JP2009008026A - 給油式スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】循環油の経路の簡素化と冷却水量を自動的に調整することで、圧縮空気と油の過冷却を抑えることができるスクリュー圧縮機の冷却水量調整装置を提供する。
【解決手段】油分離器８からの圧縮空気を冷却するエアクーラ１１と、前記油分離器８で回収した油分を冷却するオイルクーラ９と、前記エアクーラ１１とオイルクーラ９とに冷却水を循環供給するクーリングタワー１６とを備えた給油式スクリュー圧縮機において、前記クーリングタワー１６の冷却水供給管１４に設けたポンプ１７と、圧縮機本体の吐出温度を検出する温度検出器２０と、前記温度検出器２０からの検出温度と予め設定した設定温度とを比較し、吐出温度が一定になるように前記ポンプ１７の冷却水供給量を調整する制御手段２１とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却水量の調整が可能な給油式スクリュー圧縮機に係り、更に詳しくは、循環油と圧縮空気とを冷却する冷却水の調整が可能な給油式スクリュー圧縮機に関する。

給油式スクリュー圧縮機では、循環油の経路としてオイルクーラで冷却し圧縮機本体に供給する経路とサーモバルブから圧縮機本体へと供給するバイパス経路を備えており、サーモバルブにより圧縮機本体に供給する油の温度および流量を調整しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。

この種の給油式スクリュー圧縮機における循環油の経路の変更手段としては、上述した温度検出手段を内蔵したサーモバルブが、圧縮機内部の系統の簡素化の観点から多用されている。

特開平６−２１３１８６号公報（段落０００２）

上述した給油式スクリュー圧縮機等においては、サーモバルブにより圧縮機本体に供給する潤滑油の温度および流量を調整しているため、サーモバルブの製品精度のばらつきにより、油の温度および流量の調整管理が行われないことがあり、例えば、潤滑油を冷却し過ぎた油を圧縮機本体に供給することがある。この場合、粘度が高い潤滑油が圧縮機本体に供給されることになるので、圧縮機本体の負荷トルクが増し、消費電力が増大する。

また、圧力差により、潤滑油を循環供給しているため、低温時には、圧力損失の少ないバイパス経路を流れる油が多くなり、逆に、高温時には、オイルクーラで冷却する経路を流れる油が多くなるため、オイルクーラで冷却される油の量は一定ではなく、圧縮機本体に供給される油温の制御精度が不十分であった。その結果、油を冷却し過ぎた場合には、上述と同様に、圧縮機本体に冷たい油が供給されるので、圧縮機本体の負荷トルクが増し、消費電力が増大する傾向にあった。

このため、サーモバルブを使用せずに、給油式スクリュー圧縮機への循環油と圧縮空気とを有効に冷却することができる方策が要求されている。

本発明の目的は、上述の要求に基づいてなされたもので、循環油の経路の簡素化と冷却水量を自動的に調整することで、圧縮空気と油の過冷却を抑えることができるスクリュー圧縮機の冷却水量調整装置を提供する。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、圧縮機本体からの圧縮空気中に含有する油分を圧縮空気から分離する油分離器と、この油分離器からの圧縮空気を冷却するエアクーラと、前記油分離器で分離した油を冷却するオイルクーラとを備えた給油式スクリュー圧縮機において、前記エアクーラとオイルクーラの冷却水配管に設けられ、冷却水を供給するポンプと、圧縮機本体の吐出温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器からの検出温度と予め設定した設定温度とを比較し、吐出温度が一定になるように前記ポンプの冷却水供給量を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、圧縮機本体からの圧縮空気中に含有する油分を圧縮空気から分離する油分離器と、この油分離器からの圧縮空気を冷却するエアクーラと、前記油分離器で分離した油を冷却するオイルクーラとを備えた給油式スクリュー圧縮機において、前記エアクーラとオイルクーラの冷却水供給管と冷却水戻り管と連通するバイパス管と、このバイパス管に設けた流量調整装置と、圧縮機本体の吐出温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器からの検出温度と予め設定した設定温度とを比較し、吐出温度が一定になるように前記流量調整装置を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。

更に、第３の発明は、圧縮機本体からの圧縮空気中に含有する油分を圧縮空気から分離する油分離器と、この油分離器からの圧縮空気を冷却するエアクーラと、前記油分離器で分離した油を冷却するオイルクーラとを備えた給油式スクリュー圧縮機において、前記エアクーラとオイルクーラの冷却水供給管若しくは冷却水戻り管に設けた流量調整装置と、圧縮機本体の吐出温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器からの検出温度と予め設定した設定温度とを比較し、吐出温度が一定になるように前記流量調整装置を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、第４の発明は、圧縮機本体からの圧縮空気中に含有する油分を圧縮空気から分離する油分離器と、この油分離器からの圧縮空気を冷却するエアクーラと、前記油分離器でで分離した油を冷却するオイルクーラとを備えた給油式スクリュー圧縮機において、前記エアクーラの出口側に設けたドレン分離器と、前記エアクーラとオイルクーラの冷却水供給管と冷却水戻り管と連通するバイパス管と、このバイパス管に設けた流量調整装置と、前記ドレン分離器に設けたドレン流量検出器と、前記ドレン流量検出器からの検出流量と予め設定した設定流量とを比較し、吐出温度が一定になるように前記流量調整装置を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、循環油経路の簡素化が可能となり、さらには冷却水量を自動的に調整し、圧縮機本体に供給される油の温度を一定にすることができるため、圧縮機の消費電力の低減をすることが可能となる。

以下、本発明の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は、本発明の給油式スクリュー圧縮機の第１の実施の形態を示す系統図である。この図１において、圧縮機本体１は、この例では給油式スクリューロータを備えている。この圧縮機本体１は、モータ２によって駆動される。モータ２には、圧縮機制御装置３から電力を供給される。圧縮機本体１の吸込側には、空気吸込流路４が連通している。この空気吸込流路４には、吸入フィルタ５、吸入弁６が設けられている。

圧縮機本体１の吐出側には、吐出空気流路７が連通している。この吐出空気流路７の下流側には、圧縮機本体１から吐出された油分を含有する圧縮空気から油分を分離する油分離器８が連結している。

油分離器８の下部側には、油分離器８内の下部に溜まった油を、オイルクーラ９を介して圧縮機本体１の潤滑油供給部（図示せず）に潤滑油として循環供給する油供給路１０が接続されている。また、油分離器８の上部側には、油分離器８内で油分が分離された圧縮空気を、エアクーラ１１、ドレン分離器１２を介して、供給先側に供給する圧縮空気供給路１３が接続されている。

オイルクーラ９及びエアクーラ１１には、冷却水配管を構成する冷却水供給管１４と冷却水戻り管１５が設けられており、この冷却水供給管１４と冷却水戻り管１５は、冷却水を冷却するクーリングタワー１６に連結している。これにより、冷却水供給管１４、冷却水戻り管１５及びクーリングタワー１６は、冷却水を循環させる系統を構成している。

冷却水供給管１４には、冷却水供給用ポンプ１７が設けられている。この冷却水供給用ポンプ１７は、その駆動モータ１８によって駆動される。駆動モータ１８は、ポンプ１７用のインバータ１９によって回転数が変更制御される。圧縮機本体１の吐出側には、圧縮機本体１の吐出側の温度を検出する、例えば熱電対などの温度検出器２０が設けられている。

圧縮機制御装置３内には、設定吐出温度を記憶する記憶部２１ａと、この記憶部２１ａに記憶した設定吐出温度値と温度検出器２０からの検出吐出温度とを比較し、検出吐出温度が設定吐出温度値より高い場合には、冷却水量が増加するようにポンプ用インバータ１９に指示信号を出力し、逆に検出吐出温度が設定吐出温度値より低い場合には、冷却水量が減少するようにポンプ用インバータ１９に指示信号を出力する演算部２１ｂとからなる冷却水量制御手段２１が、設けられている。即ち、演算部２１ｂは、検出吐出温度が設定吐出温度値より高い場合には、ポンプ用インバータ１９に冷却水量が比例的に増加するようなインバータ周波数の指示信号を出力し、逆に検出吐出温度が設定吐出温度値より低い場合には、ポンプ用インバータ１９に冷却水量が比例的に減少するようなインバータ周波数の指示信号を出力する
次に、上述した本発明のスクリュー圧縮機の第１の実施の形態の動作を説明する。
圧縮機本体１の駆動により、吸入フィルタ５、吸入弁６を通過した空気は、空気吸込流路４によって圧縮機本体１内に取り込まれて、所定の圧力まで圧縮され、圧縮機本体１の吐出側の吐出空気流路７から吐出される。この圧縮空気は、その後、油分離器８やエアクーラ１１、ドレン分離器１２を通過し、圧縮空気供給路１３により、供給先側に供給される。

一方、圧縮機本体１内に供給された潤滑用の油分は、圧縮機本体１によって空気と共に圧縮されたのち、油分離器８に供給される。油分離器８は、圧縮機本体１から吐出された油分を含有する圧縮空気から油分を分離する。油分離器８内の下部に溜まった油は、オイルクーラ９、油供給路１０を介して圧縮機本体１の潤滑油供給部（図示せず）に潤滑油として循環供給される。

オイルクーラ９及びエアクーラ１１には、冷却水供給管１４、冷却水戻り管１５、クーリングタワー１６及び冷却水供給用ポンプ１７からなる冷却水循環系統によって、冷却水が循環供給される。これにより、油及び圧縮空気は、冷却水により熱交換が行われる。このオイルクーラ９及びエアクーラ１１への冷却水量は、冷却水供給用ポンプ１７によって調整される。冷却水供給用ポンプ１７は、そのモータ１８によって駆動される。モータ１８は、ポンプ用インバータ１９によって駆動制御される。

冷却水供給用ポンプ１７によるオイルクーラ９及びエアクーラ１１への冷却水量の調整は、冷却水量制御手段２１における演算部２１ｂが、記憶部２１ａに記憶した設定吐出温度と、温度検出器２０からの検出吐出温度とを比較し、検出吐出温度が設定吐出温度値より高い場合には、冷却水量が増加するようにポンプ用インバータ１９に指示信号を出力し、逆に検出吐出温度が設定吐出温度値より低い場合には、冷却水量が減少するようにポンプ用インバータ１８に指示信号を出力する。

これにより、クーリングタワー１６から供給される冷却水の温度に関係なく、吐出温度が一定になるように冷却水量が調整される。

この実施の形態によれば、クーリングタワー１６から供給される冷却水の温度に関係なく、吐出温度が一定になるように冷却水量を調整することができるため、圧縮機本体１に供給される油を冷却し過ぎることがなくなり、予め設定した温度で圧縮機本体に油を供給することできる。このため、低温時に増加していた圧縮機の消費電力を低減することが可能となる。その上、クーリングタワー１６側も冷却水供給用ポンプ１７をポンプ用インバータ１９で負荷率を変動させることができるため、圧縮機だけでなく冷却水供給用ポンプ１７の消費電力も低減することが可能となる。更には、吐出温度が一定になるように、圧縮空気と油が冷却水で冷却されるので、季節によっては大量に発生する大量のドレンを抑制することが可能となり、発錆および圧縮機の早期劣化を抑えることができる。

なお、上述の実施の形態においては、温度検出器２０を圧縮機本体１の吐出側に配置したが、圧縮機本体１に潤滑油を供給する経路に配置しても構わないし、油分離器８の油温度を検出してもよい。また、上述の実施の形態においては、冷却水量制御手段２１において、予め設定した吐出温度と検出された吐出温度とを比較するようにしたが、あるサンプリング時間で検出された吐出温度の時間変化率を監視する方式であってもかまわない。この場合、吐出温度の時間変化率が一定になるようにポンプ用インバータ１８に指示信号を出力し、冷却水の流量を調整することになる。

図２は、本発明の給油式スクリュー圧縮機の第２の実施の形態を示す系統図である。この図２において、図１と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。 この実施の形態は、クーリングタワー１６側の冷却水供給管１４と冷却水戻り管１５との部分（冷却水の入口側と出口側との部分）にバイパス経路２２を設け、このバイパス経路２２に、例えばモータバルブ等の流量調整装置２３を備えたものである。

流量調整装置２３は、前述した第１の実施の形態と同様に、冷却水量制御手段２１からの信号により、圧縮機本体の吐出温度が一定になるように作動し、冷却水量を調整する。

この実施の形態においても、前述した第１の実施の形態と同様にクーリングタワー１６から供給される冷却水の温度に関係なく、吐出温度が一定になるように冷却水量を調整することができるため、圧縮機本体１に供給される油を冷却し過ぎることがなくなり、予め設定した温度で圧縮機本体に油を供給することできる。このため、低温時に増加していた圧縮機の消費電力を低減することが可能となる。また、吐出温度が一定になるように、圧縮空気と油が冷却水で冷却されるので、季節によっては大量に発生する大量のドレンを抑制することが可能となり、発錆および圧縮機の早期劣化を抑えることができる。

なお、この実施の形態においては、冷却水の入口側と出口側のバイパス経路２２に流量調整装置２３を配置したが、入口側または出口側のどちらか一方に流量調整装置２３を配置することも可能である。この場合、バイパス経路２２を設ける必要がないため、経路を簡素化することができ、低コスト化が図れる。

図３は、本発明のスクリュー圧縮機の第３の実施の形態を示す系統図である。この図３において、図２と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

この実施の形態は、ドレン分離器１２のドレン排出経路にドレンの流量を検出する手段２４を設ける。冷却水量制御手段２１の記憶部２１ａには、ドレン流量値とオフセット許容値とが記憶されている。冷却水量制御手段２１の演算部２１ｂは、ドレン流量検出手段２４からのドレン流量を取込み、記憶部２１ａに予め設定登録したドレン流量値とオフセット許容値との合算値と、ドレン流量検出手段２４で検出したドレン流量とを比較して、ドレン流量がドレン流量値とオフセット許容値との合算値よりも大きい場合には、クーラでの熱交換が大きいため、冷却水量を減少するように、流量調整装置２３を作動させ、また、ドレン流量がドレン流量値とオフセット許容値との合算値よりも小さい場合には、クーラでの熱交換が少ないため、冷却水量を増加するように、流量調整装置２３を作動させる。

この実施の形態によれば、冷却水の温度に関係なく、季節によって変化するドレン流量を常に一定にすることができるため、圧縮機内部を循環する油に含まれるドレン量も一定にすることが可能となり、圧縮機内部の発錆および圧縮機の早期劣化を防止することができる。さらには、圧縮機本体１に供給される油の温度を一定にすることができるため、低温時に増加していた圧縮機の消費電力を低減することが可能となる。

なお、上述の実施の形態においては、予め設定したドレン流量値とドレン流量検出手段２３で検出したドレン流量を比較しているが、検出したドレン流量の時間変化率を監視する方法であってもかまわない。この場合も、ドレン流量の時間変化率が一定になるように流量調整装置２３を作動させるため、圧縮機に供給される冷却水の温度に関係なく、冷却水量が決定される。

本発明の給油式スクリュー圧縮機の第１の実施の形態を示す系統図である。 本発明のスクリュー圧縮機の第２の実施の形態を示す系統図である。 本発明のスクリュー圧縮機の第３の実施の形態を示す系統図である。

符号の説明

１ 圧縮機本体
３ 圧縮機制御装置
４ 空気吸込流路
７ 吐出空気流路
８ 油分離器
９ オイルクーラ
１１ エアクーラ
１２ ドレン分離器
１４ 冷却水供給管
１５ 冷却水戻り管
１６ クーリングタワー
１７ 冷却水供給用ポンプ
１９ ポンプ用のインバータ
２０ 温度検出器
２１ 冷却水量制御手段
２２ バイパス路
２３ 流量調整装置
２４ ドレン流量検出器

Claims (4)

1. 圧縮機本体からの圧縮空気中に含有する油分を圧縮空気から分離する油分離器と、この油分離器からの圧縮空気を冷却するエアクーラと、前記油分離器で分離した油を冷却するオイルクーラとを備えた給油式スクリュー圧縮機において、
   前記エアクーラとオイルクーラの冷却水配管に設けられ、冷却水を供給するポンプと、圧縮機本体の吐出温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器からの検出温度と予め設定した設定温度とを比較し、吐出温度が一定になるように前記ポンプの冷却水供給量を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする給油式スクリュー圧縮機。
2. 圧縮機本体からの圧縮空気中に含有する油分を圧縮空気から分離する油分離器と、この油分離器からの圧縮空気を冷却するエアクーラと、前記油分離器で分離した油を冷却するオイルクーラとを備えた給油式スクリュー圧縮機において、
   前記エアクーラとオイルクーラの冷却水供給管と冷却水戻り管と連通するバイパス管と、このバイパス管に設けた流量調整装置と、圧縮機本体の吐出温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器からの検出温度と予め設定した設定温度とを比較し、吐出温度が一定になるように前記流量調整装置を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする給油式スクリュー圧縮機。
3. 圧縮機本体からの圧縮空気中に含有する油分を圧縮空気から分離する油分離器と、この油分離器からの圧縮空気を冷却するエアクーラと、前記油分離器で分離した油を冷却するオイルクーラとを備えた給油式スクリュー圧縮機において、
   前記エアクーラとオイルクーラの冷却水供給管若しくは冷却水戻り管に設けた流量調整装置と、圧縮機本体の吐出温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器からの検出温度と予め設定した設定温度とを比較し、吐出温度が一定になるように前記流量調整装置を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする給油式スクリュー圧縮機。
4. 圧縮機本体からの圧縮空気中に含有する油分を圧縮空気から分離する油分離器と、この油分離器からの圧縮空気を冷却するエアクーラと、前記油分離器でで分離した油を冷却するオイルクーラとを備えた給油式スクリュー圧縮機において、
   前記エアクーラの出口側に設けたドレン分離器と、前記エアクーラとオイルクーラの冷却水供給管と冷却水戻り管と連通するバイパス管と、このバイパス管に設けた流量調整装置と、前記ドレン分離器に設けたドレン流量検出器と、前記ドレン流量検出器からの検出流量と予め設定した設定流量とを比較し、吐出温度が一定になるように前記流量調整装置を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする給油式スクリュー圧縮機。

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