環水温は従来例に比し高い温度で循環し運転さ
れるので、吸入口１３側作用空間内は適度の水蒸気分圧
を保持すると共に、該作用空間内をはじめとする各作用
空間内においては前記注入水及び圧縮空気及び水蒸気等
を気液混合状態に圧縮し吐出口１７側に排出する。

このときのコンプレッサの駆動動力は第３図中線Ａで示
した値まで軽減される。

そして、この状態でコンプレッサの運転を継続すると、
コンプレッサ本体ｌ内における圧縮空気の再圧縮による
発熱及び各摺動部分からの受熱等によりｗｉ環水温は次
第に昇温する。そして所定温度に達すると水温検知スイ
ッチＴＨの接点が閉となってファンモータ１５を運転し
水の冷却作用を開始し以降この操り返しを行う。

本発明は、以上のように構成され作用するものであるが
、仮に従来装置の如く無負荷運転中も継続してファンモ
ータ１５を運転し続けた場合、その駆動動力は第３図中
線Ｂの如く線Ａに対し大きく上まわることとなる。

実験によれば、無負荷運転時におけるＶ＆環水温の差に
よる駆動動力の差はコンプレ・ノサ本体の型式によって
も若干異るが、循環水温１０°Ｃの温度差に対し概ね４
〜７％で、これは第４図に示す如くある温度範囲でほぼ
一比例する。

また、前記熱交換器１３は空冷式として説明したが、こ
れを水冷式としてもよく、その場合、外部冷却媒体であ
る水の供給手段はファン１４．ファンモータ１５に代え
ポンプ及び該ポンプモータとすればよい。また、図示は
してないが給水管ＩＯ又は１２途中に空圧又は電磁式の
絞り弁を設け、無負荷運転時作用空間内に注入する水の
１環量を制限するようにしても同様の効果が得られる。

（第２実施例） 第５図は本発明の第２実施例を示すもので、第１実施例
で説明した無負荷運転時冷却ファンを０Ｎ−ＯＦＦする
構成に代えて、冷却水循環系統中の配管途中にバイパス
弁を設け、冷却水温度が所定温度以下のときには熱交換
器を通過することなく循環するように構成したもので、
この場合前記冷却ファンのＯＮ−０ＦＦは行わない。

以下、第１実施例と異なる部分についてのみ説明する。

即ち、本第２実施例は第１実施例で説明した第２図中リ
レー６０とその常閉接点６０ｂ及び水温検知スイッチＴ
　Ｈを削除する。

そして、回に示すように熱交換器１１通過前の給水管１
０途中に水温に応じて弁を開閉する感温ペレット（図示
せず）内蔵のバイパス弁３０を配設し、前記循環水温が
所定温度以下のときには前記給水管１０とバイパス管路
３１を連通せしめ、熱交換器１１を通過することなく直
接コンプレッサ本体に導入し、前記水温が所定温度以上
のときには前記バイパス管路を閉じ給水管ｌＯと熱交換
器１１とを連通せしめて所定の熱交換作用を行った後、
給水管１２を介してコンプレッサ本体内に注水するよう
に構成されている。

即ら、コンプレッサ本体の運転状態の如何に係りなく単
に水温の状況に応じて前記バイパス管路を開閉し、これ
によりコンプレッサ本体１内に注入する水の温度を常時
一定範囲に保持する。

以上により、第１実施例で説明したと同じ作用により無
負荷運転時の駆動動力の軽減が成される。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は水噴射コンプレッサの無
負荷運転時績コンプレッサ本体内をＷｉ環する水の温度
を全負荷運転時の水温近傍の温度に保持して循環を繰返
すようにしたので、従来のように無負荷運転時循環冷却
水の過度の冷却によって駆動動力が増加することもなく
、安定した駆動動力の軽減が図れるので省エネ効果も大
きい。

特に、第１実施例においては無負荷運転時ファンモータ
の停止に伴う消費電力の節減効果も加わるので、全体と
して使用電力料金も安くさらに経済的である。

また、本発明は単にスクリュコンプレッサに限らずヘー
ンコンブレンサ等他の型式の水噴射コンブ１／ノサに対
しても適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の詳細図、第２図はその電気
制御回路の詳細図、第３図は無負荷運転時における動力
軽減効果を示す説明図、第４図は循環水温と無負荷運転
時における駆動動力との関係を示す説明図、第５図は第
２実施例の詳細図第６図は従来の水噴射コンプレッサ本
体の断面図第７図はその配管系統図である。 １、、、、コンプレッサ本体　３．、、、スクリュロー
タ５、、、、作用空間　　　　　６．、、、レシーバタ
ンク１０、　、　、　、給水管　　　　　　１１．、、
、熱交換器１２、、、、給水管　　　　　　１’５．、
、、ファンモータ３０、、、、バイパス弁　　　　３１
．、、、バイパス管路弔 図 （ＫＷＩ 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンプレッサの作用空間内に熱交換器通過後の水
   を注入して作用空間内の冷却・密封を行う水噴射コンプ
   レッサにおいて、前記水の循環系統中には水温検知スイ
   ッチを設けると共に、無負荷運転時、前記水温検知スイ
   ッチからの信号により前記コンプレッサの作用空間内を
   循環する水温を全負荷運転時の水温近傍に保持又は昇温
   する制御手段を設けたことを特徴とする水噴射コンプレ
   ッサの動力軽減装置。
2. （２）前記無負荷運転時における水温の制御は、水循環
   系統中に配設した熱交換器を通過する外部冷却媒体の停
   止によって成すことを特徴とする請求項１記載の水噴射
   コンプレッサの動力軽減装置。
3. （３）前記無負荷運転時における水温の制御は、水循環
   系統中の給水管途中に設けた絞り弁によって循環水量を
   制限することによって成すことを特徴とする請求項１記
   載の水噴射コンプレッサの動力軽減装置。
4. （４）コンプレッサの作用空間内に熱交換器通過後の水
   を注入して作用空間内の冷却・密封を行う水噴射コンプ
   レッサにおいて、前記熱交換器通過前の給水管管路には
   バイパス弁を設け、該管路内の水温が所定温度以下のと
   きには前記熱交換器通過前後の給水管管路を前記バイパ
   ス弁を介してバイパス管で連通せしめるように構成した
   ことを特徴とする水噴射コンプレッサの動力軽減装置。