JP2008144703A

JP2008144703A - 無給油式スクリュー圧縮機

Info

Publication number: JP2008144703A
Application number: JP2006334669A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ota; 広志太田; Tomoo Suzuki; 智夫鈴木
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2026-12-12
Also published as: JP4745208B2

Abstract

【課題】可変速形空冷二段無給油式スクリュー圧縮機において低速時のインタークーラのドレン発生を抑制し、高圧段圧縮機本体の信頼性を確保するとともに低負時の動力低減も可能にする。
【解決手段】回転速度可変の低圧段圧縮機本体１及び高圧段圧縮機本体２と、前記低圧段圧縮機本体と前記高圧段圧縮機本体とを接続する配管の途中に設けたインタークーラ１６とを備えた無給油式スクリュー圧縮機において、前記高圧段圧縮機本体から吐出される高圧空気の圧力を検出する圧力センサー２３と、前記インタークーラを冷却する少なくとも２個の冷却ファン２５Ａ,２５Ｂ,２５Ｃと、前記圧力センサー２３で検出された検出圧力値に基づいて、消費空気量を演算し、この消費空気が予め設定した消費空気量以下になった場合に前記冷却ファンの１つを停止制御する制御装置２４とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転速度可変形無給油式スクリュー圧縮機の制御装置に係り、特に低圧段圧縮機本体と高圧段圧縮機本体を有する回転速度可変形無給油式スクリュー圧縮機に関する。

空気圧縮機には、圧縮機本体を２個使用し、所定の圧力まで二段階に圧縮する方法があり、特に無給油式圧縮機ではこの方法が一般的に用いられている。この圧縮機では、低圧段圧縮機本体により所定の圧力まで空気を圧縮した後、中間冷却装置（インタークーラ）により圧縮空気を一次冷却し、更に、高圧段圧縮機本体で所定の必要圧力まで空気を圧縮しアフタークーラで冷却する構造となっている。

このような二段無給油式スクリュー圧縮機において、可変速制御形の圧縮機が様々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−１３８９７７号公報

以上のように構成された従来の回転速度可変形二段無給油式スクリュー圧縮機においては、低負荷時（低回転速度運転時）には吸込み空気量が減少するため、そのままの中間冷却装置を使用すると、過冷却となりドレンが発生してしまう。回転速度可変形二段無給油式スクリュー圧縮機においては、省エネに関する配慮は様々提案されているが、中間段で発生するドレンによる不具合については考慮されていないのが現状である。

例えば、二段無給油式スクリュー圧縮機は、アフタークーラの出口側の圧力を検出し、この圧力が一定となるように、消費空気量に応じ、回転速度を変化させる容量制御を行う。消費空気量が１００％の場合は、インタークーラ出口の温度は吸込み温度に対し、１５℃〜２０℃高くなるように構成されている。回転数制御は消費空気量が４０〜５０％まで制御されるが、この状態では吸込み空気量は４０〜５０％となるため、そのままの中間冷却装置のままでは、インタークーラの出口温度は、消費空気量が１００％の状態に対して、１０℃〜１５℃程度低い状態となりドレンが発生してしまう。このドレンは高圧段圧縮機本体へ持ち去られることになり、低負荷時は高圧段圧縮機本体の発錆等による故障の原因となり、その信頼性が低下する。

本発明は、上記の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は低負荷時のドレン発生量を軽減し、高圧段圧縮機本体の信頼性を確保することができる回転速度可変形の無給油式スクリュー圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、回転速度可変の低圧段圧縮機本体及び高圧段圧縮機本体と、前記低圧段圧縮機本体と前記高圧段圧縮機本体とを接続する配管の途中に設けたインタークーラとを備えた無給油式スクリュー圧縮機において、前記高圧段圧縮機本体の吐出側に、この高圧段圧縮機本体から吐出される高圧空気の圧力を検出する圧力センサーと、前記インタークーラを冷却する少なくとも２個の冷却ファンと、前記圧力センサーで検出された検出圧力値に基づいて、消費空気量を演算し、この消費空気が予め設定した消費空気量以下になった場合に前記冷却ファンの１つを停止制御する制御装置とを備えたものである。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記低圧段圧縮機本体と高圧段圧縮機本体とを接続する配管中に設けた放気用の分岐配管と、放気用の分岐配管に設けた放気電磁弁とを備え、前記制御装置は、前記圧力センサーで検出された検出圧力値に基づいて、消費空気量を演算し、この消費空気が予め設定した消費空気量以下では予め設定した下限回転速度の指令を出力するとともに、前記放気電磁弁に指令を出力して放気減圧運転を行うように制御することを特徴とする。

更に、第３の発明は、回転速度可変の低圧段圧縮機本体及び高圧段圧縮機本体と、前記低圧段圧縮機本体と前記高圧段圧縮機本体とを接続する配管の途中に設けたインタークーラとを備えた無給油式スクリュー圧縮機において、低圧段圧縮機本体の吸込み空気温度を検出する温度センサーと、高圧段圧縮機本体の吸込み空気温度を検出する温度センサーと、前記温度センサーからの温度差を演算し、この温度差が予め設定した温度差以下になると、前記冷却ファンを１個停止させる制御装置とを備えたものである。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記インタークーラ及びその冷却ファンから構成する低圧段側冷却装置と、アフタークーラ及びその冷却ファンから構成する高圧段側冷却装置とを備え、これらの冷却装置は、それぞれ区画形成されていることを特徴とする。

更に、第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、前記制御装置は、前記冷却ファンを順次停止させる場合には、前回最初に停止したもの以外のものから停止させ、前記冷却ファンを順次運転させる場合には、前回最初に運転したもの以外のものから運転させるように制御することを特徴とする。

また、第６の発明は、回転速度可変の低圧段圧縮機本体及び高圧段圧縮機本体と、前記低圧段圧縮機本体と前記高圧段圧縮機本体とを接続する配管の途中に設けたインタークーラとを備えた無給油式スクリュー圧縮機において、前記高圧段圧縮機本体の吐出側に、この高圧段圧縮機本体から吐出される高圧空気の圧力を検出する圧力センサーと、前記各インタークーラの入口部と出口部をそれぞれバイパスさせる配管と、これらの配管に少なくとも２個設けた二方弁と、前記圧力センサーで検出された検出圧力値に基づいて、消費空気量を演算し、この消費空気が予め設定した消費空気量以下で前記二方弁を順次開操作させる制御装置とを備えたものである。

本発明によれば、空冷二段無給油式スクリュー圧縮機の回転速度可変化による低負荷時に発生しやすいインタークーラ出口部のドレン量を軽減することができるので、ドレンの高圧段圧縮機本体側への流入を抑えることができる。その結果、高圧段圧縮機本体の発錆等による故障の原因が抑えられ、その信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の回転可変速形二段無給油式スクリュー圧縮機の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１乃至図３は、本発明の回転可変速形二段無給油式スクリュー圧縮機の実施の形態を示すもので、図１は本発明の回転可変速形二段無給油式スクリュー圧縮機の第１の実施の形態の構成図、図２は従来方式での消費空気量とインタークーラドレン発生量の関係を示す図、図３は本発明の回転可変速形二段無給油式スクリュー圧縮機の第１の実施の形態における消費空気量とドレン発生量の関係及び冷却ファンの動作を示す図である。
図１において、回転可変速形空冷二段無給油式スクリュー圧縮機１００は、その筐体１０１内に低圧段圧縮機本体１と高圧段圧縮機本体２を有している。低圧段圧縮機本体１は、雄ロータ３Ａと雌ロータ３Ｂの一対のスクリューロータを、外周部に冷却ジャケットが形成されたケーシング内に収納している。そして、この一対のスクリューロータは、各ロータの軸端部に取付けられたタイミングギヤ４が噛合うことにより同期回転する。

一方、雄ロータ３Ａのタイミングギヤ４と反対の軸端部には、低圧段用ピニオンギヤ５が取付けられている。同様に、高圧段圧縮機本体２は、雄ロータ６Ａと雌ロータ６Ｂの一対のスクリューロータを、外周部に冷却ジャケットが形成されたケーシング内に収納している。そして、この一対のスクリューロータは、各ロータの軸端部に取付けられたタイミングギヤ７が噛合うことにより同期回転する。一方雄ロータ６Ａのタイミングギヤ７と反対の軸端部には、高圧段用ピニオンギヤ８が取付けられている。

両ピニオンギヤ５、８は、モータ９の回転軸に取り付けられたブルギヤ１０と噛合っており、ギヤケーシング１１に収納されている。モータ９はインバータ１２からの指令により回転速度を変えるようになっている。ギヤケーシング１１の下部には、潤滑油の油溜りが形成されている。この油溜り内の潤滑油は、オイルポンプ１３により吸上げられ、各圧縮機本体１，２のジャケット部の冷却と各圧縮機本体１，２の軸受やタイミングギヤ４，７、ブルギヤ１０、ピニオンギヤ５，８を潤滑する。

低圧段圧縮機本体１の吸込み空気通路１４には、吸込みフィルタ１５が取付けられている。低圧段圧縮機本体１の吐出側と高圧段圧縮機本体２の吸込み側との間にはインタークーラ１６が設けられている。低圧段圧縮機本体１とインタークーラ１６とは空気配管１７Ａによって、また、インタークーラ１６と高圧段圧縮機本体２は空気配管１７Ｂによって接続されている。

なお、この実施の形態においては、モータ９の出力が１６０kWと大容量の圧縮機の例で、ユニットの小型化と小容量機との部品を共用化するために、インタークーラ１６を２個で構成し、それぞれの空気配管１７Ａ，１７Ｂは分岐されて接続されている。

高圧段圧縮機本体２の下流には、ステンレス製のプレクーラ１８と逆止弁１９を介し、アフタークーラ２０と空気配管２１Ａで接続されている。アフタークーラ２０の下流側には、ドレンセパレータ２２が設けられている。このドレンセパレータ２２の出口側は、空気配管２１Ｂにより利用側へ導かれている。この空気配管２１Ｂには、無給油式スクリュー圧縮機１００から吐出される圧縮空気の圧力を検出する圧力センサー２３が取付けられている。この圧力センサー２３の検出値は、制御装置２４に入力される。

一方、冷却風側としては、インタークーラ１６の上部には、この例では３つの冷却ファン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが設けられている。これら３つの冷却ファン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの回転により生起される冷却風は、冷却風吸込口２６Ａから冷却風排気口２６Ｂへと導かれるようになっている。冷却風は低圧段圧縮機本体２で高温となった圧縮空気とインタークーラ１６で熱交換される。

同様に、アフタークーラ２０の上部にも、冷却ファン２７が設けられている。この冷却ファン２７の回転により生起される冷却風は、冷却風吸込口２８Ａから冷却風排気口２８Ｂへと導かれるようになっている。冷却風は高圧段圧縮機本体２で高温となった圧縮空気とアフタークーラ２０で熱交換される。

また、低圧段圧縮機本体１とインタークーラ１６を接続する空気配管１７Ａの途中から、低圧段放気配管１が分岐し、低圧段放気弁３０Ａが設けられている。同様に、高圧段圧縮機本体２とアフタークーラ２０を接続する空気配管２１Ａの途中で逆止弁１９の上流側から、高圧段放気配管２９Ｂが分岐し、高圧段放気弁３０Ａが設けられている。

前述した制御装置２４は、消費空気量が減少して、吐出空気量が例えば仕様吐出空気量の１００％から４０％でよいときには、圧力センサー２３からの検出値が制御装置２４内の記憶部に予め設定した目標圧力と同一となるように、各圧縮機本体１，２のスクリューロータの回転速度を変化させる運転、所謂負荷運転制御を行う第１の機能と、吐出空気量が仕様吐出空気量の例えば約４０％以下でよいときには、放気電磁弁３０Ａ，３０Ｂに開指令を送る。具体的には、圧力センサー２３の検出圧力値が制御装置２４の記憶部に予め設定した上限圧力（上限圧力＞目標圧力）を超えれば、設定下限回転速度を維持するようにモータ９を制御するとともに、放気電磁弁３０Ａ，３０Ｂに開指令を送り、低圧段圧縮機本体１の出口空気圧力及び高圧段圧縮機本体２の出口空気圧力を減圧する運転、所謂無負荷運転制御を行う第２の機能と、インタークーラ１６でのドレン発生を抑えるために、圧力センサー２３からの検出圧力値に基づいて、空気消費量が低下したときに、３つの冷却ファン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを順次停止させる指令を冷却ファン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃに出力させる第３の機能とを備えている。

上述した制御装置２４における第３の機能を、図２及び図３を用いて説明する。
図２の（ａ）は、消費空気量（％）に対するインタークーラドレン発生量（ｃｃ/ｍｉｎ）の特性を、（ｂ）は、消費空気量（％）に対するインタークーラ出口空気温度（℃）の特性を示すもので、吸込み温度３０℃、相対湿度８０％の最もドレンが発生しやすい気象条件で、圧縮機の各圧力と温度は前で説明したもの、仕様吐出空気量は２７．５m3/minの場合で計算したときのドレンの発生量を示すものである。

この図２から明らかなように、消費空気量が１００％〜４０％の間は圧縮機本体１，２の回転速度を変化させて吐出空気量を調整するが、使用空気量が減少すると、インタークーラ１６を通過する圧縮空気量が減少するため、図２の（ｂ）に示すように消費空気量が１００％の時に対して、インタークーラ１６の出口空気温度は１０〜１５℃低下する。これにより、ドレンが発生することになる。即ち、ドレン発生量は、図２の（ａ）に示すように消費空気量が８０％から順次低下するに従って順次増加する。なお図２中、ドレン発生量がマイナスとなる場合は、ドレンが発生しないことを示す。

このため、この実施の形態においては、上述したドレン発生を抑えるために、制御装置２４は、空気消費量が低下したときに、３つの冷却ファン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを順次停止させる指令を出力するが、その設定内容を図３を用いて説明する。
図３の（ａ）は、消費空気量（％）に対するインタークーラドレン発生量（ｃｃ/ｍｉｎ）を、（ｂ）は、消費空気量（％）に対するインタークーラ出口空気温度（℃）を、（ｃ）は、消費空気量（％）に対する冷却ファン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの運転状態を示す図である。ここで、停止させる冷却ファン容量は、１個停止すると、インタークーラ１６の出口空気温度は５℃上昇するような容量のものとする。

図３に示すように、制御装置２４は、図２に示すインタークーラ出口空気温度（℃）及びインタークーラドレン発生量（ｃｃ/ｍｉｎ）に関連付けて、利用側の消費空気量が仕様吐出空気量に対して、例えば１００％である場合は、全ての冷却ファン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを運転させ、消費空気量が８０％まで減少した場合は、冷却ファン２５Ｃを停止させ、また、消費空気量が６０％まで減少した場合は、次に冷却ファン２５Ｂを停止させるように制御する。消費空気量が６０％以下の場合は、冷却ファン２５Ａのみの運転となる。

このように、消費空気量の減少変化に応じて、冷却ファン２５Ａ，２５Ｂを順次停止制御することにより、インタークーラの出口空気温度（℃）を図３の（ａ）に示すように、低下させることができ、これに伴い図３の（ａ）に示すように全消費空気量域においてドレンの発生量は全てマイナスに転じ、ドレンを発生しないように制御される。

次に、上述した本発明の回転可変速形二段無給油式スクリュー圧縮機の第１の実施の形態の動作を図１乃至図３を用いて説明する。
モータ９が運転されると、モータ９の回転力がブルギヤ１０及ピニオンギヤ５，８を介して、低圧段圧縮機本体１と高圧段圧縮機本体２に伝達される。これにより、低圧段圧縮機本体１及び高圧段圧縮機本体２における各々一対のスクリューロータが、同期回転し、空気を圧縮する。吸込み口３６から吸い込まれた空気（例えば３０℃とする）は、低圧段圧縮機本体１で圧縮されて圧力は０．１７ＭＰａまで昇圧するとともに、温度は約１６０℃まで上昇する。

この高温の圧縮空気は，空気配管１７Ａを経てインタークーラ１６で約５０℃（吸込み空気温度+２０℃）まで冷却される。インタークーラ１６で冷却された圧縮空気は、空気配管１７Ｂを経て高圧段圧縮機本体２に導かれ、さらに所定の圧力（例えば０．６９ＭＰａ）まで昇圧されるとともに約１８０℃まで温度上昇する。温度上昇した圧縮空気は、空気配管２１Ａを経てプレクーラ１８で一次冷却され、逆止弁１９を経て、アフタークーラ２０で約４５℃（吸込み空気温度+１５℃）まで冷却される。アフタークーラ２０で冷却された圧縮空気はドレン分を含んでおり、ドレンセパレータ２２でドレン分を除去し、吐出空気配管２１Ｂから利用側に供給される。

ここで、利用側の消費空気量が減少すると、圧力センサー２３の検出圧力は上昇する。この検出圧力値は、制御装置２４に入力される。制御装置２４は圧力センサー２３の検出値に基づいてモータ９の回転速度を低下させる指令信号を、インバータ１２に出力する。これにより、モータ９の回転速度が低下する。モータ９の回転速度が低下すると、低圧段圧縮機本体１及び高圧段圧縮機本体２のスクリューロータの回転速度が低下し、吐出空気量が低下する。

つまり、消費空気量が減少して、吐出空気量が仕様吐出空気量の１００％から４０％でよいときには、制御装置２４は圧力センサー２３からの圧力検出値が予め設定した目標圧力と同一となるように、各圧縮機本体１，２のスクリューロータの回転速度を変化させて吐出空気量を変化させる。この領域は負荷運転となる。

ここで、利用側の消費空気量が仕様吐出空気量に対して１００％である場合は、制御装置２４は、圧力センサー２３からの圧力検出値に基づいて、全ての冷却ファン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを運転させ、消費空気量が８０％まで減少した場合は、冷却ファン２５Ｃを停止させ、消費空気量が６０％まで減少した場合は、冷却ファン２５Ｂを停止させ、更に、消費空気量が６０％以下の場合は、冷却ファン２５Ａのみの運転させるように制御する。

これにより、利用側の消費空気量が仕様吐出空気量に対して１００％から４０％までの間では、図３の（ａ）に示すようにインタークーラ１６出口空気温度が鋸歯状の特性になり、これに伴い、図３の（ａ）に示すようにドレンの発生量の上昇が抑えられる。

また、吐出空気量が仕様吐出空気量の約40％以下でよいときには、制御装置２４は放気電磁弁３０Ａ，３０Ｂに開指令を送る。具体的には、圧力センサー２３の検出圧力値が制御装置２４に予め設定された上限圧力（上限圧力＞目標圧力）を超えれば、制御装置２４が設定下限回転速度を維持するように制御するとともに、制御装置２４は放気弁に開指令を送り、低圧段圧縮機本体１出口空気圧力及び高圧段圧縮機本体２出口空気圧力を減圧する運転を行う。

このように無負荷運転となり、低圧段圧縮機本体１出口空気圧力は，約０．０５ＭＰａ、高圧段圧縮機本体２出口空気圧力は，約０．１０ＭＰａとなる。この減圧運転を行うことにより、さらにドレンの発生量が低下る。無負荷運転が継続されると、圧力センサー２３部の吐出空気圧力が低下するため、予め設定した圧力（目標圧力）以下になると、放気電磁弁３０Ａ，３０Ｂを閉じるように、制御装置２４が指令を出し負荷運転となる。つまり、吐出空気量が約４０％以下の状態では負荷運転と無負荷運転を繰り返す。このときの消費空気量とドレン発生量の関係を図３に示すが、全消費空気量域において、ドレンの発生量は全てマイナスに転じ、ドレンの発生を抑えることができる。

さらに、冷却ファン、冷却風吸込み口、冷却風排気口はインタークーラ１６側とアフタークーラ２０側で個別に設け、インタークーラ１６側の低圧段冷却装置３１とアフタークーラ２０側の高圧段冷却装置３２をそれぞれ独立に区画した構成となっている。この理由は、アフタークーラ２０出口の吐出空気温度は利用機器側からみると低いほどよく、インタークーラ２０の出口温度のみを正確に制御するためである。

また、冷却ファンの運転停止動作は、前回最初に停止したものを運転させ、前回最初に運転したものを停止させるように制御する、又は予め決められた時間で切替えるように制御することも可能である。これにより、冷却ファンの運転の平準化を図ることができる。

ところで、この実施の形態では、インタークーラ１６を冷却する冷却ファンを３個設けた例を示している。特に、大型の圧縮機では、大型の冷却ファンが必要となるが、冷却ファンは円形状のため、これを大型化すると配置が限られ、ユニット全体が大型化することになる。したがって、小型の圧縮機で使用しており、量産性の高い小型の冷却ファンを用いた方がユニット全体を小型化できるのと同時に、安価に構成することができる。

本発明の実施の形態によれば、空冷二段無給油式スクリュー圧縮機の回転速度可変化による低負荷時に発生しやすいインタークーラ出口部のドレン量を軽減することができ、高圧段圧縮機本体の信頼性が向上できる。さらに、低負荷時の動力低減にも貢献することができる。そして、利用機器側へは低負荷時は供給圧縮空気の温度を低下させたものを供給できる。

なお、この実施の形態においては、インタークーラ１６を冷却する冷却ファンを、３個（２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ）使用した例を示しているが、冷却ファンを、２個（２５Ａ，２５Ｂ）とすることもできる。この場合には、図４の（ｂ）に示すように、利用側の消費空気量が仕様吐出空気量に対して１００％である場合は、制御装置２４は、圧力センサー２３からの圧力検出値に基づいて、全ての冷却ファン２５Ａ，２５Ｂを運転させ、消費空気量が７０％まで減少した場合は、冷却ファン２５Ｂを停止させ、更に、消費空気量が７０％以下の場合は、冷却ファン２５Ａのみの運転させるように制御する。

これにより、利用側の消費空気量が仕様吐出空気量に対して１００％から６０％までの間では、図４の（ａ）に示すようにインタークーラ１６出口空気温度が鋸歯状の特性になり、これに伴い、図４の（ａ）に示すようにドレンの発生量の上昇が抑えられる。

また、冷却ファンを１個にすることも可能である。この場合には、冷却ファンの回転数を制御装置によって制御することにより、前述の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、低負荷時に発生しやすいインタークーラ出口部のドレン量を、きめ細かに軽減することができる。

図５は、本発明の無給油式スクリュー圧縮機の第２の実施の形態の構成図を示すもので、この図５において、図１の符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明を省略する。
この実施の形態は、低圧段圧縮機本体１上流の吸込み通路１４中に、低圧段圧縮機本体１吸込み空気温度を検出する温度センサー３３を設け、インタークーラ１６から高圧段圧縮機本体２までの空気配管中にインタークーラ１６出口空気温度を検出する温度センサー３４を設ける。各温度センサー３３，３４で検出した温度検出値は、制御装置２４に送られる。

ここで、高圧段圧縮機本体２吸込み空気温度を検出する温度センサー３４は、インタークーラ１６が塵埃等の影響で能力が低下した場合に、高圧段圧縮機本体２を保護するために設けられている。温度センサー３４の検出温度値が例えば７０℃になると、制御装置２４は、圧縮機を停止するようにしている。

また、制御装置２４は、温度センサー３４で検出したインタークーラ１６の出口空気温度と温度センサー３３で検出した低圧段圧縮機１の吸込み温度とを取込、この温度差を演算し、この温度差が予め設定した温度差になった場合（ここでは１５℃より若干低い値）は、冷却ファンを１個停止させる。これとは逆に、温度差が予め設定された温度差（ここでは２０℃より若干高い値）になった場合は、冷却ファンを１個運転させるようにしたものである。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様に、空冷二段無給油式スクリュー圧縮機の回転速度可変化による低負荷時に発生しやすいインタークーラ出口部のドレン量を軽減することができ、高圧段圧縮機本体の信頼性が向上できる。さらに、低負荷時の動力低減にも貢献することができる。そして、利用機器側へは低負荷時は供給圧縮空気の温度を低下させたものを供給できる。

図６は、本発明の回転可変速形二段無給油式スクリュー圧縮機の第３の実施の形態の構成図を示すもので、この図５において、図１の符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明を省略する。
この実施の形態は、インタークーラ１６の入口空気配管１７Ａと出口空気配管１７Ｂをバイパス配管３５でそれぞれ接続し、これらのバイパス配管３５に２個の二方電磁弁３６Ａ、３６Ｂを取り付ける。制御装置２４は、圧力センサー２３からの検出圧力値を取り込んで、消費空気量を演算し、この演算した消費空気量が制御装置２４の記憶部に予め設定した消費空気量以下になった場合は、二方電磁弁３６Ａ（又は３６Ｂ）に開指令を送り、予め設定された消費空気量以上になった場合、二方電磁弁３６Ａ（又は３６Ｂ）に閉指令を送るように制御する。この場合、二方電磁弁３６Ａ、３６Ｂの開閉動作は、前述した実施の形態における冷却ファンの運転停止の制御と同様に制御すればよい。

この実施の形態においては、二方電磁弁３６Ａ（又は３６Ｂ）の開動作により、圧縮空気の一部がバイパス配管３５を通りインタークーラ１６をバイパスして出口側へと流れる。ここで、インタークーラ１６の入口温度は約１６０℃で、出口温度を４５℃から５０℃へ５℃上昇させるためには、吐出し空気量の約５％程度をバイパスさせればよいので、二方電磁弁３６Ａ（又は３６Ｂ）は、比較的小型の電磁弁で構成することができる。この場合は冷却ファンの動力低減効果得られないが、特に小型機の場合は冷却ファンを複数個持つのは難しく、安価な電磁弁で構成でき小型機に有効な手段となる。また、この実施の形態において、二方電磁弁を２個設けた例を示しているが、３個設けることも可能である。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様に、空冷二段無給油式スクリュー圧縮機の回転速度可変化による低負荷時に発生しやすいインタークーラ出口部のドレン量を軽減することができ、高圧段圧縮機本体の信頼性が向上できる。さらに、低負荷時の動力低減にも貢献することができる。

本発明の無給油式スクリュー圧縮機の第１の実施の形態を示す構成図である。消費空気量とインタークーラのドレン発生量を示す特性図である。本発明に係る消費空気量とインタークーラのドレン発生量の一例を示す特性図である。本発明に係る消費空気量とインタークーラのドレン発生量の他の例を示す特性図である。本発明の無給油式スクリュー圧縮機の第２の実施の形態を示す構成図である。本発明の無給油式スクリュー圧縮機の第３の実施の形態を示す構成図である。

符号の説明

１００無給油式スクリュー圧縮機
１低圧段圧縮機本体
２高圧段圧縮機本体
９モータ
１０ブルギヤ
１１ギヤケーシング
１２インバータ
１３オイルポンプ
１４吸込み空気通路
１５吸込みフィルタ
１６インタークーラ
１７Ａ,１７Ｂ低圧段側空気配管
１８プレクーラ
１９逆止弁
２０アフタークーラ
２１Ａ,２１Ｂ高圧段側空気配管
２２ドレンセパレータ
２３圧力センサー
２４制御装置
２５Ａ,２５Ｂ,２５Ｃインタークーラ側冷却ファン、
３０Ａ低圧段放気電磁弁
３０Ｂ高圧段放気電磁弁
３１低圧段側冷却装置
３２高圧段側冷却装置
３３低圧段吸込み空気温度センサー
３４高圧段吸込み空気温度センサー
３５バイパス配管
３６Ａ,３６Ｂ二方電磁弁

Claims

回転速度可変の低圧段圧縮機本体及び高圧段圧縮機本体と、前記低圧段圧縮機本体と前記高圧段圧縮機本体とを接続する配管の途中に設けたインタークーラとを備えた無給油式スクリュー圧縮機において、前記高圧段圧縮機本体の吐出側に、この高圧段圧縮機本体から吐出される高圧空気の圧力を検出する圧力センサーと、前記インタークーラを冷却する少なくとも２個の冷却ファンと、前記圧力センサーで検出された検出圧力値に基づいて、消費空気量を演算し、この消費空気が予め設定した消費空気量以下になった場合に前記冷却ファンの１つを停止制御する制御装置とを備えたことを特徴とする無給油式スクリュー圧縮機。
請求項１記載の無給油式スクリュー圧縮機において、前記低圧段圧縮機本体と高圧段圧縮機本体とを接続する配管中に設けた放気用の分岐配管と、放気用の分岐配管に設けた放気電磁弁とを備え、前記制御装置は、前記圧力センサーで検出された検出圧力値に基づいて、消費空気量を演算し、この消費空気が予め設定した消費空気量以下では予め設定した下限回転速度の指令を出力するとともに、前記放気電磁弁に指令を出力して放気減圧運転を行うように制御することを特徴とする無給油式スクリュー圧縮機。
回転速度可変の低圧段圧縮機本体及び高圧段圧縮機本体と、前記低圧段圧縮機本体と前記高圧段圧縮機本体とを接続する配管の途中に設けたインタークーラとを備えた無給油式スクリュー圧縮機において、低圧段圧縮機本体の吸込み空気温度を検出する温度センサーと、高圧段圧縮機本体の吸込み空気温度を検出する温度センサーと、前記温度センサーからの温度差を演算し、この温度差が予め設定した温度差以下になると、前記冷却ファンを１個停止させる制御装置とを備えたことを特徴とする無給油式スクリュー圧縮機。
請求項１乃至３のいずれかに記載の無給油式スクリュー圧縮機において、前記インタークーラ及びその冷却ファンから構成する低圧段側冷却装置と、アフタークーラ及びその冷却ファンから構成する高圧段側冷却装置とを備え、これらの冷却装置は、それぞれ区画形成されていることを特徴とする回転速度可変形空冷二段無給油式スクリュー圧縮機。
請求項１乃至４のいずれかに記載の無給油式スクリュー圧縮機において、前記制御装置は、前記冷却ファンを順次停止させる場合には、前回最初に停止したもの以外のものから停止させ、前記冷却ファンを順次運転させる場合には、前回最初に運転したもの以外のものから運転させるように制御することを特徴とする無給油式スクリュー圧縮機。
回転速度可変の低圧段圧縮機本体及び高圧段圧縮機本体と、前記低圧段圧縮機本体と前記高圧段圧縮機本体とを接続する配管の途中に設けたインタークーラとを備えた無給油式スクリュー圧縮機において、前記高圧段圧縮機本体の吐出側に、この高圧段圧縮機本体から吐出される高圧空気の圧力を検出する圧力センサーと、前記各インタークーラの入口部と出口部をそれぞれバイパスさせる配管と、これらの配管に少なくとも２個設けた二方弁と、前記圧力センサーで検出された検出圧力値に基づいて、消費空気量を演算し、この消費空気が予め設定した消費空気量以下で前記二方弁を順次開操作させる制御装置とを備えたことを特徴とする無給油式スクリュー圧縮機。