JP4545016B2

JP4545016B2 - 空気圧縮装置

Info

Publication number: JP4545016B2
Application number: JP2005050225A
Authority: JP
Inventors: 昇三森田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: JP2006233878A

Description

本発明は鉄道車両等に装備される空気圧縮装置の逆流油自動回収技術に関するものである。

一般に鉄道車両ではブレーキ装置やドア開閉装置を駆動するために圧縮空気を用いており、このため、これらの装置のアクチュエータに圧縮空気を供給する空気圧縮機を装備している。また、空気圧縮機としては、車両の低振動化，低騒音化への要求から、レシプロケーティング機構を採用した往復式空気圧縮機の代わりに、近年ではロータリ式，スクリュー式あるいは渦巻式空気圧縮機（以下総称して、回転式空気圧縮機という）が用いられるようになってきた。

回転式空気圧縮機においては、潤滑油は、軸受等の潤滑をする役目の他に、ロータとハウジングの隙間など圧縮機における各部の微少隙間をシールする役目や、更に、圧縮過程で高温になっている空気に直接噴射して冷却する役目をも有している。即ち、回転式空気圧縮機における潤滑油の役目は、本来の潤滑剤の他に、シール剤，冷却剤としての役目をも持っている。

図３は鉄道車両に装備される一般的な回転式空気圧縮機のシステム構成を示している（特許文献１及び２参照）。図３において、元空気溜３６は圧縮空気を貯留しており、車両のブレーキ装置やドア開閉装置のアクチュエータへ圧縮空気を供給するものである。調圧器３７は、元空気溜３６に貯溜している圧縮空気の圧力を測定し、測定圧力が設定された上限設定圧力および下限設定圧力になると、その信号をモータ３１の電源回路に発するものである。即ち、元空気溜３６に溜めた圧縮空気を車両のブレーキ装置やドア開閉装置のアクチュエータへ供給して、元空気溜３６内の圧力が調圧器３７の下限設定圧力（通常６〜８kgf/cm²）まで降下すると、調圧器３７の作用により、モータ３１の電源が“ＯＮ”になり、回転式の空気圧縮機３０が運転される。

空気圧縮機３０の運転により、空気フィルタ３8を介して取り入れられた大気は膨張形のサイレンサ３９を経てポペット弁形の逆止弁４０より当該空気圧縮機３０に吸入される一方、ここで圧縮され、高温・高圧になった圧縮空気が前述した元空気溜３６へと吐出される。この空気圧縮機３０から吐出された圧縮空気には潤滑油が混入している。つまり、回転式の空気圧縮機３０では、潤滑油がシール剤や冷却剤としても使用されるため、吐出された圧縮空気に潤滑油が混入してしまうのである。

空気圧縮機３０から吐出された圧縮空気（潤滑油が混入している）は、先ず分油器３２に送られる。分油器３２では、圧縮空気と潤滑油とを分離し、圧縮空気のみがアフタクーラ３３に送られる。アフタクーラ３３では、圧縮空気を約４０℃程度にまで冷却する。冷却された圧縮空気は、次に除湿装置３４に送られ、この除湿装置３４で除湿（通常相対湿度で４０％程度）されて乾燥空気となる。

そして、乾燥空気は、逆止弁３５を経て前述した元空気溜３６に送られて貯蔵される。元空気溜３６内の圧力が上限設定圧力（通常７〜９kgf/cm²）に達すると、調圧器３７が再び作用して、モータ３１の電源が“ＯＦＦ”となり、空気圧縮機３０の運転が停止される。

空気圧縮機３０の運転中においては、潤滑油は分油器３２の下部に設けられた油溜４４からオイルクーラ４２を経て空気圧縮機３０内に供給され、ここで、軸受等の潤滑、各部隙間のシールおよび圧縮過程の空気の冷却を行い、圧縮空気とともに、分油器３２内に回収されるべく循環している。油溜４４内の潤滑油は潤滑油温度検出器４１で検出され、その潤滑油温度が設定値（通常８０〜８５℃）を超えるとオイルクーラ４２を冷却するために、冷却ファン４３を駆動し、オイルクーラ４２内を通過する潤滑油を冷却する。油溜４４の油温が設定値以下になると潤滑油温度検出器４１の信号に基づき冷却フアン４３が停止する。

特開２０００−２９１５６１号公報特開平１１−２０１０３９号公報

ところで、前述した従来の空気圧縮装置にあっては、空気圧縮機３０の運転が停止され、逆止弁４０が閉じられる際に、ポペット弁体と弁座との金属接触部に異物が噛み込まれて完全に閉じられず僅かな隙間を生じる場合がある。

そのため、空気圧縮機３０からサイレンサ３９側へ圧縮空気及び該空気中に含まれる潤滑油が逆流する現象が発生し、この度重なる現象によりサイレンサ３９内に潤滑油が溜められると、前述した分油器３２，オイルクーラ４２等の潤滑油の循環系において潤滑油が不足し、空気圧縮機３０の機能に重大な悪影響を及ぼすと共に、サイレンサ３９内の潤滑油のドレン処理等も行なわなければならないという問題点があった。尚、圧縮空気及び潤滑油の上述した逆流現象は、運転停止後に空気の吸込み口側も高圧下になる回転式の空気圧縮機３０において発生する特有の現象である。

そこで、本発明の目的は、逆流油を自動回収できるようにして、回転式空気圧縮機の健全性を長期に亙って保持すると共に空気吸入ラインにおけるメンテナンスの簡略化が図れる空気圧縮装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る空気圧縮装置は、
運転時に、逆止弁を有した吸入ラインより大気を吸入する回転式の空気圧縮機を備えた空気圧縮装置において、
前記逆止弁上流の吸入ラインに、空気圧縮機の運転停止時に同空気圧縮機から逆流した潤滑油を空気圧縮機の運転時に同空気圧縮機に自動的に戻す逆流油自動回収装置を介装すると共に、
前記逆流油自動回収装置は、
前記吸入ラインの吸入管が分断され、その分断された端部がそれぞれ開口接続される容器と、
前記容器内に開口接続された下流側の吸入管に介装されたオリフィスと、
前記オリフィス下流の吸入管から連通状態で垂下されてその下端部が容器内の底部に開口する吸引管と、
を有することを特徴とする。

また、
運転時に、逆止弁を有した吸入ラインより大気を吸入する回転式の空気圧縮機を備えた空気圧縮装置において、
前記逆止弁上流の吸入ラインに、空気圧縮機の運転停止時に同空気圧縮機から逆流した潤滑油を空気圧縮機の運転時に同空気圧縮機に自動的に戻す逆流油自動回収装置を介装すると共に、
前記逆流油自動回収装置は、
前記逆止弁上流でかつ空気フィルタ下流の吸入ラインに介装された膨張形のサイレンサに一体的に組み付けられたことを特徴とする。

本発明に係る空気圧縮装置によれば、逆流油自動回収装置により、空気圧縮機の運転停止時に同空気圧縮機から吸入ライン側に逆流した潤滑油が空気圧縮機の運転時に同空気圧縮機に自動的に戻されるので、回転式の空気圧縮機において潤滑油不足を招来することなくその健全性を長期に亙って保持することができると共に、吸入ラインにおいてドレン処理等が不要になりメンテナンスの簡略化を図ることができる。

また、逆流油自動回収装置が容器とオリフィスと吸引管等で構成されることで、装置の簡略化が図れる。また、逆流油自動回収装置がサイレンサに一体的に組み付けられることで、膨張形のサイレンサの有効利用が図れてコストダウンが図れる。

以下、本発明に係る空気圧縮装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例に係る空気圧縮装置の要部拡大構成図、図２は同じく空気圧縮装置の全体構成図を示す。

図２に示すように、調圧器３７の制御によりモータ３１が作動すると渦巻式空気圧縮機等の回転式の空気圧縮機３０が運転され、空気フィルタ３８，サイレンサ３９Ａ，逆止弁４０及びこれらを結ぶ吸入管２１Ａ，２１Ｂ（吸入ライン）より吸入した大気を圧縮して元空気溜３６側に吐出する。

即ち、空気圧縮機３０から吐出された圧縮空気は、分油器３２にて圧縮空気中に含まれた潤滑油が分離された後、アフタクーラ３３にて冷却され、除湿装置３４にて除湿されてから、逆止弁３５を介して元空気溜３６に送られ、貯溜される。

一方、分油器３２にて分離された潤滑油は、オイルクーラ４２を通って空気圧縮機３０に戻される。この際、潤滑油温度検出器４１による検出温度に応じて冷却ファン４３が作動して、オイルクーラ４２内を通過する潤滑油が冷却される。

ここまでの構成は、図３に示す従来装置と同じである。

本実施例では、上述した膨張形のサイレンサ３９Ａに、図１に示す逆流油自動回収装置２０が一体的に組み付けられる。

前記逆流油自動回収装置２０は、容器としてのサイレンサ３９Ａ内に吸入ラインの分断された吸入管２１Ａと吸入管２１Ｂがそれぞれ開口接続されると共に、吸入ライン下流側の吸入管２１Ａの開口端部にオリフィス（固定絞り）２３が介装され、さらにこのオリフィス２３下流の吸入管２１Ａから連通状態で吸引孔２２ａ付きの吸引管（ストロー）２２がサイレンサ３９Ａの底部に向けて垂下されてなる。尚、吸引管２２の下端部がサイレンサ３９Ａの底部において所定間隙を有して（浮いた状態で）開口されれば吸引孔２２ａは特に明けなくても良い。

このように構成されるため、空気圧縮機３０の運転が停止され、逆止弁４０が閉じられる際に、ポペット弁体と弁座との金属接触部に異物が噛み込まれると、前述したように空気圧縮機３０からサイレンサ３９側へ圧縮空気及び該空気中に含まれる潤滑油が逆流し、サイレンサ３９内の底部に潤滑油が溜められることになる。本実施例では、逆止弁４０から吸入管２１Ａ→吸引管２２→吸引孔２２ａと潤滑油が流れてサイレンサ３９Ａの底部に逆流することになる。

ところが、本実施例では、空気圧縮機３０の運転が再開されて、逆止弁４０が開かれると、吸入管２１Ａ内が負圧になり、この負圧がオリフィス２３によりさらに増大されるので、大気圧下にあるサイレンサ３９Ａ内との差圧により、所謂サイフォン効果で自動的に、サイレンサ３９内の底部に溜められた潤滑油が吸引管２２を通して吸入管２１Ａ内に吸い上げられ、空気圧縮機３０に回収される。

これにより、回転式の空気圧縮機３０において潤滑油不足を招来することなくその健全性が長期に亙って保持されると共に、サイレンサ３９Ａにおいてドレン処理等が不要になるので吸入ラインのメンテナンスの簡略化が図れる。

また、本実施例では、逆流油自動回収装置２０がサイレンサ３９Ａに一体的に組み付けられるので、膨張形のサイレンサ３９Ａの有効利用が図れてコストダウンが図れる。

尚、上記実施例では、逆流油自動回収装置２０がサイレンサ３９Ａに一体的に組み付けられた例を示したが、サイレンサ３９Ａとは分離して設けても良い。

本発明は、鉄道車両に装備される空気圧縮装置に適用して好適であるが、その他の運送機器や建物に装備される空気圧縮装置に利用することが可能である。

本発明の一実施例に係る空気圧縮装置の要部拡大構成図である。同じく空気圧縮装置の全体構成図である。従来の空気圧縮装置の全体構成図である。

符号の説明

２０逆流油自動回収装置
２１Ａ吸入管
２１Ｂ吸入管
２２吸引管
２２ａ吸引孔
２３オリフィス
３０空気圧縮機
３１モータ
３２分油器
３３アフタクーラ
３４除湿装置
３５逆止弁
３６元空気溜
３７調圧器
３８空気フィルタ
３９サイレンサ
３９Ａサイレンサ
４０逆止弁
４１潤滑油温度検出器
４２オイルクーラ
４３冷却ファン
４４油溜

Claims

運転時に、逆止弁を有した吸入ラインより大気を吸入する回転式の空気圧縮機を備えた空気圧縮装置において、
前記逆止弁上流の吸入ラインに、空気圧縮機の運転停止時に同空気圧縮機から逆流した潤滑油を空気圧縮機の運転時に同空気圧縮機に自動的に戻す逆流油自動回収装置を介装すると共に、
前記逆流油自動回収装置は、
前記吸入ラインの吸入管が分断され、その分断された端部がそれぞれ開口接続される容器と、
前記容器内に開口接続された下流側の吸入管に介装されたオリフィスと、
前記オリフィス下流の吸入管から連通状態で垂下されてその下端部が容器内の底部に開口する吸引管と、
を有することを特徴とする空気圧縮装置。
運転時に、逆止弁を有した吸入ラインより大気を吸入する回転式の空気圧縮機を備えた空気圧縮装置において、
前記逆止弁上流の吸入ラインに、空気圧縮機の運転停止時に同空気圧縮機から逆流した潤滑油を空気圧縮機の運転時に同空気圧縮機に自動的に戻す逆流油自動回収装置を介装すると共に、
前記逆流油自動回収装置は、
前記逆止弁上流でかつ空気フィルタ下流の吸入ラインに介装された膨張形のサイレンサに一体的に組み付けられたことを特徴とする空気圧縮装置。