JP4095812B2 - 圧縮機およびそのメインテナンス方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、複数の要メインテナンス部品のそれぞれを適切な時期にメインテナンスし得るようにした、圧縮機およびそのメインテナンス方法の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機、とりわけ軸封、潤滑、冷却等のために油を利用する油冷式スクリュ圧縮機では、メインテナンスを要する多くの部品(以下、要メインテナンス部品という。)を内包している。例えば、吸込フィルタ、油分離エレメント、油フィルタ、および油そのもの等が要メインテナンス部品に該当する。これら各要メインテナンス部品のメインテナンス時期は、圧縮機の使用状態等によって相違するが、現実には、定期的にメインテナンスを行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮機の吸込フィルタ、油分離エレメント、油フィルタ、圧縮機本体を駆動する電動モータ、および油そのもの等の要メインテナンス部品は、上記の通り、圧縮機の使用状態等によって相違するにもかかわらず、定期的にメインテナンスされている。圧縮機の要メインテナンス部品を定期的にメインテナンスするとなれば、本来メインテナンスを要しない要メインテナンス部品に対してもメインテナンスすることになり、無駄が多くなる。例えば、定期的に一律に部品交換をルール化している場合等にあっては、継続使用可能な要メインテナンス部品まで交換してしまうという無駄も生じる。このように一律に部品を交換するというルール化は、圧縮機の安定運転にとっては好ましいが、そのメインテナンスコストやランニングコストにとっては好ましくない。
【０００４】
また、圧縮機の要メインテナンス部品のメインテナンス自体は圧縮機に欠くことのできないものである。要メインテナンス部品に対して適切な時期に適切なメインテナンスを施すことができないとなれば、最悪の場合には、要メインテナンス部品の寿命による突発的な故障等により圧縮機が突然停止し、圧縮機の運転操業、ひいては圧縮ガスを使用する製品製造ラインの操業に重大な影響を及ぼしかねない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、圧縮機の使用状態の如何にかかわらず、圧縮機の要メインテナンス部品に対して適切な時期に適切なメンテナンスを施すことを可能ならしめる圧縮機およびそのメインテナンス方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る圧縮機が採用した手段は、圧縮機本体を備え、油フィルタが介装された油流路を有する油冷式圧縮機である圧縮機において、前記圧縮機の運転状態に係る運転状態量を検出する運転状態量検出手段を設け、この運転状態量検出手段で検出される運転状態量に基づいて要メインテナンス部品の所定のメインテナンス時期を演算する機能を有する演算手段を設け、前記運転状態量検出手段は圧縮機本体の吸込側に設けられた吸込温度計、圧縮機本体の吐出側に設けられた吐出温度計、および前記油流路に設けられた給油温度計であり、前記運転状態量は前記吸込温度計で検出される吸込温度Ｔ ｓ と、前記吐出温度計で検出される吐出温度Ｔ ｄ と、前記給油温度計で検出される給油温度Ｔ ０ とに基づいて、下記式にて求められる前記油流路を流れる油の油流量ｑであり、前記要メインテナンス部品は前記油フィルタであることを特徴とする。
式‥‥ｑ＝｛Ｗ−Ｃ ２ ×Ｑ× ( Ｔ ｄ −Ｔ ｓ ) ｝／｛Ｃ １ × ( Ｔ ｄ −Ｔ ０ ) ｝
上記式におけるＷ，Ｑ，Ｃ １ ，Ｃ ２ は定数である。
【０００７】
本発明の請求項２に係る圧縮機のメインテナンス方法が採用した手段は、圧縮機本体を備え、油フィルタが介装された油流路を有する油冷式圧縮機である圧縮機の運転状態に係る運転状態量を測定し、測定された運転状態量に基づいて要メインテナンス部品の所定のメインテナンス時期を決定する圧縮機のメインテナンス方法において、前記運転状態量は前記圧縮機本体の吸込側に設けられた吸込温度計で検出される吸込温度Ｔ ｓ と、前記圧縮機本体の吐出側に設けられた吐出温度計で検出される吐出温度Ｔ ｄ と、前記油流路に設けられた給油温度計で検出される給油温度Ｔ ０ とに基づいて、下記式にて求められる前記油流路を流れる油の油流量ｑであり、前記所定のメインテナンスが前記油フィルタのメインテナンスであることを特徴とする。
式‥‥ｑ＝｛Ｗ−Ｃ ２ ×Ｑ× ( Ｔ ｄ −Ｔ ｓ ) ｝／｛Ｃ １ × ( Ｔ ｄ −Ｔ ０ ) ｝
上記式におけるＷ，Ｑ，Ｃ １ ，Ｃ ２ は定数である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のメインテナンス方法を実施する実施の形態に係る圧縮機の構成を、この圧縮機が油冷式スクリュ圧縮機(以下、圧縮機という。)である場合を例として、その模式的構成説明図の図１を参照しながら説明する。
【０００９】
図１に示すものは、本発明のメインテナンス方法を実施する実施の形態に係る圧縮機であって、この圧縮機は、図示しない雌雄一対のスクリュロータをロータケーシングに内蔵してなる圧縮機本体１を備えている。前記スクリュロータの一方(通常、雄ロータである。)の軸には、図示しないカップリングを介して、インバータ１５により回転数が制御される電動モータ２の出力軸が接続されている。前記圧縮機本体１の吸込口３には吸込流路１０が接続されており、この吸込流路１０には、吸込ガスである吸込空気に含まれているごみ等の異物を除去する吸込フィルタ１１が介装されている。
【００１０】
また、前記圧縮機本体１の吐出口４には、吐出ガス供給先である圧縮空気供給先に連通する吐出流路１２が接続されており、この吐出流路１２に、後述する油分離回収器５が介装されている。この油分離回収器５の内部上方には圧縮機本体１から吐出される油分を含む吐出空気から油を分離する油分離エレメント６が配設されると共に、内部下方にはこの油分離エレメント６で分離された油を溜める油溜まり部７が形成されている。そして、油分離エレメント４を通過して油分が除去された圧縮空気が、吸込流路１０を通して圧縮空気供給先に供給されるように構成されている。
【００１１】
また、前記油分離回収器５の油溜まり部７から圧縮機本体１には、後述する油流路１３が連通している。この油流路１３には、冷却ファン１４で冷却される油クーラ８が介装されると共に、油フィルタ９が介装されており、油溜まり部７に溜められた油が所定温度に冷却され、かつスラッジ等が除去されて、圧縮機本体１に供給されるようになっている。
なお、油の供給個所は、圧縮機本体１の図示しない圧縮空間、軸封部、軸受等である。
【００１２】
このような構成になる圧縮機は、圧縮機制御装置２０によって運転が制御されるように構成されている。即ち、この圧縮機制御装置２０は、吸込流路１０の吸込フィルタ１１の下流側に配設され、吸込流路１０を流れる吸込空気の温度を測定する吸込空気温度計２１、電動モータ２の温度を検出するモータ温度計２５を備えている。また、吐出流路１２に設けられ、油分離エレメント４を通過して油分が除去された供給空気の圧力を測定する供給空気圧力計２３を備えている。また、油分離回収器５に設けられ、この油分離回収器５内の吐出空気の圧力および温度を測定する吐出空気圧力計２２、吐出空気温度計２４を備えている。さらに、油流路１３の油クーラ８の上流側に配設され、この油流路を流れる油の温度を測定する給油温度計２６を備えている。これら測定機器類が圧縮機の運転状態検出手段である。
【００１３】
そして、前記吸込空気温度計２１、吐出空気圧力計２２、供給空気圧力計２３、吐出空気温度計２４、モータ温度計２５、給油温度計２６からの検出値が入力される制御器２７を備えている。この制御器２７は、インバータ１５に前記電動モータ２の回転数を制御するための信号と、前記給油温度計２６から入力される検出値、つまり油温に応じて冷却ファン１４の回転を制御するための信号を出力するものである。さらに、後述する複数の要メインテナンス部品のメインテナンス時期に係る演算を行うと共に、演算結果を図示しないディスプレイ等の表示手段に表示するように構成されている。なお、この制御器２７には、前記表示手段に加えて、音声発生手段または警告発生手段等を設けても良い。
【００１４】
前記制御器２７によるメインテナンス時期に係る演算の対象となる要メインテナンス部品は、下記のとおりである。
（１）吸込フィルタ(目詰まり)
（２）油分離エレメント(目詰まり)
（３）油フィルタ(目詰まり)
以下、前記制御器２７で行う上記要メインテナンス部品のメインテナンス時期について、より詳細に説明する。
【００１５】
先ず、吸込フィルタ(目詰まり)について、横軸に時間(ｈ)をとり、縦軸に冷却ファンの回転数(ｒｐｍ)をとって示す、冷却ファン回転数の経時変化説明図の図２を参照しながら説明する。圧縮機がパッケージ型で、かつ圧縮機本体１が油冷式スクリュ圧縮機である場合には、吐出空気の温度を吐出空気温度計２４によって測定しながら冷却ファン１４の回転数を制御して、圧縮空気中で水分が凝縮しないように吐出空気の温度を制御している。
より具体的には、吐出空気の温度が高い場合には冷却ファン１４の回転数を上げて冷却風量を多くし、逆に吐出空気の温度が低い場合には冷却ファン１４の回転数を下げて冷却風量を少なくするようにしている。
【００１６】
圧縮機の上記のような制御運転中において、吸込フィルタ１１が目詰まりすると、防音カバー内が負圧になってしまう。そのため、冷却ファン１４の吸込側と吐出側とで差圧が大きくなって冷却風量が減少し、吐出空気の温度が上昇する。すると、吐出空気の温度上昇を防ぐために、吐出空気温度計２４から出力される測定温度に基づいて、冷却ファン１４の回転数が高速回転になるように制御される。従って、冷却ファン１４の回転数が経時的に上昇するときは、吸込フィルタ１１が目詰まりを起こしていることになるから、冷却ファン１４の回転数の上昇カーブから吸込フィルタ１１の余寿命を演算することができる。
【００１７】
例えば、冷却ファン１４の回転数が、図２に示すような上昇カーブを描いて上昇しているものとする。この図２に示す実線は冷却ファン１４の実際の回転数を示している。また、破線は前記実線中の複数点からラグランジェ補間等により曲線を推定して示したものであって、いわば冷却ファン１４の回転数の経時的推移を平準化して示したものである。
【００１８】
ところで、ここでいう冷却ファン１４の回転数とは、制御器２７の演算機能を有する演算部で演算されて導出されるものであり、冷却ファン１４に対して発信される回転数制御信号は演算された回転数に準じたものである。この実施の形態に係る圧縮機の場合には、部品点数を極力抑えるために、ロータリーエンコーダのような回転数検出器等を設けていない。しかしながら、冷却ファン１４にロータリーエンコーダ等の回転数検出器を設けて、この回転数検出器から出力される回転数信号から冷却ファン１４の実際の回転数を求めるという方法も、当然採用することができる。
【００１９】
前記制御器２７は、吸込フィルタ１１のメインテナンス時期、つまり交換時期を演算し、その交換の要否を、図示しない表示機器等の表示手段に表示するようになっている。また、この制御器２７には、図示しない入力スイッチが付設されている。この入力スイッチは、吸込フィルタ１１のメインテナンスが終了し、次のメインテナンス時期の演算を新たに開始することを制御器２７に伝達するためのものである。
【００２０】
即ち、最初に吸込フィルタ１１の取付けを終え、そして圧縮機の運転を開始するに際して、圧縮機の使用者は取付けた吸込フィルタ１１のメインテナンス時期の演算を新たに開始するということを制御器２７に伝達するために入力スイッチを押す。これにより、制御器２７は新たに吸込フィルタ１１のメインテナンス時期の演算を開始することになる。なお、通常、吸込フィルタ１１は、取付けてから交換するまでの間は取り外さない。従って、吸込フィルタ１１の枠部に隣接する位置にリミットスイッチを取付け、このリミットスイッチがＯＦＦになったときを以って、吸込フィルタ１１が取り外されたということを制御器２７に認識させる構成にしても良い。
【００２１】
フィルタ交換時期演算方法１を説明すると、制御器２７には吸込フィルタ１１の寿命初期値Ｌ０が入力されている。吸込フィルタ１１を交換した時点(前記入力スイッチを押した時点)からの経過時間をｔとし、ｔ時間経過した時点における冷却ファン１４の回転数をＲｔとする。
【００２２】
ここで、前記制御器２７は、Δｔの単位時間毎に冷却ファン１４の回転数をｎ回サンプリングしたとすると、ｎ回サンプリングしたときまでの経過時間ｔは、ｔ＝ｎ×Δｔである。また、ｔ時間経過したときの吸込フィルタ１１の寿命がＬｔであるとすると、この吸込フィルタ１１の寿命Ｌｔは、下記（１）式で表すことができる。
Ｌｔ＝Ｌ０−ｃΣＲｉΔｔΔｔ ‥‥‥‥‥‥（１）
なお、上記（１）式中の英小文字ｃは任意の定数であり、また英小文字ｉは０〜ｎまでの整数である。
上記（１）式を演算することにより、吸込フィルタ１１の寿命Ｌｔが所定の閾値よりも短くなったときに、制御器２７の表示機器に吸込フィルタ１１のメインテナンスが必要であるということが表示される。
【００２３】
次に、フィルタ交換時期演算方法２を説明すると、先ず図２において二点鎖線で示すように、吸込フィルタ１１の寿命の目安として冷却ファン１４の回転数の上限値Ｒｔｈを定めておく。冷却ファン１４の回転数が上限値Ｒｔｈに到達する時間(メインテナンスを必要とする時期)Ｌｔｈを冷却ファン１４の回転数のサンプリングにより求める。なお、このフィルタ交換時期演算方法２により求めるのは、吸込フィルタ１１の寿命そのものではなく、吸込フィルタ１１の寿命が尽きる時期である。
【００２４】
即ち、吸込フィルタ１１を交換した時点(前記入力スイッチを押した時点)を０点として、この０点からの経過時間をｔとし、ｔ時間経過した時点における冷却ファン１４の回転数をＲｔとする。ここで、制御器２７はΔｔの単位時間毎に冷却ファン１４の回転数をｎ回サンプリングしたとすると、ｎ回サンプリングしたときまでの経過時間ｔは、上記フィルタ交換時期演算方法１の場合と同様に、ｔ＝ｎ×Δｔとなる。この場合、下記の（２）、（３）式により、吸込フィルタ１１のメインテナンスを必要とする時期Ｌｔｈを演算することができる。
【００２５】
Ｌｔｈ＝(Ｒｔｈ−Ｒ( ｎ−１ ) Δｔ)×｛Δｔ／(ＲｎΔｔ−Ｒ( ｎ−１ ) Δｔ)｝＋(ｎ−１)Δｔ
‥‥‥‥‥‥（２）
但し、上記（２）式でＬｔｈ≧Ｌ０となる場合は、Ｌｔｈ＝Ｌ０とし、さらに、
ＲｎΔｔ≦Ｒ( ｎ−１ ) Δｔ ‥‥‥‥‥‥（３）
を用いる。なお、上記（２）式は、ｙ−Ｒ( ｎ−１ ) Δｔ＝｛(ＲｎΔｔ−Ｒ( ｎ−１ ) Δｔ)／Δｔ｝×｛ｘ−(ｎ−１)Δｔ｝の式に、ｙ＝Ｒｔｈを導入して整理することにより得たものである。
【００２６】
吸込みフィルタ１１のメインテナンスを必要とする時期Ｌｔｈの演算に、上記（２）式と（３）式とを用いるのは、下記の理由による。即ち、上記式（２）式のみによって吸込フィルタ１１のメインテナンスの必要な時期Ｌｔｈを導出しようとすると、上記式（３）の場合には、（２）式に基づく時期Ｌｔｈの解を得ることができないか、または時期Ｌｔｈの値が負になってしまう。そこで、上記のような場合には、上記のとおり、吸込フィルタ１１の寿命の初期値Ｌ０をＬｔｈとし、さらに（３）式を用いるものである。
【００２７】
従って、前記制御器２７は吸込フィルタ１１を交換してからの経過時間ｔと、演算により得られた時期Ｌｔｈとを比較し、その相違が所定の閾値よりも小さくなったら交換時期であると判断する。これにより、「吸込フィルタ１１のメインテナンスが必要である」という判断結果が制御器２７に設けられた表示機器に表示されることとなる。
【００２８】
ところで、以上では、圧縮機の要メインテナンス部品が防音カバーの空気取入口に取付けた吸込フィルタ１１であり、この交換時期の決定に用いる「圧縮機の運転状態に係る状態量」が冷却ファン１４の回転数である場合の２演算方法について説明した。しかしながら、これらフィルタ交換時期演算方法に係る思想を、吸込フィルタ１１のメインテナンス時期の決定だけでなく、他の要メインテナンス部品のメインテナンス時期決定に対しても適用することができる。
【００２９】
より詳しくは、圧縮機のある要メインテナンス部品のメインテナンス時期を決定するには、そのメインテナンス部品に関与する「圧縮機の運転状態に係る状態量」を直接的、または間接的に検出する。そして、要メインテナンス部品の寿命の初期値(上記例ではＬ０)と任意の定数(上記例ではｃ)とを予め決定すれば、上記演算方法１に準じた形で、圧縮機の要メインテナンス部品のメインテナンス時期を決定することができる。また、要メインテナンス部品の寿命の初期値(上記例ではＬ０)と状態量の上限値(上記例ではＲｔｈ)とを予め決定すれば、上記演算方法２に順じた形で、圧縮機の要メインテナンス部品のメインテナンス時期を決定することができる。
【００３０】
油分離エレメント(目詰まり)について、横軸に時間(ｈ)をとり、縦軸に吐出空気圧力計２２と供給空気圧力計２３との差圧をとって示す、差圧の経時変化説明図の図３を参照しながら説明する。油分離エレメント６は、圧縮機本体１から吐出される吐出空気内にダストが含まれていると目詰まりを起こし、油分離エレメント６の前後の差圧が大きくなる。
差圧が大きくなると、供給空気圧力計２３で測定されるエレメント後圧は一定になるように制御されるため、吐出空気圧力計２２で検出されるエレメント前圧が上昇し、圧縮機本体１がオーバーロードになる。そのため、この差圧の経時的変化を監視し、差圧の上昇カーブから油分離エレメント６の余寿命を計算することができる。
【００３１】
前記差圧の上昇カーブから油分離エレメント６の余寿命を演算する具体的な演算方法は、冷却ファン１４の回転数から吸込フィルタ１１の目詰まりを判断した上記フィルタ交換時期演算方法１、２の場合と同様である。即ち、吐出空気圧力計２２で測定される圧力がＰｄ２であり、そして供給空気圧力計２３で測定される圧力がＰｄ３であるとすると、差圧Ｄは、Ｄ＝Ｐｄ２−Ｐｄ３で表されるが、図３においては、差圧Ｄは実線で示されている。また、破線は、図２における破線の場合と同様に、図３における実線中の複数点からラグランジェ補間等で曲線を推定して示したものである。
【００３２】
前記制御器２７は、油分離エレメント６のメインテナンス時期を演算し、そのメインテナンスの要否を、図示しない表示機器等の表示手段に表示するようになっている。また、この制御器２７には、図示しない入力スイッチが付設されている。この入力スイッチは、油分離エレメント６のメインテナンスが終了して、次のメインテナンス時期の計算を新たに開始することを制御器２７に伝達するためのものである。より具体的には、最初に油分離エレメント６の取付けを終え、圧縮機の運転を開始するに際して、圧縮機の使用者はメインテナンス時期の演算を新たに開始するということを制御器２７に伝達するために入力スイッチを押す。 これにより、制御器２７は、新たに油分離エレメント６のメインテナンス時期の演算を開始する。
【００３３】
以下、エレメント交換時期演算方法１を説明すると、前記制御器２７には油分離エレメント６の寿命初期値Ｌｅ０が入力されている。油分離エレメント６を交換した時点(前記入力スイッチを押した時点)からの経過時間をｔとし、ｔ時間経過した時点における差圧がＤｔであるとする。ここで、制御器２７は、Δｔの単位時間毎に差圧をｎ回サンプリングしたとすると、ｎ回サンプリングするまでの経過時間ｔは、ｔ＝ｎ×Δｔである。また、ｔ時間経過したときの油分離エレメント６の寿命がＬｅｔであるとすると、油分離エレメント６の寿命Ｌｅｔは下記（４）式で演算することができる。
Ｌｅｔ＝Ｌｅ０−ｃ′ΣＤｉΔｔΔｔ ‥‥‥‥‥‥（４）
但し、上記（４）式中の英小文字ｃ′は任意の定数であり、また英小文字ｉは０〜ｎまでの整数である。この（４）式を演算することにより、油分離エレメント６の寿命Ｌｅｔが所定の閾値よりも短くなったときに、制御器２７の表示機器に「油分離エレメント６のメインテナンスが必要である」ということが表示されることとなる。
【００３４】
次に、エレメント交換時期演算方法２を説明すると、先ず図３において二点鎖線で示すように、油分離エレメント６の寿命の目安として差圧の上限値Ｄｔｈを定めておく。差圧が上限値Ｄｔｈに到達する時間ｔｔｈを差圧のサンプリングにより求める。油分離エレメント６の交換をゼロ点として、そのゼロ点からの経過時間をｔとし、ｔ時間経過の後の差圧がＤｔであるとする。ここで、制御器２７はΔｔの単位時間毎に差圧をｎ回サンプリングしたとすると、ｎ回サンプリングするまでの経過時間ｔは、ｔ＝ｎ×Δｔである。すると、下記（５）、（６）式により、メインテナンスの必要な時期Ｌｅｔｈを演算することができる。
【００３５】
Ｌｅｔｈ＝(Ｄｔｈ−Ｄ( ｎ−１ ) Δｔ)×｛Δｔ／(ＤｎΔｔ−Ｄ( ｎ−１ ) Δｔ)｝＋(ｎ−１)Δｔ
‥‥‥‥‥‥（５）
また、上記式でＬｅｔｈ≧Ｌｅ０となる場合は、Ｌｅｔｈ＝Ｌｅ０とし、さらに、
ＤｎΔｔ≦Ｄ( ｎ−１ ) Δｔ ‥‥‥‥‥‥（６）
を用いる。上記（５）、（６）式を用いるのは、下記の理由による。上記（５）式のみにより油分離エレメント６のメインテナンスの必要な時期Ｌｅｔｈを導出しようとすると、上記式（６）式の場合には、（５）式に基づく時期Ｌｅｔｈの解を得ることができないか、または時期Ｌｅｔｈの値が負になってしまう。そこで、上記のような場合には、上記のとおり、油分離エレメント６の寿命の初期値Ｌｅ０をＬｅｔｈとし、さらに（６）式を用いるものである。
【００３６】
従って、制御器２７は油分離エレメント６を交換してからの経過時間ｔと時期Ｌｅｔｈとを比較し、その相違が所定の閾値よりも小さくなったら交換時期であると判断する。これにより、「油分離エレメント６のメインテナンスが必要である」との判断結果が表示機器に表示されることとなる。
【００３７】
油フィルタ９のフィルタ交換時期演算方法について説明する。油フィルタ９が目詰まりすると、圧縮機本体１への給油量が減少する。油冷式スクリュ圧縮機の場合、油で空気を冷却しているため、給油量が減少すると吐出空気の温度が上昇する。一般に、吸込空気温度Ｔｓと、吐出空気温度Ｔｄと、給油温度Ｔ０と、給油量ｑとの間には、下記のような関係がある。
ｑ＝｛Ｗ−Ｃ２×Ｑ×(Ｔｄ−Ｔｓ)｝／｛Ｃ１×(Ｔｄ−Ｔ０)｝
なお、上記式中の英大文字Ｑは空気量(定数と見なす)であり、英大文字Ｗは圧縮動力(定数と見なす)であり、英大文字Ｃ１およびＣ２は何れも定数である。
【００３８】
上記式の給油量ｑから油フィルタ９の目詰まりの度合いを知ることができる。つまり、この給油量ｑから油フィルタ９の余寿命を演算することができる。この場合、メインテナンス時期を決定する要メインテナンス部品は油フィルタ９であり、そしてそのメインテナンス時期決定の演算に用いられる「圧縮機の運転状態に係る状態量」は給油量ｑである。
【００３９】
即ち、上記のとおり、給油量ｑを吸込温度Ｔｓと、吐出温度Ｔｄと、給油温度Ｔ０とから間接的に検出する。さらに、油フィルタ９の寿命の初期値と任意の定数とを予め決定しておけば、上記フィルタ交換時期演算方法１に順じた形で油フィルタ９のメインテナンス時期を決定することができる。また、油フィルタ９の寿命の初期値と状態量、つまり給油量ｑの下限値とを予め決定しておけば、上記フィルタ交換時期演算方法２に順じた形で油フィルタ９のメインテナンス時期を決定することができる。
【００４０】
なお、上記フィルタ交換時期演算方法２に順じた形で油フィルタ９のメインテナンス時期を決定する場合に、給油量ｑの上限値を決定するのではなく下限値を決定するのは、下記の理由によるものである。即ち、冷却ファン１４の回転数が上昇し、また差圧が大きくなる吸込フィルタ１１、油分離エレメント６のメインテナンス時期を演算する場合と異なり、時間の経過につれて油フィルタ９の目詰まりが進行し、給油量ｑが少なくなるからである。
【００４１】
以上述べたように、本実施の形態に係る圧縮機によれば、吸込フィルタ１１、油分離エレメント６、および油フィルタ９のメインテナンス時期は、それぞれ下記のようにして求められる。
（１）吸込フィルタ１１のメインテナンス時期は、吐出空気温度計２４で測定される吐出空気温度による回転数制御信号から演算される冷却ファン１４の回転数の上昇から求められる。
（２）油分離エレメント６のメインテナンス時期は、吐出空気圧力計２２で測定される吐出空気圧力と、供給空気圧力計２３で測定される供給空気圧力との差圧の上昇から求められる。
（３）油フィルタ９のメインテナンス時期は、吸込空気温度計２１により測定される吸込空気温度と、吐出空気温度計２４により測定される吐出空気温度と、給油温度計２６により測定される油温度との関係から得られる油の油流量の減少から求められる。
【００４２】
本実施の形態に係る圧縮機によれば、演算により要メインテナンス部品のメインテナンス時期を確実に求めることができるから、下記のとおりの効果がある。
（１）定期的にメインテナンスを行う従来例のように、本来メインテナンスを要しない部品に対してメインテナンスを施すようなことがなく、無駄がなくなるから、圧縮機のメインテナンスコストやランニングコストの削減に大いに寄与することができるという優れた効果がある。
（２）突発的な故障等による圧縮機の突然停止を防止することができるのに加えて、要メインテナンス部品のメインテナンス時期を前以って予測することが可能である。そのため、圧縮空気の供給先での生産ラインにおける製品製造計画に混乱が生じるようなことがなく、製造計画通りに製品を製造することができるから、納期に確実に所定数の製品を納入することができる。
【００４３】
ところで、以上では、インバータで回転数が制御される電動モータによって圧縮機本体が駆動されて、この圧縮機本体から吐出される吐出空気の吐出量が制御される圧縮機を例として説明した。しかしながら、圧縮機本体から吐出される吐出空気の吐出量をスライド弁によって制御する圧縮機に対しても適用することができるので、上記実施の形態に係る圧縮機の形態に限定されるものではない。また、以上では、各種の要メインテナンス部品のメインテナンス時期や寿命を演算するため、様々な計算式を示した。但し、本発明は上記の演算式に限定するものではない。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１に係る圧縮機、および本発明の請求項２に係る圧縮機のメインテナンス方法によれば、演算により吸込フィルタ、油分離エレメント、油フィルタ等の要メインテナンス部品の適切なメインテナンス時期を求めることができる。
従って、定期的にメインテナンスを行う従来例のように、本来メインテナンスを要しない部品に対してメインテナンスを施すようなことがなく、無駄がなくなるので、圧縮機のメインテナンスコストやランニングコストの削減に大いに寄与することができるという優れた効果がある。
【００４５】
また、本発明の請求項１に係る圧縮機、および本発明の請求項２に係る圧縮機のメインテナンス方法によれば、突発的な故障等による圧縮機の突然停止を防止することができるのに加えて、要メインテナンス部品のメインテナンス時期を前以って予測することが可能である。そのため、圧縮ガスの供給先での生産ラインにおける製品製造計画に混乱が生じるようなことがなく、製造計画通りに製品を製造することができるから、納期に確実に所定数の製品を納入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のメインテナンス方法を実施する実施の形態に係る圧縮機の模式的構成説明図である。
【図２】 本発明の実施の形態に係り、横軸に時間(ｈ)をとり、縦軸に冷却ファンの回転数(ｒｐｍ)をとって示す、冷却ファン回転数の経時変化説明図である。
【図３】 本発明の実施の形態に係り、横軸に時間(ｈ)をとり、縦軸に吐出空気圧力計と供給空気圧力計との差圧をとって示す、差圧の経時変化説明図である。
【符号の説明】
１…圧縮機本体、２…電動モータ、３…吸込口、４…吐出口、５…油分離回収器、６…油分離エレメント、７…油溜まり部、８…油クーラ、９…油フィルタ、１０…吸込流路、１１…吸込フィルタ、１２…吐出流路、１３…油流路、１４…冷却ファン、１５…インバータ、２０…圧縮機制御装置、２１…吸込空気温度計、２２…吐出空気圧力計、２３…供給空気圧力計、２４…吐出空気温度計、２５…モータ温度計、２６…給油温度計、２７…制御器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、複数の要メインテナンス部品のそれぞれを適切な時期にメインテナンスし得るようにした、圧縮機およびそのメインテナンス方法の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機、とりわけ軸封、潤滑、冷却等のために油を利用する油冷式スクリュ圧縮機では、メインテナンスを要する多くの部品(以下、要メインテナンス部品という。)を内包している。例えば、吸込フィルタ、油分離エレメント、油フィルタ、および油そのもの等が要メインテナンス部品に該当する。これら各要メインテナンス部品のメインテナンス時期は、圧縮機の使用状態等によって相違するが、現実には、定期的にメインテナンスを行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮機の吸込フィルタ、油分離エレメント、油フィルタ、圧縮機本体を駆動する電動モータ、および油そのもの等の要メインテナンス部品は、上記の通り、圧縮機の使用状態等によって相違するにもかかわらず、定期的にメインテナンスされている。圧縮機の要メインテナンス部品を定期的にメインテナンスするとなれば、本来メインテナンスを要しない要メインテナンス部品に対してもメインテナンスすることになり、無駄が多くなる。例えば、定期的に一律に部品交換をルール化している場合等にあっては、継続使用可能な要メインテナンス部品まで交換してしまうという無駄も生じる。このように一律に部品を交換するというルール化は、圧縮機の安定運転にとっては好ましいが、そのメインテナンスコストやランニングコストにとっては好ましくない。
【０００４】
また、圧縮機の要メインテナンス部品のメインテナンス自体は圧縮機に欠くことのできないものである。要メインテナンス部品に対して適切な時期に適切なメインテナンスを施すことができないとなれば、最悪の場合には、要メインテナンス部品の寿命による突発的な故障等により圧縮機が突然停止し、圧縮機の運転操業、ひいては圧縮ガスを使用する製品製造ラインの操業に重大な影響を及ぼしかねない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、圧縮機の使用状態の如何にかかわらず、圧縮機の要メインテナンス部品に対して適切な時期に適切なメンテナンスを施すことを可能ならしめる圧縮機およびそのメインテナンス方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る圧縮機が採用した手段は、圧縮機本体を備え、油フィルタが介装された油流路を有する油冷式圧縮機である圧縮機において、前記圧縮機の運転状態に係る運転状態量を検出する運転状態量検出手段を設け、この運転状態量検出手段で検出される運転状態量に基づいて要メインテナンス部品の所定のメインテナンス時期を演算する機能を有する演算手段を設け、前記運転状態量検出手段は圧縮機本体の吸込側に設けられた吸込温度計、圧縮機本体の吐出側に設けられた吐出温度計、および前記油流路に設けられた給油温度計であり、前記運転状態量は前記吸込温度計で検出される吸込温度Ｔ ｓ と、前記吐出温度計で検出される吐出温度Ｔ ｄ と、前記給油温度計で検出される給油温度Ｔ ０ とに基づいて、下記式にて求められる前記油流路を流れる油の油流量ｑであり、前記要メインテナンス部品は前記油フィルタであることを特徴とする。
式‥‥ｑ＝｛Ｗ−Ｃ ２ ×Ｑ× ( Ｔ ｄ −Ｔ ｓ ) ｝／｛Ｃ １ × ( Ｔ ｄ −Ｔ ０ ) ｝
上記式におけるＷ，Ｑ，Ｃ １ ，Ｃ ２ は定数である。
【０００７】
本発明の請求項２に係る圧縮機のメインテナンス方法が採用した手段は、圧縮機本体を備え、油フィルタが介装された油流路を有する油冷式圧縮機である圧縮機の運転状態に係る運転状態量を測定し、測定された運転状態量に基づいて要メインテナンス部品の所定のメインテナンス時期を決定する圧縮機のメインテナンス方法において、前記運転状態量は前記圧縮機本体の吸込側に設けられた吸込温度計で検出される吸込温度Ｔ ｓ と、前記圧縮機本体の吐出側に設けられた吐出温度計で検出される吐出温度Ｔ ｄ と、前記油流路に設けられた給油温度計で検出される給油温度Ｔ ０ とに基づいて、下記式にて求められる前記油流路を流れる油の油流量ｑであり、前記所定のメインテナンスが前記油フィルタのメインテナンスであることを特徴とする。
式‥‥ｑ＝｛Ｗ−Ｃ ２ ×Ｑ× ( Ｔ ｄ −Ｔ ｓ ) ｝／｛Ｃ １ × ( Ｔ ｄ −Ｔ ０ ) ｝
上記式におけるＷ，Ｑ，Ｃ １ ，Ｃ ２ は定数である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のメインテナンス方法を実施する実施の形態に係る圧縮機の構成を、この圧縮機が油冷式スクリュ圧縮機(以下、圧縮機という。)である場合を例として、その模式的構成説明図の図１を参照しながら説明する。
【０００９】
図１に示すものは、本発明のメインテナンス方法を実施する実施の形態に係る圧縮機であって、この圧縮機は、図示しない雌雄一対のスクリュロータをロータケーシングに内蔵してなる圧縮機本体１を備えている。前記スクリュロータの一方(通常、雄ロータである。)の軸には、図示しないカップリングを介して、インバータ１５により回転数が制御される電動モータ２の出力軸が接続されている。前記圧縮機本体１の吸込口３には吸込流路１０が接続されており、この吸込流路１０には、吸込ガスである吸込空気に含まれているごみ等の異物を除去する吸込フィルタ１１が介装されている。
【００１０】
また、前記圧縮機本体１の吐出口４には、吐出ガス供給先である圧縮空気供給先に連通する吐出流路１２が接続されており、この吐出流路１２に、後述する油分離回収器５が介装されている。この油分離回収器５の内部上方には圧縮機本体１から吐出される油分を含む吐出空気から油を分離する油分離エレメント６が配設されると共に、内部下方にはこの油分離エレメント６で分離された油を溜める油溜まり部７が形成されている。そして、油分離エレメント４を通過して油分が除去された圧縮空気が、吸込流路１０を通して圧縮空気供給先に供給されるように構成されている。
【００１１】
また、前記油分離回収器５の油溜まり部７から圧縮機本体１には、後述する油流路１３が連通している。この油流路１３には、冷却ファン１４で冷却される油クーラ８が介装されると共に、油フィルタ９が介装されており、油溜まり部７に溜められた油が所定温度に冷却され、かつスラッジ等が除去されて、圧縮機本体１に供給されるようになっている。
なお、油の供給個所は、圧縮機本体１の図示しない圧縮空間、軸封部、軸受等である。
【００１２】
このような構成になる圧縮機は、圧縮機制御装置２０によって運転が制御されるように構成されている。即ち、この圧縮機制御装置２０は、吸込流路１０の吸込フィルタ１１の下流側に配設され、吸込流路１０を流れる吸込空気の温度を測定する吸込空気温度計２１、電動モータ２の温度を検出するモータ温度計２５を備えている。また、吐出流路１２に設けられ、油分離エレメント４を通過して油分が除去された供給空気の圧力を測定する供給空気圧力計２３を備えている。また、油分離回収器５に設けられ、この油分離回収器５内の吐出空気の圧力および温度を測定する吐出空気圧力計２２、吐出空気温度計２４を備えている。さらに、油流路１３の油クーラ８の上流側に配設され、この油流路を流れる油の温度を測定する給油温度計２６を備えている。これら測定機器類が圧縮機の運転状態検出手段である。
【００１３】
そして、前記吸込空気温度計２１、吐出空気圧力計２２、供給空気圧力計２３、吐出空気温度計２４、モータ温度計２５、給油温度計２６からの検出値が入力される制御器２７を備えている。この制御器２７は、インバータ１５に前記電動モータ２の回転数を制御するための信号と、前記給油温度計２６から入力される検出値、つまり油温に応じて冷却ファン１４の回転を制御するための信号を出力するものである。さらに、後述する複数の要メインテナンス部品のメインテナンス時期に係る演算を行うと共に、演算結果を図示しないディスプレイ等の表示手段に表示するように構成されている。なお、この制御器２７には、前記表示手段に加えて、音声発生手段または警告発生手段等を設けても良い。
【００１４】
前記制御器２７によるメインテナンス時期に係る演算の対象となる要メインテナンス部品は、下記のとおりである。
（１）吸込フィルタ(目詰まり)
（２）油分離エレメント(目詰まり)
（３）油フィルタ(目詰まり)
以下、前記制御器２７で行う上記要メインテナンス部品のメインテナンス時期について、より詳細に説明する。
【００１５】
先ず、吸込フィルタ(目詰まり)について、横軸に時間(ｈ)をとり、縦軸に冷却ファンの回転数(ｒｐｍ)をとって示す、冷却ファン回転数の経時変化説明図の図２を参照しながら説明する。圧縮機がパッケージ型で、かつ圧縮機本体１が油冷式スクリュ圧縮機である場合には、吐出空気の温度を吐出空気温度計２４によって測定しながら冷却ファン１４の回転数を制御して、圧縮空気中で水分が凝縮しないように吐出空気の温度を制御している。
より具体的には、吐出空気の温度が高い場合には冷却ファン１４の回転数を上げて冷却風量を多くし、逆に吐出空気の温度が低い場合には冷却ファン１４の回転数を下げて冷却風量を少なくするようにしている。
【００１６】
圧縮機の上記のような制御運転中において、吸込フィルタ１１が目詰まりすると、防音カバー内が負圧になってしまう。そのため、冷却ファン１４の吸込側と吐出側とで差圧が大きくなって冷却風量が減少し、吐出空気の温度が上昇する。すると、吐出空気の温度上昇を防ぐために、吐出空気温度計２４から出力される測定温度に基づいて、冷却ファン１４の回転数が高速回転になるように制御される。従って、冷却ファン１４の回転数が経時的に上昇するときは、吸込フィルタ１１が目詰まりを起こしていることになるから、冷却ファン１４の回転数の上昇カーブから吸込フィルタ１１の余寿命を演算することができる。
【００１７】
例えば、冷却ファン１４の回転数が、図２に示すような上昇カーブを描いて上昇しているものとする。この図２に示す実線は冷却ファン１４の実際の回転数を示している。また、破線は前記実線中の複数点からラグランジェ補間等により曲線を推定して示したものであって、いわば冷却ファン１４の回転数の経時的推移を平準化して示したものである。
【００１８】
ところで、ここでいう冷却ファン１４の回転数とは、制御器２７の演算機能を有する演算部で演算されて導出されるものであり、冷却ファン１４に対して発信される回転数制御信号は演算された回転数に準じたものである。この実施の形態に係る圧縮機の場合には、部品点数を極力抑えるために、ロータリーエンコーダのような回転数検出器等を設けていない。しかしながら、冷却ファン１４にロータリーエンコーダ等の回転数検出器を設けて、この回転数検出器から出力される回転数信号から冷却ファン１４の実際の回転数を求めるという方法も、当然採用することができる。
【００１９】
前記制御器２７は、吸込フィルタ１１のメインテナンス時期、つまり交換時期を演算し、その交換の要否を、図示しない表示機器等の表示手段に表示するようになっている。また、この制御器２７には、図示しない入力スイッチが付設されている。この入力スイッチは、吸込フィルタ１１のメインテナンスが終了し、次のメインテナンス時期の演算を新たに開始することを制御器２７に伝達するためのものである。
【００２０】
即ち、最初に吸込フィルタ１１の取付けを終え、そして圧縮機の運転を開始するに際して、圧縮機の使用者は取付けた吸込フィルタ１１のメインテナンス時期の演算を新たに開始するということを制御器２７に伝達するために入力スイッチを押す。これにより、制御器２７は新たに吸込フィルタ１１のメインテナンス時期の演算を開始することになる。なお、通常、吸込フィルタ１１は、取付けてから交換するまでの間は取り外さない。従って、吸込フィルタ１１の枠部に隣接する位置にリミットスイッチを取付け、このリミットスイッチがＯＦＦになったときを以って、吸込フィルタ１１が取り外されたということを制御器２７に認識させる構成にしても良い。
【００２１】
フィルタ交換時期演算方法１を説明すると、制御器２７には吸込フィルタ１１の寿命初期値Ｌ０が入力されている。吸込フィルタ１１を交換した時点(前記入力スイッチを押した時点)からの経過時間をｔとし、ｔ時間経過した時点における冷却ファン１４の回転数をＲｔとする。
【００２２】
ここで、前記制御器２７は、Δｔの単位時間毎に冷却ファン１４の回転数をｎ回サンプリングしたとすると、ｎ回サンプリングしたときまでの経過時間ｔは、ｔ＝ｎ×Δｔである。また、ｔ時間経過したときの吸込フィルタ１１の寿命がＬｔであるとすると、この吸込フィルタ１１の寿命Ｌｔは、下記（１）式で表すことができる。
Ｌｔ＝Ｌ０−ｃΣＲｉΔｔΔｔ ‥‥‥‥‥‥（１）
なお、上記（１）式中の英小文字ｃは任意の定数であり、また英小文字ｉは０〜ｎまでの整数である。
上記（１）式を演算することにより、吸込フィルタ１１の寿命Ｌｔが所定の閾値よりも短くなったときに、制御器２７の表示機器に吸込フィルタ１１のメインテナンスが必要であるということが表示される。
【００２３】
次に、フィルタ交換時期演算方法２を説明すると、先ず図２において二点鎖線で示すように、吸込フィルタ１１の寿命の目安として冷却ファン１４の回転数の上限値Ｒｔｈを定めておく。冷却ファン１４の回転数が上限値Ｒｔｈに到達する時間(メインテナンスを必要とする時期)Ｌｔｈを冷却ファン１４の回転数のサンプリングにより求める。なお、このフィルタ交換時期演算方法２により求めるのは、吸込フィルタ１１の寿命そのものではなく、吸込フィルタ１１の寿命が尽きる時期である。
【００２４】
即ち、吸込フィルタ１１を交換した時点(前記入力スイッチを押した時点)を０点として、この０点からの経過時間をｔとし、ｔ時間経過した時点における冷却ファン１４の回転数をＲｔとする。ここで、制御器２７はΔｔの単位時間毎に冷却ファン１４の回転数をｎ回サンプリングしたとすると、ｎ回サンプリングしたときまでの経過時間ｔは、上記フィルタ交換時期演算方法１の場合と同様に、ｔ＝ｎ×Δｔとなる。この場合、下記の（２）、（３）式により、吸込フィルタ１１のメインテナンスを必要とする時期Ｌｔｈを演算することができる。
【００２５】
Ｌｔｈ＝(Ｒｔｈ−Ｒ( ｎ−１ ) Δｔ)×｛Δｔ／(ＲｎΔｔ−Ｒ( ｎ−１ ) Δｔ)｝＋(ｎ−１)Δｔ
‥‥‥‥‥‥（２）
但し、上記（２）式でＬｔｈ≧Ｌ０となる場合は、Ｌｔｈ＝Ｌ０とし、さらに、
ＲｎΔｔ≦Ｒ( ｎ−１ ) Δｔ ‥‥‥‥‥‥（３）
を用いる。なお、上記（２）式は、ｙ−Ｒ( ｎ−１ ) Δｔ＝｛(ＲｎΔｔ−Ｒ( ｎ−１ ) Δｔ)／Δｔ｝×｛ｘ−(ｎ−１)Δｔ｝の式に、ｙ＝Ｒｔｈを導入して整理することにより得たものである。
【００２６】
吸込みフィルタ１１のメインテナンスを必要とする時期Ｌｔｈの演算に、上記（２）式と（３）式とを用いるのは、下記の理由による。即ち、上記式（２）式のみによって吸込フィルタ１１のメインテナンスの必要な時期Ｌｔｈを導出しようとすると、上記式（３）の場合には、（２）式に基づく時期Ｌｔｈの解を得ることができないか、または時期Ｌｔｈの値が負になってしまう。そこで、上記のような場合には、上記のとおり、吸込フィルタ１１の寿命の初期値Ｌ０をＬｔｈとし、さらに（３）式を用いるものである。
【００２７】
従って、前記制御器２７は吸込フィルタ１１を交換してからの経過時間ｔと、演算により得られた時期Ｌｔｈとを比較し、その相違が所定の閾値よりも小さくなったら交換時期であると判断する。これにより、「吸込フィルタ１１のメインテナンスが必要である」という判断結果が制御器２７に設けられた表示機器に表示されることとなる。
【００２８】
ところで、以上では、圧縮機の要メインテナンス部品が防音カバーの空気取入口に取付けた吸込フィルタ１１であり、この交換時期の決定に用いる「圧縮機の運転状態に係る状態量」が冷却ファン１４の回転数である場合の２演算方法について説明した。しかしながら、これらフィルタ交換時期演算方法に係る思想を、吸込フィルタ１１のメインテナンス時期の決定だけでなく、他の要メインテナンス部品のメインテナンス時期決定に対しても適用することができる。
【００２９】
より詳しくは、圧縮機のある要メインテナンス部品のメインテナンス時期を決定するには、そのメインテナンス部品に関与する「圧縮機の運転状態に係る状態量」を直接的、または間接的に検出する。そして、要メインテナンス部品の寿命の初期値(上記例ではＬ０)と任意の定数(上記例ではｃ)とを予め決定すれば、上記演算方法１に準じた形で、圧縮機の要メインテナンス部品のメインテナンス時期を決定することができる。また、要メインテナンス部品の寿命の初期値(上記例ではＬ０)と状態量の上限値(上記例ではＲｔｈ)とを予め決定すれば、上記演算方法２に順じた形で、圧縮機の要メインテナンス部品のメインテナンス時期を決定することができる。
【００３０】
油分離エレメント(目詰まり)について、横軸に時間(ｈ)をとり、縦軸に吐出空気圧力計２２と供給空気圧力計２３との差圧をとって示す、差圧の経時変化説明図の図３を参照しながら説明する。油分離エレメント６は、圧縮機本体１から吐出される吐出空気内にダストが含まれていると目詰まりを起こし、油分離エレメント６の前後の差圧が大きくなる。
差圧が大きくなると、供給空気圧力計２３で測定されるエレメント後圧は一定になるように制御されるため、吐出空気圧力計２２で検出されるエレメント前圧が上昇し、圧縮機本体１がオーバーロードになる。そのため、この差圧の経時的変化を監視し、差圧の上昇カーブから油分離エレメント６の余寿命を計算することができる。
【００３１】
前記差圧の上昇カーブから油分離エレメント６の余寿命を演算する具体的な演算方法は、冷却ファン１４の回転数から吸込フィルタ１１の目詰まりを判断した上記フィルタ交換時期演算方法１、２の場合と同様である。即ち、吐出空気圧力計２２で測定される圧力がＰｄ２であり、そして供給空気圧力計２３で測定される圧力がＰｄ３であるとすると、差圧Ｄは、Ｄ＝Ｐｄ２−Ｐｄ３で表されるが、図３においては、差圧Ｄは実線で示されている。また、破線は、図２における破線の場合と同様に、図３における実線中の複数点からラグランジェ補間等で曲線を推定して示したものである。
【００３２】
前記制御器２７は、油分離エレメント６のメインテナンス時期を演算し、そのメインテナンスの要否を、図示しない表示機器等の表示手段に表示するようになっている。また、この制御器２７には、図示しない入力スイッチが付設されている。この入力スイッチは、油分離エレメント６のメインテナンスが終了して、次のメインテナンス時期の計算を新たに開始することを制御器２７に伝達するためのものである。より具体的には、最初に油分離エレメント６の取付けを終え、圧縮機の運転を開始するに際して、圧縮機の使用者はメインテナンス時期の演算を新たに開始するということを制御器２７に伝達するために入力スイッチを押す。 これにより、制御器２７は、新たに油分離エレメント６のメインテナンス時期の演算を開始する。
【００３３】
以下、エレメント交換時期演算方法１を説明すると、前記制御器２７には油分離エレメント６の寿命初期値Ｌｅ０が入力されている。油分離エレメント６を交換した時点(前記入力スイッチを押した時点)からの経過時間をｔとし、ｔ時間経過した時点における差圧がＤｔであるとする。ここで、制御器２７は、Δｔの単位時間毎に差圧をｎ回サンプリングしたとすると、ｎ回サンプリングするまでの経過時間ｔは、ｔ＝ｎ×Δｔである。また、ｔ時間経過したときの油分離エレメント６の寿命がＬｅｔであるとすると、油分離エレメント６の寿命Ｌｅｔは下記（４）式で演算することができる。
Ｌｅｔ＝Ｌｅ０−ｃ′ΣＤｉΔｔΔｔ ‥‥‥‥‥‥（４）
但し、上記（４）式中の英小文字ｃ′は任意の定数であり、また英小文字ｉは０〜ｎまでの整数である。この（４）式を演算することにより、油分離エレメント６の寿命Ｌｅｔが所定の閾値よりも短くなったときに、制御器２７の表示機器に「油分離エレメント６のメインテナンスが必要である」ということが表示されることとなる。
【００３４】
次に、エレメント交換時期演算方法２を説明すると、先ず図３において二点鎖線で示すように、油分離エレメント６の寿命の目安として差圧の上限値Ｄｔｈを定めておく。差圧が上限値Ｄｔｈに到達する時間ｔｔｈを差圧のサンプリングにより求める。油分離エレメント６の交換をゼロ点として、そのゼロ点からの経過時間をｔとし、ｔ時間経過の後の差圧がＤｔであるとする。ここで、制御器２７はΔｔの単位時間毎に差圧をｎ回サンプリングしたとすると、ｎ回サンプリングするまでの経過時間ｔは、ｔ＝ｎ×Δｔである。すると、下記（５）、（６）式により、メインテナンスの必要な時期Ｌｅｔｈを演算することができる。
【００３５】
Ｌｅｔｈ＝(Ｄｔｈ−Ｄ( ｎ−１ ) Δｔ)×｛Δｔ／(ＤｎΔｔ−Ｄ( ｎ−１ ) Δｔ)｝＋(ｎ−１)Δｔ
‥‥‥‥‥‥（５）
また、上記式でＬｅｔｈ≧Ｌｅ０となる場合は、Ｌｅｔｈ＝Ｌｅ０とし、さらに、
ＤｎΔｔ≦Ｄ( ｎ−１ ) Δｔ ‥‥‥‥‥‥（６）
を用いる。上記（５）、（６）式を用いるのは、下記の理由による。上記（５）式のみにより油分離エレメント６のメインテナンスの必要な時期Ｌｅｔｈを導出しようとすると、上記式（６）式の場合には、（５）式に基づく時期Ｌｅｔｈの解を得ることができないか、または時期Ｌｅｔｈの値が負になってしまう。そこで、上記のような場合には、上記のとおり、油分離エレメント６の寿命の初期値Ｌｅ０をＬｅｔｈとし、さらに（６）式を用いるものである。
【００３６】
従って、制御器２７は油分離エレメント６を交換してからの経過時間ｔと時期Ｌｅｔｈとを比較し、その相違が所定の閾値よりも小さくなったら交換時期であると判断する。これにより、「油分離エレメント６のメインテナンスが必要である」との判断結果が表示機器に表示されることとなる。
【００３７】
油フィルタ９のフィルタ交換時期演算方法について説明する。油フィルタ９が目詰まりすると、圧縮機本体１への給油量が減少する。油冷式スクリュ圧縮機の場合、油で空気を冷却しているため、給油量が減少すると吐出空気の温度が上昇する。一般に、吸込空気温度Ｔｓと、吐出空気温度Ｔｄと、給油温度Ｔ０と、給油量ｑとの間には、下記のような関係がある。
ｑ＝｛Ｗ−Ｃ２×Ｑ×(Ｔｄ−Ｔｓ)｝／｛Ｃ１×(Ｔｄ−Ｔ０)｝
なお、上記式中の英大文字Ｑは空気量(定数と見なす)であり、英大文字Ｗは圧縮動力(定数と見なす)であり、英大文字Ｃ１およびＣ２は何れも定数である。
【００３８】
上記式の給油量ｑから油フィルタ９の目詰まりの度合いを知ることができる。つまり、この給油量ｑから油フィルタ９の余寿命を演算することができる。この場合、メインテナンス時期を決定する要メインテナンス部品は油フィルタ９であり、そしてそのメインテナンス時期決定の演算に用いられる「圧縮機の運転状態に係る状態量」は給油量ｑである。
【００３９】
即ち、上記のとおり、給油量ｑを吸込温度Ｔｓと、吐出温度Ｔｄと、給油温度Ｔ０とから間接的に検出する。さらに、油フィルタ９の寿命の初期値と任意の定数とを予め決定しておけば、上記フィルタ交換時期演算方法１に順じた形で油フィルタ９のメインテナンス時期を決定することができる。また、油フィルタ９の寿命の初期値と状態量、つまり給油量ｑの下限値とを予め決定しておけば、上記フィルタ交換時期演算方法２に順じた形で油フィルタ９のメインテナンス時期を決定することができる。
【００４０】
なお、上記フィルタ交換時期演算方法２に順じた形で油フィルタ９のメインテナンス時期を決定する場合に、給油量ｑの上限値を決定するのではなく下限値を決定するのは、下記の理由によるものである。即ち、冷却ファン１４の回転数が上昇し、また差圧が大きくなる吸込フィルタ１１、油分離エレメント６のメインテナンス時期を演算する場合と異なり、時間の経過につれて油フィルタ９の目詰まりが進行し、給油量ｑが少なくなるからである。
【００４１】
以上述べたように、本実施の形態に係る圧縮機によれば、吸込フィルタ１１、油分離エレメント６、および油フィルタ９のメインテナンス時期は、それぞれ下記のようにして求められる。
（１）吸込フィルタ１１のメインテナンス時期は、吐出空気温度計２４で測定される吐出空気温度による回転数制御信号から演算される冷却ファン１４の回転数の上昇から求められる。
（２）油分離エレメント６のメインテナンス時期は、吐出空気圧力計２２で測定される吐出空気圧力と、供給空気圧力計２３で測定される供給空気圧力との差圧の上昇から求められる。
（３）油フィルタ９のメインテナンス時期は、吸込空気温度計２１により測定される吸込空気温度と、吐出空気温度計２４により測定される吐出空気温度と、給油温度計２６により測定される油温度との関係から得られる油の油流量の減少から求められる。
【００４２】
本実施の形態に係る圧縮機によれば、演算により要メインテナンス部品のメインテナンス時期を確実に求めることができるから、下記のとおりの効果がある。
（１）定期的にメインテナンスを行う従来例のように、本来メインテナンスを要しない部品に対してメインテナンスを施すようなことがなく、無駄がなくなるから、圧縮機のメインテナンスコストやランニングコストの削減に大いに寄与することができるという優れた効果がある。
（２）突発的な故障等による圧縮機の突然停止を防止することができるのに加えて、要メインテナンス部品のメインテナンス時期を前以って予測することが可能である。そのため、圧縮空気の供給先での生産ラインにおける製品製造計画に混乱が生じるようなことがなく、製造計画通りに製品を製造することができるから、納期に確実に所定数の製品を納入することができる。
【００４３】
ところで、以上では、インバータで回転数が制御される電動モータによって圧縮機本体が駆動されて、この圧縮機本体から吐出される吐出空気の吐出量が制御される圧縮機を例として説明した。しかしながら、圧縮機本体から吐出される吐出空気の吐出量をスライド弁によって制御する圧縮機に対しても適用することができるので、上記実施の形態に係る圧縮機の形態に限定されるものではない。また、以上では、各種の要メインテナンス部品のメインテナンス時期や寿命を演算するため、様々な計算式を示した。但し、本発明は上記の演算式に限定するものではない。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１に係る圧縮機、および本発明の請求項２に係る圧縮機のメインテナンス方法によれば、演算により吸込フィルタ、油分離エレメント、油フィルタ等の要メインテナンス部品の適切なメインテナンス時期を求めることができる。
従って、定期的にメインテナンスを行う従来例のように、本来メインテナンスを要しない部品に対してメインテナンスを施すようなことがなく、無駄がなくなるので、圧縮機のメインテナンスコストやランニングコストの削減に大いに寄与することができるという優れた効果がある。
【００４５】
また、本発明の請求項１に係る圧縮機、および本発明の請求項２に係る圧縮機のメインテナンス方法によれば、突発的な故障等による圧縮機の突然停止を防止することができるのに加えて、要メインテナンス部品のメインテナンス時期を前以って予測することが可能である。そのため、圧縮ガスの供給先での生産ラインにおける製品製造計画に混乱が生じるようなことがなく、製造計画通りに製品を製造することができるから、納期に確実に所定数の製品を納入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のメインテナンス方法を実施する実施の形態に係る圧縮機の模式的構成説明図である。
【図２】 本発明の実施の形態に係り、横軸に時間(ｈ)をとり、縦軸に冷却ファンの回転数(ｒｐｍ)をとって示す、冷却ファン回転数の経時変化説明図である。
【図３】 本発明の実施の形態に係り、横軸に時間(ｈ)をとり、縦軸に吐出空気圧力計と供給空気圧力計との差圧をとって示す、差圧の経時変化説明図である。
【符号の説明】
１…圧縮機本体、２…電動モータ、３…吸込口、４…吐出口、５…油分離回収器、６…油分離エレメント、７…油溜まり部、８…油クーラ、９…油フィルタ、１０…吸込流路、１１…吸込フィルタ、１２…吐出流路、１３…油流路、１４…冷却ファン、１５…インバータ、２０…圧縮機制御装置、２１…吸込空気温度計、２２…吐出空気圧力計、２３…供給空気圧力計、２４…吐出空気温度計、２５…モータ温度計、２６…給油温度計、２７…制御器。
Claims (2)
- 圧縮機本体を備え、油フィルタが介装された油流路を有する油冷式圧縮機である圧縮機において、前記圧縮機の運転状態に係る運転状態量を検出する運転状態量検出手段を設け、この運転状態量検出手段で検出される運転状態量に基づいて要メインテナンス部品の所定のメインテナンス時期を演算する機能を有する演算手段を設け、前記運転状態量検出手段は圧縮機本体の吸込側に設けられた吸込温度計、圧縮機本体の吐出側に設けられた吐出温度計、および前記油流路に設けられた給油温度計であり、前記運転状態量は前記吸込温度計で検出される吸込温度Ｔ ｓ と、前記吐出温度計で検出される吐出温度Ｔｄ と、前記給油温度計で検出される給油温度Ｔ ０ とに基づいて、下記式にて求められる前記油流路を流れる油の油流量ｑであり、前記要メインテナンス部品は前記油フィルタであることを特徴とする圧縮機。
式‥‥ｑ＝｛Ｗ−Ｃ ２ ×Ｑ× ( Ｔ ｄ −Ｔ ｓ ) ｝／｛Ｃ １ × ( Ｔ ｄ −Ｔ ０ ) ｝
上記式におけるＷ，Ｑ，Ｃ １ ，Ｃ ２ は定数である。 - 圧縮機本体を備え、油フィルタが介装された油流路を有する油冷式圧縮機である圧縮機の運転状態に係る運転状態量を測定し、測定された運転状態量に基づいて要メインテナンス部品の所定のメインテナンス時期を決定する圧縮機のメインテナンス方法において、前記運転状態量は前記圧縮機本体の吸込側に設けられた吸込温度計で検出される吸込温度Ｔ ｓ と、前記圧縮機本体の吐出側に設けられた吐出温度計で検出される吐出温度Ｔ ｄ と、前記油流路に設けられた給油温度計で検出される給油温度Ｔ ０ とに基づいて、下記式にて求められる前記油流路を流れる油の油流量ｑであり、前記所定のメインテナンスが前記油フィルタのメインテナンスであることを特徴とする圧縮機のメインテナンス方法。
式‥‥ｑ＝｛Ｗ−Ｃ ２ ×Ｑ× ( Ｔ ｄ −Ｔ ｓ ) ｝／｛Ｃ １ × ( Ｔ ｄ −Ｔ ０ ) ｝
上記式におけるＷ，Ｑ，Ｃ １ ，Ｃ ２ は定数である。
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