JP2022113946A

JP2022113946A - 気体圧縮機

Info

Publication number: JP2022113946A
Application number: JP2021009979A
Authority: JP
Inventors: 博信西森; Hironobu Nishimori; 隆史齋藤; Takashi Saito; 良郎安齊; Yoshiro Anzai
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2022-08-05
Also published as: CN116710651A; WO2022163079A1

Abstract

【課題】気体圧縮機の経年劣化や変化に伴う冷却系統の性能低下や気体圧縮機の動力効率の低下を防止する。【解決手段】気体を圧縮する気体圧縮機本体と、気体圧縮機本体から吐き出される圧縮気体の冷却を行う液冷式のエアクーラ及び気体圧縮機本体を潤滑／冷却する潤滑油を冷却する液冷式のオイルクーラと、エアクーラ及びオイルクーラに冷却媒体を供給する冷却媒体配管系統とを備える気体圧縮機であって、冷却媒体配管系統が、主配管からエアクーラとオイルクーラに向かって分岐するものであり、エアクーラの下流の圧縮気体温度及びオイルクーラの下流の潤滑油温度を夫々検出する温度検出器と、前記分岐配管の夫々に冷却媒体の流通量を変更する調整弁体とを備え、圧縮気体の温度が閾値以上の時に、調整弁体の開度変更によって、エアクーラに流通する冷却媒体の流量を増加させる。【選択図】図１

Description

本発明は、気体圧縮機に係り、圧縮気体及び機器等の冷却液量の調節を行う気体圧縮機に関する。

気体（例えば、大気等）を圧縮する圧縮機では、圧縮した気体や機器を冷却する冷却媒体に液体（例えば、水や油等）を使用する液冷式の気体圧縮機が知られている。特許文献１は、水冷式の圧縮機であって、圧縮した気体を所定温度に冷却する為や気体圧縮機本体といった構成機器を冷却する為のクーラ（熱交換器）に冷却媒体が流れ、圧縮気体や機器冷却液と熱交換することで冷却を行う圧縮機を開示する。クーラに冷却液を吸収する冷却液系統は、主配管と分岐配管からなり、各分岐配管が各クーラに接続する。このような構成の圧縮機では、各分岐系統は所定の液量が流れるように、配管系や配管構成等予め構造的な仕様によって液圧が調節されているのが一般的である。

また、気体圧縮機において、圧縮気体や潤滑油の過度な温度上昇は装置に悪影響を及ぼすため保護装置（例えば、温度センサ及びその制御装置）を設けて状態を監視し、過度な温度上昇等を検出する場合に、気体圧縮機を強制停止する機能を有するものも知らている。

ＷＯ２０２０／０１２８２９国際公開

ところで、冷却液が供給されるクーラや圧縮機本体等の供給対象は、気体圧縮機の使用態様や経年劣化によって、当初の設計値と異なる冷却性能となる虞もある。例えば、経年劣化気体圧縮機本体が吐き出す圧縮空気の温度が、過度に上昇する場合、クーラと気体圧縮機本体の熱交換率も変化し、気体圧縮機の保守の面で支障をきたす虞があろう。

また例えば、汚れや堆積物によってクーラ内部の流路の詰まり等が発生すれば、同様に冷却媒体との熱交換率が変化し、十分な冷却性能を維持できない虞もあろう。
更には、経年変化は気体圧縮機を構成する各構成部品間の冷却バランスの崩れも招来し、動力効率の低下を招来する虞もあろう。

気体圧縮機の経年劣化や変化に伴う冷却系統の性能低下や動力効率の低下を防止する技術が望まれる。

上記課題を解決するために、特許請求の範囲に記載の技術を用いる。本願は上記課題を解決するための複数の技術を開示しているが、その一例として、気体を圧縮する気体圧縮機本体と、前記気体圧縮機本体から吐き出される圧縮気体の冷却を行う液冷式のエアクーラ及び前記気体圧縮機本体を潤滑／冷却する潤滑油を冷却する液冷式のオイルクーラと、前記エアクーラ及びオイルクーラに冷却媒体を供給する冷却媒体配管系統と、制御装置とを備える気体圧縮機であって、前記冷却媒体配管系統が、主配管と、前記主配管から前記エアクーラとオイルクーラに向かって分岐するエアクーラ分岐配管とオイルクーラ分岐配管を有するものであり、前記エアクーラの下流で前記気体圧縮機本体が吐き出す圧縮気体の温度を検出する気体温度検出装置と、前記オイルクーラの下流で前記潤滑油温度を検出する油温度検出器と、前記エアクーラ分岐配管及び前記オイルクーラ分岐配管の夫々に、前記冷却媒体の流通量を変更する調整弁体とを備え、前記制御部が、前記気体温度検出器の検出値が所定の閾値以上の時に、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更して、前記エアクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を増加させるものである。

また、他の例として、低圧段と高圧段を含む少なくとも２つの圧縮機本体と、前記低圧段気体圧縮機本体から吐き出される圧縮気体の冷却を行う液冷式のインタクーラと、前記高圧段気体圧縮機本体から吐き出さる圧縮気体の冷却を行う液冷式のアフタクーラと、前記低圧段及び高圧段気体圧縮本体を潤滑／冷却する潤滑油を冷却する液冷式のオイルクーラと、前記インタクーラ、アフタクーラ及びオイルクーラに冷却媒体を供給する冷却媒体配管系統と、制御装置とを備える気体圧縮機であって、前記冷却媒体配管系統が、主配管と、前記主配管から前記インタクーラ、アフタクーラ及びオイルクーラに向かって分岐するインタクーラ分岐配管、アフタクーラ分岐配管及びオイルクーラ分岐配管を有するものであり、前記インタクーラの下流で前記低圧段気体圧縮機が吐き出す圧縮気体の温度を検出する第１温度検出器と、前記アフタクーラの下流で前記気体圧縮機本体が吐き出す圧縮気体の温度を検出する第２温度検出装置と、前記オイルクーラの下流で前記潤滑油温度を検出する油温度検出器と、前記インタクーラ分岐配管、前記アフタクーラ分岐配管及び前記オイルクーラ分岐配管の夫々に、前記冷却媒体の流通量を変更する調整弁体とを備え、前記制御部が、前記油温度検出器の検出値が所定の閾値未満の時に、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更して、前記インタクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を増加させるものである。

また、他の例として、低圧段と高圧段を含む少なくとも２つの圧縮機本体と、前記低圧段気体圧縮機本体から吐き出される圧縮気体の冷却を行う液冷式のインタクーラと、前記高圧段気体圧縮機本体から吐き出さる圧縮気体の冷却を行う液冷式のアフタクーラと、前記低圧段及び高圧段気体圧縮本体を潤滑／冷却する潤滑油を冷却する液冷式のオイルクーラと、前記インタクーラ、アフタクーラ及びオイルクーラに冷却媒体を供給する冷却媒体配管系統と、制御装置とを備える気体圧縮機であって、前記冷却媒体配管系統が、主配管と、前記主配管から前記インタクーラ、アフタクーラ及びオイルクーラに向かって分岐するインタクーラ分岐配管、アフタクーラ分岐配管及びオイルクーラ分岐配管を有するものであり、前記インタクーラの下流で前記低圧段気体圧縮機が吐き出す圧縮気体の温度を検出する第１温度検出器と、前記アフタクーラの下流で前記気体圧縮機本体が吐き出す圧縮気体の温度を検出する第２温度検出装置と、前記オイルクーラの下流で前記潤滑油温度を検出する油温度検出器と、前記インタクーラ分岐配管、前記アフタクーラ分岐配管及び前記オイルクーラ分岐配管の夫々に、前記冷却媒体の流通量を変更する調整弁体とを備え、前記制御部が、前記油温度検出器の検出値が所定の閾値未満の時に、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更して、前記オイルクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を減少させるものである。

本発明によれば、気体圧縮機の使用に伴う冷却液系統の性能低下や動力効率の低下を防止することができる。

本発明の他の課題、構成及び効果は、以下の記載により明らかになる。

本発明を実施する為の実施例１による水冷式気体圧縮機の構成及び各種流体の流れを模式的示した構成図である。実施例１による水冷式気体圧縮機の制御の流れを示すフロー図である。実施例２による水冷式気体圧縮機の制御の流れを示すフロー図である。実施例３による水冷式気体圧縮機の制御の流れを示すフロー図である。

以下、本発明を実施する形態について、図面を用いて説明する。

図１に、実施例による水冷式気体圧縮機１の構成及び流体の流れを示す。まず、水冷式気体圧縮機１は、制御部２、可変速制御装置３、駆動装置Ｍ、動力伝達機構Ｇ、１段圧縮機本体１０１、２段圧縮機１０２、インタクーラ１０３、アフタクーラ１０４、潤滑油クーラ１０６を備える。

制御部２は、水冷式圧縮機１を構成する種々の構成要素と電気的に接続（不図示）し、運転制御を行う。本実施例において、制御部２は、演算部とプログラムの協働による機能部を実現し、これにより制御を行うものとして説明する。なお、本発明はこれに限定するものではなく、制御部２の他の構成例として、一部又は全部がアナログ構成によって実現されてもよい。更に、制御部２は、必ずしも水冷式圧縮機１に搭載するものに限定されず、有線／無線の通信線を介して、外部の制御装置から制御されるように構成することもできる。また、制御指令は、一部が外部の制御装置、一部が搭載された制御装置によって入出力されるように構成することも可能である。

可変速制御装置２は、例えば電力変換装置であり、制御部２からの指令に応じて電力周波数を変換して駆動源Ｍに供給することで、回転速度を可変とする制御装置である。本例では、インバータを適用するものとして説明する。

駆動装置Ｍは、可変速制御装置２から供給された駆動エネルギから１段圧縮機本体１０１及び２段圧縮機本体１０２を駆動するための機械エネルギを生成する装置である。本実施例では電動機を適用するものとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、内燃機関や風力・水力といった自然エネルギを用いる駆動装置であってもよい。なお、内燃機関や自然エネルギを用いる駆動装置を適用する場合、可変速装置２は、可変速ギヤや遠心プーリ等となろう。

動力伝達機構Ｇは、駆動装置Ｍからの駆動エネルギを１段圧縮機１０１及び２段圧縮機１０２に伝達する機構である。本実施例では、動力伝達機構Ｇとして、プッシュギヤ及びブルギヤの組み合わせからなるギヤ装置を適用するものとする。動力伝達機構Ｇの他の構成例としては、チェーンやベルト駆動等があげらよう。なお、本実施例では、１の駆動装置Ｍを動力伝達機構Ｇを介して２つの圧縮機本体を駆動する構成として説明するが、本発明はこれに限定されず、各圧縮機本体に独立した駆動装置Ｍを直動式で構成することも可能である。また、本実施例は、いわゆる多段機を例とするが、単段機であっても本発明は適用することができるものである。

１段圧縮機本体１０１及び２段圧縮機１０２は、容積型の圧縮機であり、駆動装置Ｍの駆動エネルギによって作動することで、圧縮気体を生成する。本実施例では、オイルフリー型でスクリュー式の圧縮機を適用するものとするが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧縮作動室に液体（油・水）を供給する給液式の圧縮機や、スクロール、レシプロ、ベーン、クローといった他の容積型圧縮機を適用することも可能であるし、ターボ式等の遠心式スクリュー圧縮機を適用することもできる。また、１段圧縮機本体１０１や２段圧縮機本体１０２は、スクリューロータハウジングが冷却ジャケットとして構成され、内部に冷却液（例えば、水等）が流通して、圧縮機本体の冷却を行うようになっている。

インタクーラ１０３及びアフタクーラ１０４は、圧縮気体（例えば、圧縮空気）と冷却液（例えば、水等）の熱交換を行う熱交換器である。インタークーラ１０１は、１段圧縮機１０１から吐き出された一次圧縮空気を冷却し、アフタクーラ１０４は、２段圧縮機１０２から吐き出された二次圧縮空気を冷却するようになっている。

圧縮される空気は、図示するように、空気配管系統１２０から吸気され、１段圧縮機１０１にて一次圧縮された後、インタークーラ１０３で冷却される。その後、一次圧縮空気は、２段圧縮機１０２に吸入され、２段圧縮機１０２にて二次圧縮された気体は、アフタクーラ（熱交換器）１０４で冷却された後、機外へ吐出されるようになっている。

オイルポンプ１０５は、動力伝達装置Ｇ、１段圧縮機本体１０１及び２段圧縮機本体１０２の可動部を潤滑及び冷却したり、圧縮機本体のケーシングに設けられた冷却ジャケットに潤滑油を搬送する圧送装置であり、潤滑油配管系統１２１に配置され、これらの機器に潤滑油が循環するようになっている。圧縮機本体の可動部としては、スクリューロータといった圧縮作動部材の軸受やタイミングギヤ等が含まれる。

潤滑油配管系統１２１は、オイルクーラ１０６を備える。潤滑油は、オイルポンプ１０５によって吸い込まれた後、オイルクーラ１０６で冷却媒体と熱交換がなされて冷却される。オイルクーラ１０６で冷却された潤滑油は、１段圧縮機１０１及び２段圧縮機１０２に供給される。

冷却媒体配管系統は、外部から通水する主配管１５０からインタクーラ配管系統１２３、アフタクーラ配管系統１２４、オイルクーラ配管系統１２４の３系統の配管に分岐するようになっている。インタクーラ配管系統１２３は、インタクーラ１０３と接続し、１段圧縮機本体１０１から吐き出された一次圧縮空気を冷却する系統である。アフタクーラ配管系統１２４は、アフタクーラ１０４と接続し、２段圧縮機本体１０２から吐き出された２次圧縮気体を冷却する系統である。オイルクーラ配管系統１２４は、オイルクーラ１０６と接続し、潤滑油を冷却する系統である。分岐配管は、各クーラの下流側で合流し、機外に排出されるようになっている。
なお、機外から冷却配管系統１５０に供給される冷却水は、例えば、ポンプ装置や冷却棟と接続された、給排水設備と循環される構成でも、例えば河川等の水源から給水し、浄化装置等を介して下水道等に排出される偏方向の流れの構成でもよい。

ここで、上記分岐配管の各系統に分配される冷却水量は、通常は配管経路ごとの抵抗に応じて決定される。そのため、一度機外から一定量の冷却水を通水すると、分岐後の３系統に流れる水量は一定量となる。よって、水冷式気体圧縮機１の経年劣化や、分岐配管系統のつまり等といった後発的な要因によって、当初の冷却性能が不十分となる虞がある。圧縮機本体の吐出温度変化やクーラの性能劣化といった冷却性能の低下は、構成部品で平滑的に発生するとは限らず、性能低下のアンバランスが発生する虞がある。即ち冷却性能の劣化が平滑的に発生する場合には、冷却媒体配管系統１５０から給排水する流量を多くすれば経年劣化等に対処することも可能であるが、アンバランスに性能劣化が発生する場合には、一方の構成部品には冷却性能を維持できても他方の構成部品には過冷却となるといった不具合も想定される。

そこで、本実施例では、水冷式圧縮機１が各分岐配管系統に水量調整弁を備え、後述する種々の温度検出器からの検出値から各分岐系統の冷却性能を監視し、要件に応じて各分岐配管系統を流通する水量を調整することを特徴の一つとする。

水冷式圧縮機１は、インタークーラ配管系統１２３に水量調整弁１１０、アフタクーラ配管系統１２４に水量調整弁１１２、オイルクーラ配管系統１２６に水量調整弁１１１を備える。各水量調整弁は、例えば電動による自動バルブ（弁体）であり、多段階に水量を調整することができるようになっている。各水量調整弁１１０、１１１、１１２は制御部２と通信可能に接続され、制御部２の指令によって、弁体の開度を調整するようになっている。
なお、本実施例では各水量調整装置が自動であるものとして説明するが、一部手動との混成であってもよい。

また、水冷式圧縮機１は、インタクーラ１０３を介して１段圧縮機本体１０１から２段圧縮機１０２に吐き出される一次圧縮空気の温度を検出する温度検出器１０７と、オイルクーラ１０６を介してギア室Ｇから１段圧縮機１０１及び２段圧縮機１０２に流れ、やがてギア室Ｇに還流される潤滑油の温度を検出する温度検出器１０９と、アフタクーラ１０６を介して２段圧縮機１０２から吐き出される二次圧縮空気の温度を検出する温度検出器１０８を備える。各温度検出器１０７、１０８、１０９は、制御部２と通信可能に接続し、検出した温度を制御部２に任意の間隔で出力するようになっている。制御部２は、これら各温度検出器の検出温度に応じて、水量調整弁１１０、１１１、１１２の開度を調整し、インタクーラ１０３、オイルクーラ１０６、アフタクーラ１０４に流れる冷却水の流量を制御するようになっている。

ここで、水量調整弁１１０、１１１、１１２の開度調整は、１の水量調整弁のみの開度変更で調整する方式であってもよいが、複数の水量調整弁の開度変更を組み合わせて調整する方法であってもよい。例えば、水量調整弁１１０の開度を拡大すれば、インタクーラ１０３への冷却水の流入量は増加するが、アフタクーラ１０４やオイルクーラ１０６への流量は相対的に減少する。他方、水量調整弁１１１や１１２の開度を縮小すれば、相対的に、インタクーラ１０３への流入量は増加する。以下の説明では、特定のクーラへの冷却水増加のために、特定の水量調整弁の開度を増減させるものとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で、特定クーラへの流量制御のために、特定の水量調整弁とは異なる他の水量調整弁の開度を増減させるケースや各水量調整弁体の開度の組み合わせのケースを含むものである。

図２に、実施例１による水冷式気体圧縮機１の制御の流れを示す。本制御は、制御部２によって実行される。なお、以下の説明にある種々の所定温度閾値は、水冷式圧縮機１の稼働状態（駆動装置Ｍの回転数、可変速制御装置３の出力値、空気配管系統上の圧力検出装置（不図示）等）を考慮して予め仕様として設定された温度である。本実施例において、各温度閾値は、安全な運転を可能とする上限温度よりも一定幅低い閾値として設定するものとして説明する。
まず、Ｓ１０１で、制御部２は、温度検出器１０７からの入力に応じて、２段圧縮機本体１０２の吸い込み空気温度（１段圧縮機本体１０１から吐き出され、インタクーラ１０３を通過した空気の温度）が、所定の温度閾値以上であるかを判断する。空気温度が所定の閾値温度以上であれば、Ｓ１０３に進み（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、所定の温度閾値未満であれば、温度監視を継続する（Ｓ１０１：ＮＯ）。

Ｓ１０３で、制御部２は、水量調整弁１１０の開度を拡大し、インタクーラ１０３に供給する水量を増加させる。

Ｓ１０５で、制御部２は、オイルクーラ配管系統に設置された温度検出器１０９からの潤滑油温度が、所定の温度閾値未満であるか否かを判断する。潤滑油温度が所定の温度閾値未満の場合、Ｓ１０７に進む（Ｓ１０５：ＹＥＳ）。潤滑油温度が所定の温度閾値を超過する場合、Ｓ１１１に進む（Ｓ１０５：ＹＥＳ）。

Ｓ１０７で、制御部２は、温度検出器１０６からの入力に応じて、アフタクーラ１０４を通過後の空気温度（２段圧縮機本体１０２から吐き出され、アフタクーラ１０４を通過した後の空気温度）が、所定の温度閾値温度未満かを判断する。制御部２は、温度検出器１０６の検出温度が所定温度閾値未満である場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、Ｓ１０９に進む。制御部２は、温度検出器１０６の検出温度が所定温度閾値を超過する場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、Ｓ１１１に進む。

Ｓ１０９で、制御部２は、温度検出器１０７から入力される温度から再度２段圧縮機本体１０２が吸い込む空気温度（インタクーラ１０３を通過後の空気温度）が所定温度閾値未満か否かを判断する。制御部２は、所定温度閾値未満である場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、Ｓ１１１の処理に進む。制御部２は、所定温度閾値を超過する場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、Ｓ１０３に戻り、更に水量調整弁１１０の開度を拡大する。

Ｓ１１１で、制御部２は、水量調整弁１１０の開度を縮小する。即ち本ステップでは、Ｓ１０３で拡大した水量調整弁１１０の影響で、アフタクーラ１０４、オイルクーラ１０６の冷却性能が必要以上に不足することを防止する。

このように、本実施例によれば、アフタクーラ１０４、オイルクーラ１０６の冷却性能を損なうことなく、冷却性能が低下したインタクーラ１０３の冷却性能を補うことができる。例えば、各温度検出器の異常温度検出により水冷式圧縮機１の運転を制限（停止や縮退）を行う保護機能がついている場合等には、運転制限を低減することができ、その分圧縮空気の安定供給を行うことができる。

なお、本実施例は上記種々の要件に限定されるものではない。特に、図２の制御では、温度調節器１０７の検出温度に応じて水量調整弁１１０の開度のみを変更する例としたが、水量調整弁１１０の開度変更に応じて、水量調整弁１１１及び／又は１１２の開度を反対側に変更するようにすることも可能である（例えば、水量調整弁１１０の開度を拡大するのに応じて水量調整弁１１１及び／又は１１２の開度を縮小する等である。）。

更に、本実施例では、温度検出器１０７の検出温度に応じて、水量調整弁１１０を開度変更する例を説明したが、他の温度検出器１０６又は１０８の検出温度に応じて水量調整弁１１０の開度を調整するようにすることもできる。

次いで、本発明の実施例２を説明する。実施例１では、温度検出装置によって構成部品（例えば、インタクーラ１０３等）の経年変化等による冷却性能低下を監視し、分岐配管系統に流れる水量を調整することで、当該構成部品の冷却性能低下を防止しつつ水冷式圧縮機１からの安定した圧縮空気の供給を図ることを特徴の一つとした。

これに対して実施例２は、水冷式圧縮機１の経変変化等により機器の冷却性能や特性のバランスが変化した場合でも、当該バランスが変化した状況下で動力の削減を図ることを特徴の一つとする。より具体的には、本実施例のような２段（多段）圧縮機では、より高圧空気の吸い込み及び吐き出しを行う２段圧縮機本体１０２の吸い込み空気温度を低下させると動力が削減されるという特徴を有する。

以下、図１及び図３を用いて、実施例２の制御について説明する。なお、下記説明で実施例１と機能・構成が同じ要素については、同一符号を用いて詳細な説明を省略する場合がある。

Ｓ２０１で、制御部２は、温度検出器１０９からの入力から潤滑油の温度が所定の閾値温度未満か否かを判断する。所定の閾値温度未満の場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、制御部２はＳ２０３の処理に進む。所定の閾値温度を超過する場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、潤滑油温度の監視を継続する。

Ｓ２０３で、制御部２は、温度検出器１０８からの入力からアフタクーラ１０４を通過後の空気温度が所定の閾値温度未満か否かを判断する。所定の閾値温度未満の場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、制御部２はＳ２０５の処理に進む。所定の閾値温度未満の場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、制御部２はＳ２０１の処理に戻る。

Ｓ２０５で、制御部２は、水量調整弁１１０の開度を拡大し、インタクーラ１０３に流通する水量を増加させる。これにより１段圧縮機本体１０１から吐き出された一次圧縮気体がより低温となる。

Ｓ２０７で、制御部２は、温度検出器１０９からの入力から潤滑油温度が所定閾値温度未満かを再度判断する。所定閾値温度未満の場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、制御部２はＳ２０９の処理に進む。所定閾値温度を超過する場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、制御部２はＳ２１１の処理に進む。

Ｓ２０９で、制御部２は、温度検出器１０８からの入力からアフタクーラ１０４を通過後の空気温度が所定の閾値温度以上か否かを判断する。所定の閾値温度以上の場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、制御部２は、Ｓ２０５の処理に進む。所定の閾値温度未満の場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、制御部２はＳ２０１の処理に戻る。即ち制御部２は、Ｓ２０５の処理を再度行うことで、水量調整弁１１０の開度をより拡大し、インタクーラ１０３に流れる冷却水量を更に増加させることで一次圧縮空気の温度を低下させ、２段圧縮機本体１０２の動力効率向上を図るようになっている。

なお、Ｓ２１１では、制御部２は、水量調整弁１１０の開度を縮小させ、オイルクーラ１０６とアフタクーラ１０４に流通する冷却水を増加させる。即ち機器の保守と最終的な吐出空気温度の低下を図る。

このように実施例２によれば、水冷式圧縮機１各部の冷却性能及び最終的な吐出空気温度を一定水準以下にさせつつ、一次圧縮空気の温度を低下させて、動力効率の向上を行うことができる。特に、実施例２では、Ｓ２０５で水量調整弁１１０の開度を拡大した後、潤滑油温度及び２段圧縮機本体１０２から吐き出される圧縮空気温度を閾値温度の変化を確認しつつ、Ｓ２０９からＳ２０５のループ（Ｓ２０９：ＮＯ）を繰り返すことから、機器の保守等を維持しながら実測状況に応じて動力の向上を徐々に実現するという効果を有するものである。

次いで、本発明の実施例３について説明する。
実施例１は、水冷式圧縮機１の冷却を行う一部の構成要素（例えば、インタクーラ１０３）について冷却性能が低下したした場合に、各分岐配管系統の水量を変更することでこれを防止することを特徴の一つとした。実施例２は、水冷式圧縮機１の動力効率を向上するべく、各分岐配管系統の水量を調整することで、機器の保守及び最終吐出圧縮空気の温度維持と、動力効率の向上を図ることを特徴の一つとした。

これに対して実施例３は、潤滑油温度を一定以上に維持することで粘度を低下させることで、水冷式圧縮機１の動力効率の向上と、機器の保守及び最終吐出圧縮空気の温度維持とを図ることを特徴の一つとする。即ち潤滑油は温度の高低によって粘度が変化する。より低粘度であれば、潤滑油の供給先の機械損や潤滑油の流通抵抗が低下し、その分、動力低減を図ることができる。

以下、図１及び図４を用いて、実施例２の制御について説明する。なお、下記説明で実施例１と機能・構成が同じ要素については、同一符号を用いて詳細な説明を省略する場合がある。

図４のＳ３０１で、制御部２は、温度検出器１０９からの入力から潤滑油温度が所定の閾値以下であるか否かの判断を行う。潤滑油温度が所定の閾値以下の場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、制御部２はＳ３０３の処理に進む。潤滑油温度が所定の閾値未満である場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、制御部２は、潤滑油温度の監視を継続する。

Ｓ３０３で、制御部２は、水量調整弁１１１の開度を縮小し、オイルクーラ１０６に流入する冷却水の流量を減少させる。これにより、潤滑油温度が一定の高温となり、粘性が低下する。

Ｓ３０５で、制御部２は、温度検出器１０９からの入力から潤滑油温度が所定の閾値を超過するか否かを判断する。潤滑油温度が所定の閾値以下の場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、制御部２は、Ｓ３０３の処理に戻り、水量調整弁１１１の開度を更に拡大する。即ち本処理により潤滑油温度が閾値（保守温度）を超えない限り、潤滑油温度を向上させて粘度の低下を図る為である。潤滑油温度が所定の閾値を超過する場合、制御部２は、Ｓ３０７の処理に進む。

Ｓ３０７で、制御部２は、水量調整弁１１１の開度を縮小する。なお、この時の水量調整弁の縮小は、現在の開度よりも一段階（或いはこれより多段階）縮小した開度である。一段階縮小された開度は、潤滑油温度が閾値以下の場合の開度である為、潤滑油温度の上昇を可能な限り抑制しつつ潤滑油の粘性を低下を図ることのできる開度である。これにより潤滑油温度が閾値（保守温度）以下に低下し、その分動力の低減を図りつつ機器の保守等を実現することができる。

以上、本発明を実施するための実施例１から３について説明したが、本発明は上記構成や処理に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の構成や処理に置換できるものである。例えば、一方の実施例の構成や処理を他の実施例の構成や処理に置換することも可能であるし、これ以外の構成を適用することも可能である。

１…水冷式気体圧縮機、２…制御装置、３…可変速制御装置、Ｍ…駆動装置、Ｇ…動力伝達装置、１０１…１段圧縮機、１０２…２段圧縮機、１０３…インタークーラ、１０４…アフタークーラ、１０５…オイルポンプ、１０６…オイルクーラ、１０７・１０８・１０９…温度検出器、１１０・１１１・１１２…水量調節弁、１２０…圧縮気体流路、１２１…潤滑油流路、１２３…インタクーラ分岐配管、１２６…オイルクーラ分岐配管、１２４…アフタクーラ分岐配管、１５０…主配管、１６０…逆止弁

Claims

気体を圧縮する気体圧縮機本体と、前記気体圧縮機本体から吐き出される圧縮気体の冷却を行う液冷式のエアクーラ及び前記気体圧縮機本体を潤滑／冷却する潤滑油を冷却する液冷式のオイルクーラと、前記エアクーラ及びオイルクーラに冷却媒体を供給する冷却媒体配管系統と、制御装置とを備える気体圧縮機であって、
前記冷却媒体配管系統が、主配管と、前記主配管から前記エアクーラとオイルクーラに向かって分岐するエアクーラ分岐配管とオイルクーラ分岐配管を有するものであり、
前記エアクーラの下流で前記気体圧縮機本体が吐き出す圧縮気体の温度を検出する気体温度検出装置と、
前記オイルクーラの下流で前記潤滑油温度を検出する油温度検出器と、
前記エアクーラ分岐配管及び前記オイルクーラ分岐配管の夫々に、前記冷却媒体の流通量を変更する調整弁体とを備え、
前記制御部が、前記気体温度検出器の検出値が所定の閾値以上の時に、前記少なくとも１の調整弁体の開度を変更して、前記エアクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を増加させるものである気体圧縮機。
請求項１に記載の気体圧縮機であって、
前記制御部が、前記少なくとも１の調整弁体の開度を変更した後、前記油温度検出器の検出温度が所定の閾値以上となる時に、前記少なくとも１の調整弁体の開度を変更し、前記エアクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を減少させるものである気体圧縮機。
請求項１に記載の気体圧縮機であって、
前記制御部が、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更した後、前記油温度検出器の検出温度が所定の閾値未満となる時に、前記少なくとも１の調整弁体の開度を変更し、前記エアクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を更に増加させるものである気体圧縮機。
前記気体圧縮機本が、低圧段と高圧段を含む少なくとも２つの圧縮機本体を有する多段圧縮機本体からなるものであり、
前記エアクーラが、前記低圧段圧縮機本体が吐き出す圧縮気体を冷却するインタクーラと前記高圧段圧縮機本体が吐き出す圧縮気体を冷却するアフタクーラとを備えるものであり、
前記エアクーラ分岐配管が、前記主配管から分岐するインタクーラ分岐配管と前記主配管から分岐するアフタクーラ分岐配管を備え、該インタクーラ分岐配管とアフタクーラ分岐配管の夫々に前記調整弁体を備えるものであり、
前記気体温度検出器が、前記インタクーラの下流で前記低圧段圧縮機本体が吐き出す圧縮気体の温度を検出する第１温度検出器と前記アフタクーラの下流で前記高圧段圧縮機本体が吐き出す圧縮気体の温度を検出する第２温度検出器とを備えるものであり、
前記制御部が、前記第１気体温度検出器の検出値が所定の閾値以上の時に、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更して、前記インタクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を増加させるものである気体圧縮機。
請求項１～４のいずれか一項に記載の気体圧縮機であって、
前記気体圧縮機が、空気を圧縮するオイルフリー式又は給液式のものであり、
前記冷却媒体が水を含む冷却液である気体圧縮機。
低圧段と高圧段を含む少なくとも２つの圧縮機本体と、前記低圧段気体圧縮機本体から吐き出される圧縮気体の冷却を行う液冷式のインタクーラと、前記高圧段気体圧縮機本体から吐き出さる圧縮気体の冷却を行う液冷式のアフタクーラと、前記低圧段及び高圧段気体圧縮本体を潤滑／冷却する潤滑油を冷却する液冷式のオイルクーラと、前記インタクーラ、アフタクーラ及びオイルクーラに冷却媒体を供給する冷却媒体配管系統と、制御装置とを備える気体圧縮機であって、
前記冷却媒体配管系統が、主配管と、前記主配管から前記インタクーラ、アフタクーラ及びオイルクーラに向かって分岐するインタクーラ分岐配管、アフタクーラ分岐配管及びオイルクーラ分岐配管を有するものであり、
前記インタクーラの下流で前記低圧段気体圧縮機が吐き出す圧縮気体の温度を検出する第１温度検出器と、
前記アフタクーラの下流で前記気体圧縮機本体が吐き出す圧縮気体の温度を検出する第２温度検出装置と、
前記オイルクーラの下流で前記潤滑油温度を検出する油温度検出器と、
前記インタクーラ分岐配管、前記アフタクーラ分岐配管及び前記オイルクーラ分岐配管の夫々に、前記冷却媒体の流通量を変更する調整弁体とを備え、
前記制御部が、前記油温度検出器の検出値が所定の閾値未満の時に、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更して、前記インタクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を増加させるものである気体圧縮機。
請求項６に記載の気体圧縮機であって、
前記制御部が、前記油温度検出器の検出値が所定の閾値未満且つ前記第２温度検出器の検出する温度が所定の閾値未満の時に、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更し前記インタクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を増加させるものである気体圧縮機。
請求項６に記載の気体圧縮機であって、
前記制御部が、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更した後、前記油温度検出器の検出温度が所定の閾値未満となる時に、前記少なくとも１の調整弁体の開度を変更し、前記インタクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を更に増加させるものである気体圧縮機。
請求項６に記載の気体圧縮機であって、
前記制御部が、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更した後、前記油温度検出器の検出温度が所定の閾値未満となる時に、前記少なくとも１の調整弁体の開度を変更し、前記インタクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を減少させるものである気体圧縮機。
請求項６に記載の気体圧縮機であって、
前記制御部が、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更した後、前記油温度検出器の検出温度が所定の閾値未満且つ前記第２温度検出器の検出温度が所定の閾値以上となる時に、前記少なくとも１の調整弁体の開度を変更し、前記インタクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を減少させるものである気体圧縮機。
請求項６～１０のいずれか一項に記載の気体圧縮機であって、
前記気体圧縮機が、空気を圧縮するオイルフリー式又は給液式のものであり、
前記冷却媒体が水を含む冷却液である気体圧縮機。
低圧段と高圧段を含む少なくとも２つの圧縮機本体と、前記低圧段気体圧縮機本体から吐き出される圧縮気体の冷却を行う液冷式のインタクーラと、前記高圧段気体圧縮機本体から吐き出さる圧縮気体の冷却を行う液冷式のアフタクーラと、前記低圧段及び高圧段気体圧縮本体を潤滑／冷却する潤滑油を冷却する液冷式のオイルクーラと、前記インタクーラ、アフタクーラ及びオイルクーラに冷却媒体を供給する冷却媒体配管系統と、制御装置とを備える気体圧縮機であって、
前記冷却媒体配管系統が、主配管と、前記主配管から前記インタクーラ、アフタクーラ及びオイルクーラに向かって分岐するインタクーラ分岐配管、アフタクーラ分岐配管及びオイルクーラ分岐配管を有するものであり、
前記インタクーラの下流で前記低圧段気体圧縮機が吐き出す圧縮気体の温度を検出する第１温度検出器と、
前記アフタクーラの下流で前記気体圧縮機本体が吐き出す圧縮気体の温度を検出する第２温度検出装置と、
前記オイルクーラの下流で前記潤滑油温度を検出する油温度検出器と、
前記インタクーラ分岐配管、前記アフタクーラ分岐配管及び前記オイルクーラ分岐配管の夫々に、前記冷却媒体の流通量を変更する調整弁体とを備え、
前記制御部が、前記油温度検出器の検出値が所定の閾値未満の時に、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更して、前記オイルクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を減少させるものである気体圧縮機。
請求項１２に記載の気体圧縮機であって、
前記制御部が、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更して、前記オイルクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を減少させた後、前記油温度検出器の検出値が所定の閾値以下の時に、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更して前記オイルクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を更に減少させるものである気体圧縮機。
請求項１２に記載の気体圧縮機であって、
前記制御部が、前記少なくとも１つの調整弁体の開度を変更して、前記オイルクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を減少させた後、前記油温度検出器の検出値が所定の閾値を超過する時に、前記少なくとも１との調整弁体の開度を変更して前記オイルクーラ分岐配管に流通する冷却媒体の流量を減少させるものである気体圧縮機。
請求項１２～１４のいずれか一項に記載の気体圧縮機であって、
前記気体圧縮機が、空気を圧縮するオイルフリー式又は給液式のものであり、
前記冷却媒体が水を含む冷却液である気体圧縮機。