CN101398004A - 油冷式空气压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油冷式空气压缩机,其目的在于,在通过使向润滑油热交换器的冷却介质流量变化来进行润滑油的温度控制的油冷式空气压缩机中,实现基于冷却介质流量的可变控制的节能效果,并且即使在不适当的排气管道施工状态下也能够确实地防止压缩机单元内的凝结水发生。在该油冷式空气压缩机中配置润滑油流量调整机构,在使润滑油温度为控制温度(T0),压缩机内部发生凝结水的凝结水发生临界温度为TD的情况下,检测润滑油温度并以使润滑油温度为T1以上的方式使向润滑油热交换器的润滑油量降低,其中T0>T1≥TD,从而使问题得以解决。

Description

油冷式空气压缩机技术领域本发明涉及油冷式空气压缩机。背景技术在油冷式空气压縮机中,如果压縮机本体的吐出温度在凝结水发 生临界温度以下则在压缩机内部发生凝结水,这可能造成在压缩机内 部引起生锈。因此润滑油温度控制是重要的,但现有技术,作为润滑 油的温度控制方式,主要采用在润滑油经路上以润滑油调整单元根据 检测的润滑油温度对向热交换器的循环油量进行调整的方式。但是近年来,以节能化、冷却风扇噪音的降低为目的,冷却润滑 油的冷却风扇的变换器控制化正在进展。这是以温度传感器等检测润 滑油温度,伴随与此使向热交换器的冷却介质流量变化从而进行控制 的方式,例如在专利文献1中,进行如下控制,利用配置在润滑油经 路上的温度传感器检测油温度,并根据该检测值对向润滑油热交换器 的送风量进行控制从而将润滑油的温度保持一定,防止在压缩机内的 凝结水的发生。【专利文献1】日本专利特开6—213186号公报 空气压缩机的消费电力的大约80%以上作为废热排出到空气压缩 机外,例如在100kW的空气压缩机中80kW以上的热排出到压縮机单 元外部。因此,例如在密闭的空气压縮机室内设置使用大气空气作为 热交换器的冷却介质的空冷油冷式空气压縮机的情况下,为了适当地 保持压縮机室内的温度,有必要利用排气管道等将在压縮机内发生的 热排出到压缩机室外。一般地,为了不阻碍空气压縮机的排热(冷却风扇的排风),要求 通路阻抗小的排气管道,但是根据设备的情况等的理由,在排气管道 的阻抗大的情况下,有必要在排气管道出口设置换气扇。但是像这样在排气管道出口设置换气扇的情况下,有必要将排气

管道入口下端充分确保压缩机排气口的间隔。如果不充分确保间隔, 则存在使本来应通过冷却风扇的控制而流过润滑油热交换器以上的冷 却风流过润滑油热交换器,根据情况,存在因过冷却而发生凝结水的 不良。进一步地,即使在排气管道不设置换气扇的情况下,存在根据管 道的施工状况大气空气利用强风等从排气管道出口侧逆流入,过冷却 热交换器而发生凝结水的可能性。如此,即使在空气压缩机内调整热交换量从而实现凝结水发生的 抑制,也存在空气压縮机根据设置场所而产生过冷却的情况。但是, 在专利文献1中没有考虑到由这样的外部环境而引起的不良。发明内容本发明是鉴于上述课题而提出的,其目的在于提供一种不论空气 压缩机的设置环境而实现凝结水发生的抑制的油冷式空气压缩机。为了达到上述目的的本发明的具体方式特征在于,该油冷式空气 压缩机,通过使向润滑油热交换器的冷却介质流量连续地变化,从而以使润滑油温度成为控制温度TO以上的方式进行控制,在该油冷式空 气压縮机中,具有润滑油流量调整机构,在使压縮机内部发生凝结水 的凝结水发生临界温度为TD时,检测润滑油温度并以将润滑油温度控 制在T1以上的方式使向润滑油热交换器的润滑油量降低,其中TOT1 ^TD。。在该构成中,作为冷却介质优选使用大气空气。此外,本发明的第二方式特征在于,该油冷式空气压縮机具有, 从压缩空气分离润滑油的油分离机构;对分离后的润滑油进行冷却的 润滑油热交换器;和对向该润滑油热交换器的冷却介质流量进行控制 的控制装置,在该油冷式空气压缩机中,具备润滑油流量调整机构, 根据由上述油分离机构分离的润滑油的温度,对流入所述润滑油热交 换器的润滑油量进行调整。进一步,本发明的第三方式特征在于,该油冷式空气压缩机具有, 从压缩空气分离润滑油的油分离机构;对分离后的润滑油进行冷却的 润滑油热交换器;向该润滑油热交换器供给冷却风的冷却风扇;和以 使润滑油的温度成为TO的方式对上述冷却风扇的转速进行控制的控制

装置,在该油冷式空气压縮机中,具备润滑油流量调整机构,在使凝结水发生临界温度为TD时,以满足T0>T1 ^TD的关系的温度Tl的 方式对流入上述润滑油热交换器的润滑油量进行调整。在上述的方式中,优选具备旁通回路,使有上述油分离机构分离 后的润滑油旁通上述润滑油热交换器,通过使润滑油流入上述旁通回 路,调整向上述润滑油热交换器流入的润滑油量。根据本发明,能够提供一种不受空气压缩机的设置环境影响而实 现凝结水发生的抑制的油冷式空气压縮机。附图说明图1为以模型表示将空气压縮机设置在设备内的状态的图。 图2为表示控制内容的一个例子的图。具体实施方式以下,使用附图对本发明的实施方式进行说明。图1为以模型表 示将空气压縮机设置在设备内的状态的图。该例子为空冷油冷式空气 压縮机,具备由热交换器对冷却压缩空气的油(润滑油)进行冷却的 构成。作为本实施方式涉及的油冷式空气压縮机的压縮机单元15,被设 置在工厂等设备内的压缩机室16内。将用于冷却压縮机单元15的冷 却风从压縮机室16的吸气口 22吸入到压縮机室16内。压縮机单元15 具备吸气口 20,由吸气口 22吸入到压縮机室16的冷却风从吸气口 20 吸气到压縮机单元15内。吸气到压縮机单元15内的冷却风在通过冷却风扇13送风到润滑 油热交换器6之后,从压縮机单元15的排气口 19输送到单元外。在 本实施方式中,在排气口 19上连接有排气管道17,经由该排气管道 17利用换气扇18向压缩机室16的外部排气。如此,压縮机单元15构成为将,将从压縮机室16外供给的冷却 风输入到单元内,冷却内部并排气。在本图中,本来排气管道17入口 侧,应与压缩机单元15的排气口 19分离规定距离以上而配置,但存 在不分离不适当地配置管道的状态。

接着,对压縮机单元15进行说明。从吸气口 21输入由压缩机单 元15压縮的空气,经由吸入过滤器9、吸气阀8,吸入到由电动机2 驱动的压缩机本体1内。在将吸入到压縮机本体1内的大气空气压縮 至规定的压力之后,与润滑油一起向油分离机构3喷出。将利用油分 离机构3分离润滑油后的压縮空气经由逆止阀4喷出到压缩机单元外, 压縮空气在必要的各种用途上使用。另一方面,将利用油分离机构3分离的润滑油经由具有润滑油热 交换器6和滤油器7的循环路径向压縮机本体1供油。此外,在该循 环路径中在油分离机构3和润滑油热交换器6之间设置有润滑油调整 机构5。该润滑油调整机构5,在润滑油热交换器6的上游侧分支,被 设置为增减向对润滑油热交换器6进行旁通的旁通回路14流入的油具体而言,润滑油调整机构5具有润滑油温度检测部,对流过润 滑油热交换器6和旁通回路14的油量进行控制,以使得润滑油温度成 为T1。在后面对油量的决定涉及的条件进行阐述。接着,对润滑油温度的控制进行说明。在压缩机本体1和油分离 机构3之间设置有检测润滑油温度的温度检测机构10。而且,禾l」用控 制装置12对在温度检测机构10中的检测温度值T和目标控制温度丁0 进行比较计算。在此,在使压縮机内部发生凝结水的凝结水发生临界 温度为TD时,目标控制温度TO为比它高的温度(TOTD)。控制装 置12,根据T和TO的比较演算结果对冷却风扇变换器11指示运转频 率信号,并控制冷却风扇13的转速,由此控制向润滑油热交换器6的 送风量。如此,以成为目标控制温度TO的方式进行控制。具体而言,进行如下的控制。如果压缩空气的使用量减少并且负 载率降低,则与此相对应在压縮机本体1中的发生热量降低并且压縮 机本体l的喷出温度降低。以温度检测机构IO对此情况进行检测并使 冷却风扇13的转速降低,使向润滑油热交换器6的送风量降低从而将 润滑油温度T控制在控制温度T0。如此,根据温度检测机构10的检 测值对来自冷却风扇变换器11的运转频率信号进行计算,由此对在润 滑油热交换器6中的热交换量进行控制,将润滑油温度设为目标控制 温度T0。

但是,如本实施方式所示,在排气管道17为不适当的配置的情况 下,产生如下面那样的不良。即,即使利用变换器11对冷却风扇13的风量进行控制,但由于排气管道17的配置,受到换气扇18的影响, 压缩机单元15内的冷却风量增大。此时,润滑油温度为T0以下,进 一步地,如果达到凝结水发生临界温度TD则发生凝结水。即使冷却风扇13达到最低风量,利用换气扇18由作为本来的控 制的冷却风扇13的控制时以上的冷却风量流过润滑油热交换器而产生 该现象(参照图2),因此在本实施方式中采用如以下那样的结构。艮l],通过使向润滑油热交换器6的冷却介质流量连续变化而进行 控制,.以使润滑油温度成为控制温度TO以上,以此为前提,使用如下 润滑油流量调整机构5,其检测润滑油温度,并降低循环油热交换器的 润滑油量,以使润滑油温度成为控制温度T1以上。而且,T0〉T1^TD。在通常运转时,如上述那样,通过使向润滑油热交换器6的冷却 介质流量连续变化从而以润滑油温度成为T0以上的方式进行控制。在 此,例如随着空气压缩机的使用空气量减少并且负载率降低,使冷却 介质流量(在本实施方式中,冷却风扇13的冷却风量)降低。而且即 使在冷却介质量成为最小流量,根据存在课题那样的条件等在利用热 交换器的交换热量过大的情况下,通过配置在润滑油经路的润滑油量 调整阀5使向润滑油热交换器6的循环油量降低。由此,降低利用润 滑油的热交换量。提供一种油冷式空气压縮机,通过降低热交换量实现基于冷却风 扇的变换器控制的节能化,即使在不适当的排气管道的施工时也能够 防止凝结水发生等不良。具体而言,作为润滑油调整机构,使用具有润滑油温度检测部的 流量调整阀,能够以简单的构成进行油量的调整。作为具有这样的润 滑油温度检测部的机构,例如优选利用填充了钎料(口々)的感温部 检测温度并动作的阀。作为其它的例子,在润滑油经路上设置检测润滑油温度的电热调 节器(thermistor)等的温度传感器,由此检测润滑油温度,并在检测 温度低的情况下使向润滑油热传感器6的流通油量降低,也能够进行 抑制油温进一步降低的控制。此时,以比T0低,并且TD或比它高的

温度Tl为基准值,在控制装置12中进行将润滑油温度保持在Tl以上的控制即可。在向润滑油热交换器6的流入油量的调整中,使用润滑油流量调 整机构5和旁通回路14。润滑油流量调整机构5,进行与润滑油温度 检测部(上述的感温部或温度传感器)的温度相对应的调整,能够通 过对润滑油向旁通回路14进行旁通而使向润滑油热交换器6的循环油 量降低。即,通过润滑油流量调整机构5抑制热交换量,能够将润滑 油温度保持在T1以上。在空气使用量增大的情况下,在压縮机本体1中的发热量增大, 但利用润滑油流量调整机构5使向润滑油热交换器6的循环油量增大, 因此能够将润滑油温度T控制在Tl。即使进一步增大负载率并使向润 滑油热交换器6的循环油量成为最大,润滑油温度继续上升,在达到 T0时,利用冷却风扇13使向润滑油热交换器6的送风量增加。此时以 使润滑油温度T成为T0的方式进行控制。在上述的本实施方式中,表示在润滑油流量调整机构上具备润滑 油温度检测部的结构,但并不限定与此,也可以在从油分离机构3朝 向压缩机本体1的润滑油经路上具备温度检测机构。此外,也可以是 使用温度检测机构10的检测温度,由控制装置12进行润滑油流量调 整机构5的控制。图2为表示本实施方式的控制内容的一个例子的图。即使在负载 率变低的情况下也能够通过冷却风扇变换器11控制冷却风扇12的转 速从而将润滑油温度保持在TO(参照tO〜tl )。如果负载率进一步降低, 则受到换气扇18的影响,不能将润滑油温度维持在TO而降低,因此 利用润滑油流量调整机构5使向润滑油热交换器6循环的油量减少(参 照tl)。此时,以使得油温成为T1的方式对流入油量进行调整。艮口,如图2的第3图的虚线所示,即使冷却风扇13的转速下降到 热交换器通过风量为最小的转速,而且必须以上的冷却风流过热交换 器,润滑油温度由TO下降的情况下,能够利用润滑油流量调整机构5 使流过旁通回路14的润滑油增加,减少向润滑油热交换器6的流入油 量,而降低交换热量(参照tl〜t2)。当再次使负载率上升时,由于润滑油温度也上升,所以利用润滑

油量调整机构使润滑油量增大,如果润滑油温度成为T0则循环油量返回到100X,并以在T0下为一定的方式对冷却风扇12的转速进行控制 (参照t2〜t3以后)。如以上说明的那样,通过对流入润滑油热交换器6的润滑油量进 行调整,能够稳定润滑油温度并能够避免凝结水发生等不良,能够不 受压縮机单元的设置环境的影响而进行稳定运转。

Claims (5)

1. 一种油冷式空气压缩机,其特征在于:所述油冷式空气压缩机,通过使向润滑油热交换器的冷却介质流量连续地变化,从而以使润滑油温度成为控制温度T0以上的方式进行控制,在该油冷式空气压缩机中具有润滑油流量调整机构,在将压缩机内部发生凝结水的凝结水发生临界温度设为TD时,该润滑油流量调整机构检测润滑油温度并以将润滑油温度控制在T1以上的方式使向润滑油热交换器的润滑油量降低,其中T0>T1≧TD。
2. 如权利要求1所述的油冷式空气压縮机,其特征在于: 使用大气空气作为冷却介质。
3. —种油冷式空气压缩机,其特征在于:所述油冷式空气压缩机具有,从压縮空气分离润滑油的油分离机 构;对分离后的润滑油进行冷却的润滑油热交换器;和对向该润滑油 热交换器的冷却介质流量进行控制的控制装置,在该油冷式空气压縮机中具备润滑油流量调整机构,该润滑油流 量调整机构根据由所述油分离机构分离的润滑油的温度,对流入所述 润滑油热交换器的润滑油量进行调整。
4. 一种油冷式空气压缩机,其特征在于:所述油冷式空气压縮机具有,从压縮空气分离润滑油的油分离机 构;对分离后的润滑油进行冷却的润滑油热交换器;向该润滑油热交 换器供给冷却风的冷却风扇;和以使润滑油的温度成为TO的方式对所 述冷却风扇的转速进行控制的控制装置,在该油冷式空气压縮机中具备润滑油流量调整机构,在将凝结水 发生临界温度设为TD时,该润滑油流量调整机构以满足TOTl^TD 的关系的温度T1的方式对流入所述润滑油热交换器的润滑油量进行调
5.如权利要求3或4所述的油冷式空气压縮机,其特征在于: 具备旁通回路,该旁通回路使由所述油分离机构分离后的润滑油 旁通所述润滑油热交换器,通过使润滑油流入所述旁通回路,调整向所述润滑油热交换器流 入的润滑油量。
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