JP5030547B2 - 圧縮機の動力軽減方法及び動力軽減装置 - Google Patents

Description

本発明は，圧縮機の動力軽減方法及び動力軽減装置に関し，より詳細には，圧縮機本体の吸気口を開閉して吸気制御を行う圧縮機において，該圧縮機本体の吸気口を閉じた無負荷運転時における動力を軽減する方法及び前記方法を実現する装置に関する。

空気，燃料ガス，その他の被圧縮気体を圧縮する圧縮機本体を備えた圧縮機では，前記圧縮機本体によって被圧縮気体を圧縮する際に圧縮熱が生じ，該圧縮機本体より吐出された流体の温度が上昇していることから，圧縮機本体が吐出した流体を冷却することが行われている。

一例として，油冷式スクリュ圧縮機１を例にとり説明すると，図４〜図６において，この油冷式スクリュ圧縮機１は，シリンダ内に２本のスクリュロータを噛み合い回転可能に配置すると共に，該シリンダ内に潤滑油を導入して圧縮作用空間の密封や冷却，潤滑を行う圧縮機本体１０を備えたもので，この圧縮機本体１０を駆動するエンジンやモータ等の駆動源６０を備えると共に，前記圧縮機本体１０より潤滑油と共に吐出された圧縮気体を導入してこの圧縮気体と潤滑油とに分離するレシーバタンク７０を備えており，レシーバタンク７０で潤滑油と分離された圧縮気体，例えば圧縮空気を空気作業機等が連通された消費側に供給すると共に，潤滑油を圧縮機本体１０の給油口１３を介してシリンダ内に供給して，再度圧縮作用空間の潤滑，密封，冷却等に使用するように構成されている。

そして，圧縮機本体１０より吐出されてレシーバタンク７０で分離された潤滑油を圧縮機本体１０に供給する際に，圧縮熱によって温度が上昇している潤滑油を冷却するために，レシーバタンク７０と圧縮機本体１０の給油口１３間を連通する給油回路８２中にオイルクーラ２１を設けると共に，このオイルクーラ２１に対向して配置された冷却ファン３０によってこのオイルクーラ２１に冷却風を導入し，オイルクーラ２１内を通過し，冷却した潤滑油を，圧縮機本体１０に供給することができるように構成されている。

以上のように構成された油冷式圧縮機１において，圧縮機本体１０より吐出された前述の潤滑油をオイルクーラ２１によって過冷却すると，この冷却によって生じたドレンが潤滑油内に混入して圧縮機本体１０に供給される。また，過冷却された潤滑油をシリンダ内に導入すると，圧縮作用空間内の圧縮気体が過冷却されて，該圧縮気体中の水分が凝縮して圧縮作用空間内でドレンが発生する。

そのため，このドレンの発生が圧縮機本体１０のロータやシリンダ内に錆を生じさせる原因となり，また，ドレンの混入した潤滑油がロータによって攪拌されて混ざり合い，乳化して潤滑油の潤滑性を悪化させてしまう。

そこで，このような潤滑油の過冷却によるドレンの発生を防止するために，前述の給油回路８２にオイルクーラ２１をバイパスするバイパス回路８２ａを設け，このバイパス回路８２ａの分岐点に，潤滑油の温度に応じてオイルクーラ２１に導入する潤滑油量と，バイパス回路８２ａに導入する潤滑油量を変更する温度調整弁８６を設けて潤滑油の温度調整を可能としたものがある（図４参照）。

また，潤滑油の温度に応じてオイルクーラ２１に導入する冷却風量を増減するように冷却ファンの回転数を可変とし，これにより潤滑油の過冷却を防止すると共にバイパス回路や温度調整弁を省略して回路構成を簡略化した油冷式圧縮機が提案されている（特許文献１：図５参照）。

さらに，急激な運転条件の変化が生じた場合であっても，ドレンが発生することを防止するためにレシーバタンク７０内の温度を検出すると共に，検出温度がドレンの発生する温度に達すると，オイルクーラ２１に冷却風を導入する冷却ファン３０を停止するように構成した油冷式圧縮機も提案されている（特許文献２：図６参照）。

この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
特開平６−２１３１８６号公報 特開平６−２１３１８８号公報

前述の図４を参照して説明した圧縮機１のように，圧縮機本体１０の駆動源６０とは別にオイルクーラ２１に対して冷却風を導入する冷却ファン用のモータ３１を設けた場合には，通常，このモータ３１を一定の回転数で運転しており，圧縮機本体１０の負荷状態の変化に伴う潤滑油温度の変化には，バイパス回路８２ａに導入する潤滑油量を増減することによる対応が行われ，冷却ファン３０の回転数の制御は行われない。

このような従来の圧縮機１の構成によれば，過冷却の防止という目的は，上記方法による潤滑油の温度調整によって達成することができる。

しかし，近年の圧縮機１における改善された負荷軽減方法にあっては，無負荷運転時における圧縮機本体１０の負荷を，圧縮機本体１０の吸気閉塞のみによって低減するのみならず，圧縮機本体１０の吐出側，例えばレシーバタンク７０内の圧力を放気（パージ）したり，吐出回路８３に逆止弁を設けてレシーバタンク７０から圧縮機本体側への圧縮気体の逆流を防止すると共に，逆止弁の一次側（圧縮機本体１０側）吐出回路における潤滑油や圧縮気体を吸引して二次側（レシーバタンク７０側）吐出回路に排出する回収ポンプを設ける等して，圧縮機本体の吐出側圧力を低下することによる負荷軽減も併せて行われている。

そのため，このような改良された負荷軽減方法が行われる圧縮機にあっては，無負荷運転時の動力を，全負荷運転時の動力の２０％程度に迄軽減することに成功しており，これにより無負荷運転時に圧縮機本体で発生する圧縮熱も大幅に減らすことができている。

しかしながら，図４を参照して説明した圧縮機の構成は，無負荷運転へ移行して圧縮機本体で発生する圧縮熱が減っているにもかかわらず，全負荷運転時と同じ回転数で冷却ファンが運転されており，この冷却ファン３０の駆動に消費される電力分，無駄な動力が消費されている。

一方，前述した特許文献１に記載の構成にあっては，潤滑油の温度に従ってオイルクーラ２１に冷却風を導入する冷却ファン３０の回転数を制御するようにしたことで，潤滑油の温度が低下する無負荷運転時には冷却ファン３０の回転数も低下することとなり，その結果，消費電力の減少についても期待できる。

しかし，特許文献１に記載の発明にあっては，オイルクーラ２１を通過した後の潤滑油の温度を検出して冷却ファン３０の回転数を制御しているため，圧縮機本体１０の無負荷運転移行後，冷却ファン３０の回転数が低下する迄にはかなりの時間的な遅れが生じる。

また，冷却ファン３０の速度制御を行うために，前掲の特許文献１に記載の発明にあっては，オイルクーラ２１を通過した潤滑油の温度を温度センサ５３によって検出し，検出された温度を電気信号として制御装置５０’に出力すると共に，制御装置５０’が予め設定された温度との偏差から冷却ファン３０の回転数を決定し，それに応じて冷却ファン用インバータ３５に指示するという複雑な制御を行っており（特許文献１の「0011」欄），このような制御を可能とするために温度センサ５３や制御装置５０’等の特別な機器が必要であり，また，制御装置には複雑なプログラムを組み込む必要がある等，装置構成全体が複雑，高価となる。

さらに，前掲の特許文献２に記載の油冷式圧縮機１にあっては，レシーバタンク７０内の温度がドレンを発生させる温度迄低下すると，冷却ファン３０を停止するように構成しているために，無負荷運転への移行により（レシーバタンク内の温度がドレンを生じる程に低下したとき）冷却ファン３０が停止し，その結果消費動力が低減されることになる。

しかし，特許文献２の構成では，圧縮機本体１０が単に無負荷運転に移行したのみでは冷却ファン３０は停止せず，冷却ファン３０が停止するには，レシーバタンク７０内の温度がドレンの発生温度に低下する必要があり，冷却ファン３０の停止は無負荷運転への移行から大幅に遅れることとなる。

また，前掲の特許文献２に記載の発明にあっては，冷却ファン３０に対する制御として，これを『停止』する動作を行うものであるが，この冷却ファン３０には，オイルクーラ２１に対して冷却風を導入する機能のみならず，圧縮機の各構成機器を収容する防音箱内に冷却風を導入する機能も与えられており，冷却ファン３０が停止すれば防音箱内に対する冷却風の導入も停止する。そのため，前記構成の圧縮機にあっては，防音箱内に冷却風を導入するための別途の構成を設けることが必要となる。

なお，圧縮機本体が，圧縮作用空間に対して潤滑油の供給を必要としない，所謂オイルフリー型の場合でも，圧縮機本体が吐出した流体の冷却が行われる。例えば，圧縮機本体１０より吐出された流体である圧縮気体を消費側に供給する前に冷却するアフタクーラ２３を設けるものである。

また，図７に示すように，圧縮機本体１０が，低圧段の圧縮機本体１０ａで圧縮された圧縮気体をさらに高圧段の圧縮機本体１０ｂに導入して圧縮する多段式の圧縮機本体である場合には，低圧段の圧縮機本体１０ａより吐出された圧縮気体を，高圧段の圧縮機本体１０ｂに導入する前に冷却するインタークーラ２２を設けると共に，高圧段の圧縮機本体１０ｂが吐出した圧縮気体を，消費側に供給する前に導入して冷却するアフタクーラ２３を備え，前記インタークーラ２２及びアフタクーラ２３に共通の冷却ファン３０を対向配置して，１つの冷却ファン３０で前記インタークーラ２２及びアフタクーラ２３に同時に冷却風を導入することができるように構成している。前記低圧段の圧縮機本体１０ａの吸気口１１ａには，これを開閉制御をする吸気制御弁４０が設けられていると共に，高圧段の圧縮機本体１０ｂの吐出口１２ｂには，高圧段の圧縮機本体１０ｂが吐出した圧縮気体が導入される吐出回路８３を連通すると共に，この吐出回路８３に逆止弁８８’を介して消費側に圧縮気体を導入する，アフタクーラ２３を備えた供給回路８１を連通している。

なお，前述オイルフリー型の圧縮機においても，無負荷運転時には吸気閉塞が行われるため，圧縮作業は行われておらず，従ってインタークーラ２２やアフタクーラ２３に対する冷却風量を減少させることが望ましい。

そこで本発明は，上記従来技術における欠点ないし課題を解消するためになされたものであり，圧縮機本体の無負荷運転への移行に伴い，圧縮機本体の負荷軽減を図るだけでなく，オイルクーラやインタークーラ，アフタクーラ等の熱交換器に対して冷却風を導入する冷却ファンが消費する電力等を含めた，圧縮機全体で消費される動力を軽減する方法，及び前記方法を実現するための動力軽減装置を提供し，さらに，既知の圧縮機の構造を基礎として比較的簡単な構成の変更と，僅かな部品の追加等により容易に提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明の圧縮機の動力軽減方法及び動力軽減装置は，圧縮機本体１０と，前記圧縮機本体１０の吸気口１１を開閉制御する吸気制御弁４０と，前記圧縮機本体１０より吐出された潤滑油や圧縮気体等の流体を冷却するオイルクーラ２１，インタークーラ２２，アフタクーラ２３等の空冷式熱交換器，及び前記熱交換器に対して冷却風を導入する，前記圧縮機本体の駆動源とは別に設けたモータによって駆動される冷却ファン３０を備えた圧縮機１において，
消費側に供給される圧縮気体の圧力を検知する圧力センサ等の圧力検知手段５１と，
前記圧力検知手段５１の検知信号に基づいて，前記消費側に供給される圧縮気体の圧力を所定の無負荷運転開始圧力，及び前記無負荷運転開始圧力に対して低く設定された所定の全負荷運転復帰圧力と比較し，前記消費側に供給される圧縮気体の圧力が前記無負荷運転開始圧力に上昇したとき，前記吸気制御弁４０を閉じる制御信号を出力すると共に，前記全負荷運転復帰圧力に下降したとき，前記吸気制御弁４０を開く制御信号を出力する制御装置５０を設け，
前記制御装置５０の前記吸気制御弁４０を閉じる制御信号により，前記冷却ファン３０を停止することなく所定の低回転数で運転すると共に，前記制御装置５０の前記吸気制御弁４０を開く制御信号により，前記冷却ファン３０を，例えば，インバータ３５等の前記冷却ファンの回転数変換手段を備え，所定の高回転数で運転し，冷却ファンの回転の変換を二段階で行うことを特徴とする（請求項１，請求項４）。

なお，前記制御装置５０が出力する制御信号には，ゼロ電位の信号（信号の出力停止）を含む。

前述の負荷軽減方法及び負荷軽減装置において，前記制御装置５０の前記吸気制御弁を閉じる制御信号により，前記圧縮機本体１０の吐出側を大気開放する放気弁４５を設けて動力の消費をさらに低減するように構成しても良い（請求項２，請求項５）。

さらに，前記圧縮機本体１０が油冷式の圧縮機本体１０である場合，該圧縮機本体１０の圧縮作用空間に対して潤滑油を供給する給油回路８２ｂ（図２参照）と，前記圧縮機本体１０から潤滑油と共に吐出された圧縮気体を導入して圧縮気体と潤滑油とに分離するレシーバタンク７０と，前記圧縮機本体１０の吐出口１２とレシーバタンク７０とを連通する吐出回路８３とを備え，該吐出回路８３中にレシーバタンク７０内の圧縮気体が圧縮機本体１０の吐出側に逆流することを防止する逆止弁８８と，該逆止弁８８の一次側吐出回路内の潤滑油や圧縮気体を吸引して逆止弁の二次側吐出回路内に排出する回収ポンプ８９を設け，
前記制御装置５０の前記吸気制御弁を閉じる制御信号により，前記給油回路８２ｂを介して前記圧縮機本体１０の圧縮作用空間に導入する潤滑油量を絞り，又は潤滑油の導入を停止する油量調整弁４８を設け，さらなる動力の消費を低減するように構成することもできる（請求項３，請求項６）。

以上説明した本発明の構成により，圧縮機本体１０の吸気口１１を開閉制御する吸気制御弁４０を制御する制御装置５０が出力する前記吸気制御弁４０の開閉制御信号によって，同時に前述の熱交換器２１，２２，２３に冷却風を導入する冷却ファン３０の回転数変換をも制御することとしたことから，冷却ファン３０の回転制御を行うための制御装置やセンサ類を別途設ける必要がなく，比較的簡単な装置構成で，かつ，比較的低コストで，無負荷運転時における冷却ファン３０の回転数制御による消費動力の低減を達成することができた。

また，吸気制御弁４０の動作を制御する制御信号によって，冷却ファン３０の回転数を変換することから，圧縮機本体１０が吸気口１１を閉じた無負荷運転に移行すると，これに遅れることなく同時に冷却ファン３０の回転数を低減して，消費動力を減少させることができた。

しかも，冷却ファン３０の回転数の変換を，所定の高回転数と，低回転数の二段階で行うものとしたことから，制御が容易であり，しかも冷却ファン３０の停止を行わないことから，圧縮機の構成機器を収容する防音箱内の換気乃至は冷却が阻害されることもない。

また，前記制御装置５０の前記吸気制御弁４０を閉じる制御信号により放気弁４５を制御して圧縮機本体１０の吐出側を大気開放することにより，放気弁４５を制御するための制御装置，センサ，プログラム等を別途設けることなく無負荷運転時における圧縮機本体１０の吐出側圧力を低減することができ，これにより圧縮機本体１０の運転負荷を軽減してさらなる動力の低減を図ることができた。

さらに，圧縮機本体１０が油冷式圧縮機である場合，吐出回路８３中にレシーバタンク７０内の圧縮気体が圧縮機本体１０の吐出側に逆流することを防止する逆止弁８８と，該逆止弁８８の一次側吐出回路内の潤滑油や圧縮気体を吸引して逆止弁の二次側吐出回路内に排出する回収ポンプ８９を設けて圧縮機本体１０の吐出側圧力を低減し，無負荷運転時における圧縮機本体１０の運転負荷軽減を図り，圧縮機本体１０の圧縮作用空間に潤滑油を供給する管路８２ｂに油量調整弁４８を設けると共に，前記制御装置５０の前記吸気制御弁４０を閉じる制御信号により前記油量調整弁４８を制御して給油量を絞り，又は給油を停止することで，圧縮作用空間における潤滑油の攪拌に伴い生じる圧縮機本体の運転負荷を軽減して消費動力をさらに低減することができた。

しかも，前記油量調整弁４８の制御信号を，吸気制御弁４０に対する制御信号と共用としたことから，油量調整弁４８を制御するために別途センサや他の制御装置，ないし制御プログラムの準備が不要である。

次に，本発明の実施例を添付図面を参照しながら以下説明する。

本発明の圧縮機の動力軽減方法は，圧縮機１に設けられた圧縮機本体１０が，吸気口を閉じた無負荷運転にあるときに，圧縮機本体１０が吐出する流体を冷却する空冷式の熱交換機２１，２２，２３に冷却風を導入する冷却ファン３０のモータ３１を低回転数の運転に移行して，該モータ３１の消費電力，従って圧縮機１全体の消費動力を低減することができるように構成すると共に，この冷却ファン３０の回転数の変換を，圧縮機本体１０の吸気口１１を開閉制御する吸気制御弁４０を制御する制御信号によって行うことで，吸気制御弁４０の制御装置５０に冷却ファン３０の制御を兼ねさせ，冷却ファン用の制御装置や制御用のセンサ類を別途設けることなく，比較的簡単な構成の変更で，無負荷運転時における冷却ファン駆動用モータ３１の消費電力を低減できるように構成したものである。

以下の説明では，圧縮作用空間内に潤滑油の導入を行う油冷式の圧縮機本体を備えた圧縮機を対象とし，圧縮機本体１０が吐出した潤滑油を冷却するオイルクーラ２１に冷却風を導入する冷却ファン３０を制御対象とした例を，実施例１，２に，オイルフリー型の圧縮機本体を備えた圧縮機を対象とし，圧縮機本体が吐出した圧縮気体を冷却するインタークーラ２２及びアフタクーラ２３に冷却風を導入する冷却ファン３０を制御対象とした例を，実施例３としてそれぞれ説明する。

〔実施例１〕
本発明の動力軽減装置を備えた油冷式スクリュ圧縮機１の一例を，図１を参照して説明すると，この油冷式スクリュ圧縮機１は，シリンダ内に潤滑油を導入して被圧縮気体を圧縮する油冷式のスクリュ圧縮機本体１０と，この圧縮機本体１０を駆動するモータ６０，及び前記圧縮機本体１０より潤滑油と共に吐出された圧縮気体を導入して，圧縮気体と潤滑油とに分離するレシーバタンク７０を備えている。

そして，前記圧縮機本体１０の吸気口１１には，制御装置５０からの制御信号により前記圧縮機本体１０の吸気口１１を開閉制御する吸気制御弁４０が設けられていると共に，圧縮機本体１０の吐出口１２には，前記レシーバタンク７０と連通し，圧縮機本体１０より潤滑油と共に吐出された圧縮気体をレシーバタンク７０内に導入する吐出回路８３を連結している。

このレシーバタンク７０内で潤滑油より分離された圧縮気体は，該レシーバタンク７０に連通された供給回路８１を介して図示せざる消費側に供給されていると共に，レシーバタンク７０で回収された潤滑油は，給油回路８２を介して圧縮機本体１０の給油口１３を介してシリンダ内に供給可能に構成されている。

この給油回路８２には，潤滑油を冷却するオイルクーラ２１が設けられていると共に，このオイルクーラ２１の一次側と二次側間をバイパスするバイパス回路８２ａが設けられており，前記オイルクーラ２１に対向して該オイルクーラ２１に冷却風を導入する冷却ファン３０を設けると共に，オイルクーラ２１の一次側の分岐点に，該潤滑油の温度に従って，前記オイルクーラ２１に導入する潤滑油量と，前記バイパス回路８２ａに導入する潤滑油量を調整して，潤滑油の過冷却を防止する潤滑油の温度調整弁８６を設けている。

これらについては，図４を参照して説明した従来の油冷式圧縮機と同様である。

以上のように構成された油冷式圧縮機１において，消費側に供給される圧縮気体の圧力に応じて，圧縮機本体１０の運転を，全負荷運転と無負荷運転とで切り換えることができるようにするために，消費側に圧縮気体を供給する供給回路８１内の圧力を検出する圧力センサ等の圧力検知手段５１を設ける。そして，前記圧力検知手段５１の検知信号に基づいて，消費側に供給される圧縮気体の圧力を，所定の無負荷運転開始圧力及び前記無負荷運転開始圧力に対して低い圧力である所定の全負荷運転復帰圧力と比較して，前記圧力検知手段５１が検知した圧力が，前記無負荷運転開始圧力に上昇したことを検知すると，吸気制御弁４０を閉じて圧縮機本体１０の吸気口１１を閉じる制御信号を出力し，又，全負荷運転復帰圧力に下降したことを検知すると，吸気制御弁４０を開いて圧縮機本体１０の吸気口１１を開く制御信号を出力する所定のプログラムを記憶した電子制御装置等からなる制御装置５０が設けられている。

図１では前述の吸気制御弁４０を，例えばレシーバタンク７０内の圧力を作動圧力として動作するものとして構成し，この吸気制御弁４０に対してレシーバタンク７０内の圧縮気体を導入する回路中に例えば電磁弁４１を設け，この電磁弁４１を前記制御装置５０の制御信号によって制御して，前記吸気制御弁４０を開閉するように構成しても良い。

本発明の動力軽減装置は，前述の圧力検知手段５１，制御装置５０及び吸気制御弁４０による容量制御によって無負荷運転時の消費動力の軽減を図るのみならず，前記オイルクーラ２１に冷却風を導入する冷却ファン３０を駆動するモータ３１の回転数の減少による消費動力の低減と，圧縮機本体１０の吐出側圧力を放気（パージ）により降下させることによる消費動力の低減を目的として，前記冷却ファン３０のモータ３１の回転数を変換する回転数変換手段と，圧縮機本体１０の吐出側（図示の実施例ではレシーバタンク７０）を大気開放する放気回路８４を開閉する放気弁４５を設け，前記制御装置５０が出力する，前記吸気制御弁４０を制御するための制御信号によって，前記冷却ファンの回転数変換手段３５と，前記放気弁４５とを共に制御することができるように構成している。

前述の冷却ファン３０を駆動するモータ３１の回転数の変更は，図１に示す実施形態にあっては冷却ファン３０の駆動用モータ３１を三相交流モータとし，前述の速度変換手段として前記三相交流モータ３１に対して出力する電圧波形を変化させるインバータ３５を設け，このインバータ３５を前記制御装置５０が出力する制御信号によって制御して，圧縮機本体１０の吸気閉塞に伴って冷却ファン３０を所定の低回転数の運転に変換すると共に，圧縮機本体１０の吸気開放に伴って冷却ファン３０を所定の高回転数での運転に変換するように構成している。

もっとも，前記制御装置５０の制御信号に従って，圧縮機本体の作動状態の変化に対応して冷却ファンの回転数を変換し得る構成であれば，例えば冷却ファン用のモータとして極数変換モータを使用し，この極数変換モータが制御装置から受信した制御信号の変化に応じて極数を変換して回転数を変化するように構成しても良く，また，冷却ファン駆動用のモータとして直流モータを使用し，該冷却ファン駆動用モータと直流電源間に，前記制御装置からの制御信号が入力され抵抗値を変化する可変抵抗器を回転数変換手段として設ける等，図示の構成に限定されず各種の変更が可能である。

以上のように，本発明の動力軽減装置を備えた油冷式圧縮機１にあっては，消費側における圧縮気体の消費量が減少し，又は消費側における圧縮気体の消費が停止する等して，供給回路８１内の圧縮気体の圧力が上昇し，制御装置５０が圧力検知手段５１の検知信号に基づいて前記圧力が所定の無負荷運転開始圧力に上昇したことを検知すると，吸気制御弁４０を閉じる所定の制御信号を出力する。

この制御信号を受信した吸気制御弁４０は，圧縮機本体１０の吸気口１１を閉じ，圧縮機本体１０に対する被圧縮気体の導入を停止し，これにより圧縮機本体の運転負荷が軽減される。

また，前記制御装置５０の制御信号は，放気弁４５にも入力され，前記制御信号を受信した放気弁４５は放気回路８４を開き，レシーバタンク７０内の圧縮気体を放気する。この圧縮気体の放気により，レシーバタンク７０内の圧力，従って圧縮機本体１０の吐出側圧力が低下して，圧縮機本体１０の運転負荷が減少される。

さらに，前記制御装置５０からの制御信号を受信した冷却ファン３０用のインバータ３５は，該制御信号の受信をトリガとして冷却ファン駆動用モータ３１に対して出力する電圧波形を変更し，冷却ファン３０を駆動するモータ３１の運転を所定の低回転数による運転に切り換える。

これにより，冷却ファン３０を駆動するモータ３１の電力消費量が減少し，圧縮機本体１０で費やされる動力が全体として減少すると共に，冷却ファン３０の回転に伴って生じる風切り音等の騒音も低減される。

一方，冷却ファン３０は，回転数が減少するものの停止することなく継続して運転されることから，防音箱内に対する冷却風の導入や排出を継続して行うことができる。

一方，圧力検知手段５１からの検知信号に基づいて，制御装置５０が，消費側に供給される圧縮気体の圧力が所定の全負荷運転復帰圧力に降下したことを検知すると，制御装置５０は吸気制御弁４０を開く制御信号を出力し，この制御信号を受信した吸気制御弁４０が圧縮機本体１０の吸気口１１を開き，これにより圧縮機は全負荷運転に移行する。

また，前記制御信号を受信した放気弁４５は，放気回路８４を閉じて放気を停止すると共に，冷却ファン用インバータ３５は，この制御信号の受信により冷却ファン３０のモータ３１に対して出力する電圧波形を変更し，冷却ファン３０のモータ３１を所定の高回転数で運転する。これにより，全負荷運転に伴い圧縮熱で加熱された潤滑油の冷却が好適に行われる。

〔実施例２〕
図１を参照して説明した実施例１の油冷式圧縮機にあっては，レシーバタンク７０内の圧力を放気する放気回路８４を設け，この放気回路８４中に電磁弁である放気弁４５を設けると共に，この放気弁４５を前記制御装置５０の制御信号で開閉制御して，圧縮機本体１０の吸気閉塞時，レシーバタンク７０内の圧縮気体を放気して，圧縮機本体１０の吐出側圧力を低下させて圧縮機本体１０の運転負荷を軽減していたが，図２に示す実施形態にあっては，圧縮機本体１０の吐出口１２とレシーバタンク７０とを連通する吐出回路８３内に，レシーバタンク７０から圧縮機本体１０側に圧縮気体が逆流することを防止する逆止弁８８を設けると共に，この逆止弁８８の一次側吐出回路内の潤滑油及び圧縮気体を吸引して前記逆止弁の二次側吐出回路内に排出する回収ポンプ８９を設けて圧縮機本体１０の吐出側圧力を低減し，無負荷運転時における圧縮機本体１０の運転負荷の軽減が図られている。

また，レシーバタンク７０で分離された潤滑油を圧縮機本体１０に供給する給油回路８２を，オイルクーラ２１の二次側において二叉に分岐し，一方の管路８２ｃを圧縮機本体１０の軸受部や軸封部に連通すると共に，他方の管路８２ｂを圧縮機本体１０の圧縮作用空間内に連通し，この圧縮作用空間内に連通した管路８２ｂに，前記制御装置によって制御され，圧縮機本体１０の無負荷運転時，前記管路８２ｂ内を流れる潤滑油の流量を絞り，又は圧縮機本体１０の圧縮作用空間に対する潤滑油の導入を停止する油量調整弁４８を設け，圧縮機本体１０の無負荷運転時，圧縮作用空間に対して導入する潤滑油量を減少し，又は圧縮作用空間に対する潤滑油の導入を停止して，圧縮機本体１０のロータが潤滑油を攪拌することで消費される分の動力の軽減を図っている。その他の構成については，図１を参照して説明した実施例１の油冷式圧縮機と同様である。

〔実施例３〕
図１及び図２を参照して説明した構成にあっては，圧縮機本体１０が冷却，潤滑及び密封のために潤滑油を圧縮作用空間内に導入する，油冷式の圧縮機本体であり，潤滑油を冷却するオイルクーラ２１に対して冷却風を導入する冷却ファン３０の動作を制御するものとして説明したが，図３に示す本実施例にあっては，圧縮作用空間内に潤滑油を導入しないオイルフリー型の圧縮機本体１０を備えた多段型の圧縮機において，低圧段の圧縮機本体１０ａにより圧縮された圧縮気体を，高圧段の圧縮機本体１０ｂに導入して圧縮する際に，前記低圧段の圧縮機本体１０ａが吐出した圧縮気体を冷却する熱交換機であるインタークーラ２２と，前記高圧段の圧縮機本体１０ｂが吐出した圧縮気体を消費側に導入する前に冷却する熱交換器であるアフタクーラ２３を設け，このインタークーラ２２及びアフタクーラ２３に冷却風を導入する冷却ファン３０の回転数を制御するように構成したものである。

このような多段式の圧縮機において，吸気閉塞時には被圧縮気体の圧縮が行われず，圧縮熱の発生が僅かであるためにインタークーラ２２やアフタクーラ２３に対する冷却風量を減少させることが望ましい。

そこで，低圧段の圧縮機本体１０ａの吸気口１１ａを開閉制御する吸気制御弁４０を制御する制御装置５０の制御信号で，併せて，前記冷却ファン３０を駆動するモータ３１の回転数を所定の低回転数に変更して，無負荷運転時における過冷却の防止と，冷却ファン３０の回転数の低下に伴う消費動力の低減を図っている。

本発明の圧縮機１は，多段式の圧縮機本体１０，本実施形態にあっては，低圧段の圧縮機本体１０ａの吐出口１２ａを，高圧段の圧縮機本体１０ｂの吸気口１１ｂに連通して二段とした圧縮機本体１０を備え，前記低圧段の圧縮機本体１０ａが吐出した圧縮気体を導入して冷却するインタークーラ２２を設けると共に，高圧段の圧縮機本体１０ｂが吐出した圧縮気体を，消費側に供給する前に導入して冷却するアフタクーラ２３を備え，前記インタークーラ２２及びアフタクーラ２３に共通の冷却ファン３０を対向配置して，１つの冷却ファン３０で前記インタークーラ２２及びアフタクーラ２３に同時に冷却風を導入することができるように構成している。

なお，この冷却ファン３０のモータ３１には，このモータ３１を駆動する所定波形の電圧を出力する冷却ファン用のインバータ３５が設けられていると共に，該インバータ３５によってモータ３１に入力する電圧波形を変更することで，前記モータ３１の回転数を変化させることができるように構成されている。

前記低圧段の圧縮機本体１０ａの吸気口１１ａには，これを開閉制御をする吸気制御弁４０が設けられていると共に，高圧段の圧縮機本体１０ｂの吐出口１２ｂには，高圧段の圧縮機本体１０ｂが吐出した圧縮気体が導入される吐出回路８３を連通すると共に，この吐出回路８３に逆止弁８８’を介して消費側に圧縮気体を導入する，アフタクーラ２３を備えた供給回路８１を連通している。

そして，前記吐出回路８３より分岐して大気開放する放気回路８４と，この放気回路８４を開閉制御する放気弁４５が設けられ，圧縮機本体１０の無負荷運転時，前記供給回路８１内の圧縮気体を放気して圧縮機本体の吐出側圧力を低減することができるように構成されている。

さらに，図３において，５０は，制御装置であり，消費側に圧縮気体を供給する供給回路８１に設けた圧力検知手段５１からの検知信号が入力され，消費側に供給される圧縮気体の圧力が所定の無負荷運転開始圧力に上昇したことを検知すると，制御信号を出力して前記吸気制御弁４０により圧縮機本体１０（１０ａ）の吸気口１１ａを閉じると共に，前記放気弁４５を開放して圧縮機本体１０の運転負荷を軽減すると共に，前記冷却ファン３０用のインバータ３５がこの制御装置５０からの制御信号が入力され，冷却ファン３０のモータ３１に対して該冷却ファン３０を駆動するモータ３１を低回転数に移行する電圧波形を出力するように構成されている。そして，前記圧力検知手段５１の検知信号に基づいて，消費側に供給される圧縮気体の圧力が所定の全負荷運転復帰圧力に下降したことが検知されると，前記吸気制御弁４０を開くと共に，放気弁４５を閉じて圧縮機本体１０を全負荷運転に移行すると共に，該制御装置５０からの制御信号を受信したインバータ３５が，前記冷却ファン３０用モータ３１を所定の高い回転数で駆動する電圧波形を出力する。

なお，前記冷却ファン駆動用のモータ３１として極数変換モータを使用し，前記制御装置５０からの制御信号の受信により極数を変化させて回転数を変更可能としても良く，また，前記冷却ファン３０を直流モータで駆動すると共に，直流電源と前記直流モータ間に，前記制御装置によって抵抗値を変化する可変抵抗器を設け，これらにより冷却ファンの回転数を変更可能としても良い点については，図１及び図２を参照して説明した前述の実施例１及び２の圧縮機と同様である。

また，図示の実施形態にあっては，圧縮機本体１０の低圧段，高圧段の二段構成としたが，圧縮機本体は三段以上に構成されるものであっても良い。

以上のように構成された動力軽減装置を備えた圧縮機１にあっては，低圧段の圧縮機本体１０ａの吸気口１１ａを閉じて，無負荷運転に移行すると，放気弁４５が開いて高圧段の圧縮機本体１０ｂの吐出側圧力を降下させ，これにより圧縮機本体１０の運転負荷が軽減されて動力の低減が図られると共に，冷却ファン３０が低回転数の運転に切り替わり，消費電力が低減されて圧縮機１全体の消費動力が減少する。

本発明の動力軽減装置を備えた圧縮機の回路構成図。 本発明の別の動力軽減装置を備えた圧縮機の回路構成図。 本発明のさらに別の動力軽減装置を備えた圧縮機の回路構成図。 従来の油冷式圧縮機の回路構成図。 従来の油冷式圧縮機の回路構成図。 従来の油冷式圧縮機の回路構成図。 従来のオイルフリー圧縮機の回路構成図。

符号の説明

１ 圧縮機
１０ 圧縮機本体
１０ａ 低圧段の圧縮機本体
１０ｂ 高圧段の圧縮機本体
１１，１１ａ，１１ｂ 吸気口
１２，１２ａ，１２ｂ 吐出口
１３（１３ａ，１３ｂ） 給油口
２１ オイルクーラ（熱交換機）
２２ インタークーラ（熱交換機）
２３ アフタクーラ（熱交換機）
３０ 冷却ファン
３１ モータ（冷却ファン用）
３５ インバータ（回転数変換手段）
４０ 吸気制御弁
４１ 電磁弁
４５ 放気弁
４８ 油量調整弁
５０，５０’ 制御装置
５１ 圧力検知手段（圧力センサ）
５３ 温度センサ
６０ モータ（駆動源）
７０ レシーバタンク
８１ 供給回路
８２ 給油回路
８２ａ バイパス回路
８２ｂ，８２ｃ 給油回路の分岐路
８３ 吐出回路
８４ 放気回路
８６ 温度調整弁
８８，８８’ 逆止弁
８９ 回収ポンプ

Claims (6)

1. 圧縮機本体と，前記圧縮機本体の吸気口を開閉制御する吸気制御弁と，前記圧縮機本体より吐出された流体を冷却する空冷式熱交換器，及び前記熱交換器に対して冷却風を導入する，前記圧縮機本体の駆動源とは別に設けたモータによって駆動される冷却ファンを備えた圧縮機において，
   消費側に供給される圧縮気体の圧力を検知する圧力検知手段と，
   前記圧力検知手段の検知信号に基づいて，前記消費側に供給される圧縮気体の圧力を所定の無負荷運転開始圧力，及び前記無負荷運転開始圧力に対して低く設定された所定の全負荷運転復帰圧力と比較し，前記消費側に供給される圧縮気体の圧力が前記無負荷運転開始圧力に上昇したとき，前記吸気制御弁を閉じる制御信号を出力すると共に，前記全負荷運転復帰圧力に下降したとき，前記吸気制御弁を開く制御信号を出力する制御装置を設け，
   前記制御装置の前記吸気制御弁を閉じる制御信号により，前記冷却ファンを停止することなく所定の低回転数で運転すると共に，前記制御装置の前記吸気制御弁を開く制御信号により，前記冷却ファンを所定の高回転数で運転し，冷却ファンの回転の変換を二段階で行うことを特徴とする圧縮機の動力軽減方法。
2. 前記制御装置の前記吸気制御弁を閉じる制御信号により，前記圧縮機本体の吐出側を大気開放することを特徴とする請求項１記載の圧縮機の動力軽減方法。
3. 前記圧縮機本体を油冷式の圧縮機本体とし，該圧縮機本体の圧縮作用空間に対して潤滑油を供給する給油回路と，前記圧縮機本体から潤滑油と共に吐出された圧縮気体を導入して圧縮気体と潤滑油とに分離するレシーバタンクと，前記圧縮機本体の吐出口とレシーバタンクとを連通する吐出回路とを備え，該吐出回路中にレシーバタンク内の圧縮気体が圧縮機本体の吐出側に逆流することを防止する逆止弁と，該逆止弁の一次側吐出回路内の潤滑油や圧縮気体を吸引して逆止弁の二次側吐出回路内に排出する回収ポンプを設け，
   前記制御装置の前記吸気制御弁を閉じる制御信号により，前記給油回路を介して前記圧縮機本体の圧縮作用空間に導入する潤滑油量を絞り，又は潤滑油の導入を停止することを特徴とする請求項１又は２記載の圧縮機の動力軽減方法。
4. 圧縮機本体と，前記圧縮機本体の吸気口を開閉制御する吸気制御弁と，前記圧縮機本体より吐出された流体を冷却する空冷式熱交換器，及び前記熱交換器に対して冷却風を導入する，前記圧縮機本体の駆動源とは別に設けたモータによって駆動される冷却ファンを備えた圧縮機において，
   消費側に供給される圧縮気体の圧力を検知する圧力検知手段と，
   前記圧力検知手段の検知信号に基づいて，前記消費側に供給される圧縮気体の圧力を所定の無負荷運転開始圧力，及び前記無負荷運転開始圧力に対して低く設定された所定の全負荷運転復帰圧力と比較し，前記消費側に供給される圧縮気体の圧力が前記無負荷運転開始圧力に上昇したとき，前記吸気制御弁を閉じる制御信号を出力すると共に，前記全負荷運転復帰圧力に下降したとき，前記吸気制御弁を開く制御信号を出力する制御装置を設け，
   前記制御装置の前記吸気制御弁を閉じる制御信号により，前記冷却ファンを停止することなく所定の低回転数で運転すると共に，前記制御装置の前記吸気制御弁を開く制御信号により，前記冷却ファンを所定の高回転数で運転し，冷却ファンの回転の変換を二段階で行う，前記冷却ファンの回転数変換手段を備えることを特徴とする圧縮機の動力軽減装置。
5. 前記制御装置の前記吸気制御弁を閉じる制御信号により，前記圧縮機本体の吐出側を大気開放する放気弁を設けたことを特徴とする請求項４記載の圧縮機の動力軽減装置。
6. 前記圧縮機本体を油冷式の圧縮機本体とし，該圧縮機本体の圧縮作用空間に対して潤滑油を供給する給油回路と，前記圧縮機本体から潤滑油と共に吐出された圧縮気体を導入して圧縮気体と潤滑油とに分離するレシーバタンクと，前記圧縮機本体の吐出口とレシーバタンクとを連通する吐出回路とを備え，該吐出回路中にレシーバタンク内の圧縮気体が圧縮機本体の吐出側に逆流することを防止する逆止弁と，該逆止弁の一次側吐出回路内の潤滑油や圧縮気体を吸引して逆止弁の二次側吐出回路内に排出する回収ポンプを設け，
   前記制御装置の前記吸気制御弁を閉じる制御信号により，前記給油回路を介して前記圧縮機本体の圧縮作用空間に導入する潤滑油量を絞り，又は潤滑油の導入を停止する油量調整弁を備えることを特徴とする請求項４又は５記載の圧縮機の動力軽減装置。

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