JP5726257B2 - Oil-free screw compressor - Google Patents
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Description
本発明は、冷却ファンの回転制御を可能とした無給油式スクリュー圧縮機に係り、更に詳しくは環境温度の変動に対応して圧縮空気及び潤滑油の温度を適正に保つことができる無給油式スクリュー圧縮機に関する。 The present invention relates to an oil-free screw compressor capable of controlling the rotation of a cooling fan, and more specifically, an oil-free type capable of appropriately maintaining the temperature of compressed air and lubricating oil in response to changes in environmental temperature. It relates to a screw compressor.
非接触かつ無給油で回転可能な一対の雄雌のスクリューロータを有し、このスクリューロータによって空気を圧縮するオイルフリースクリュー圧縮機が知られている。空冷式オイルフリースクリュー圧縮機は、軸受及びギヤ等を潤滑する潤滑油、及び圧縮空気を冷却のための空冷式冷却器を備え、この空冷式冷却器に冷却ファンにて外気を取り込み、潤滑油、及び圧縮空気に対する熱交換を行う構造としている(例えば、特許文献1参照。)。 An oil-free screw compressor having a pair of male and female screw rotors that can rotate in a non-contact and oil-free manner and compresses air by the screw rotors is known. The air-cooled oil-free screw compressor includes a lubricating oil that lubricates bearings, gears, and the like, and an air-cooled cooler that cools the compressed air, and the outside air is taken into the air-cooled cooler by a cooling fan. , And a structure for performing heat exchange with compressed air (see, for example, Patent Document 1).
空冷式の無給油式スクリュー圧縮機において、圧縮機本体内の雌雄一対のスクリューロータは、軸受にて圧縮機本体に支持され、ギヤにてモータからの回転動力が与えられる構造としている。また、圧縮機本体内外の駆動部に使用される軸受及びギヤには、潤滑油が供給される構造としている。 In the air-cooled, oil-free screw compressor, a pair of male and female screw rotors in the compressor body is supported by the compressor body by bearings, and is provided with a rotational power from a motor by a gear. Moreover, it is set as the structure by which lubricating oil is supplied to the bearing and gear used for the drive part inside and outside a compressor main body.
この種の空冷式の無給油式スクリュー圧縮機は、設定仕様に対して環境温度が大きく変化する場所に設置されることがある。この場合に、周囲環境温度により、潤滑油の温度が適正温度より低くなった場合、潤滑油の粘度の増加に伴い、軸受及びギヤの機械的な動力損失が徴増する。また、潤滑油の温度の上昇は、潤滑油自身の寿命を短縮させることとなる。 This type of air-cooled, oil-free screw compressor is sometimes installed in a place where the environmental temperature changes greatly with respect to a set specification. In this case, when the temperature of the lubricating oil becomes lower than the appropriate temperature due to the ambient temperature, the mechanical power loss of the bearings and gears increases as the viscosity of the lubricating oil increases. In addition, an increase in the temperature of the lubricating oil shortens the life of the lubricating oil itself.
また、圧縮機本体から吐出される圧縮空気においても、環境温度によって吐出圧縮空気温度が変動するが、環境温度の上昇による吐出圧縮空気の温度上昇は、空冷式冷却器の寿命を低減し、さらに圧縮機の保護装置の設定温度を超えた場合、事故防止のために圧縮機は停止する。また、環境温度が適正温度を大きく下回れば、圧縮空気中の凝縮水の発生及び増加により、圧縮空気量の低減及び圧縮機内外の機器の故障につながる。 Also, in the compressed air discharged from the compressor body, the discharge compressed air temperature fluctuates depending on the environmental temperature, but the increase in the temperature of the discharged compressed air due to the increase in the environmental temperature reduces the life of the air-cooled cooler, When the set temperature of the compressor protection device is exceeded, the compressor stops to prevent accidents. Further, if the environmental temperature is significantly lower than the appropriate temperature, the generation and increase of condensed water in the compressed air leads to a reduction in the amount of compressed air and failure of equipment inside and outside the compressor.
しかし、上述した潤滑油及び圧縮空気の空冷式冷却機器は、冷却ファンによって圧縮機外から取り込まれる冷却風と熱交換が行われるため、冷却ファンの回転数が一定であれば環境温度により潤滑油及び圧縮空気の温度が変動してしまうという問題が発生する。 However, since the air-cooled cooling device for the lubricating oil and compressed air described above exchanges heat with the cooling air taken from the outside of the compressor by the cooling fan, the lubricating oil depends on the ambient temperature if the rotation speed of the cooling fan is constant. And the problem that the temperature of compressed air will fluctuate occurs.
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、環境温度が変動しても、潤滑油及び吸込空気の温度を適正に保ち、高い信頼性を維持することができる無給油式スクリュー圧縮機を提供することを目的する。 The present invention has been made based on the above-described matters, and is an oil-free screw compressor that can maintain the reliability of the lubricating oil and the intake air properly and maintain high reliability even when the environmental temperature fluctuates. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、第1の発明は、非接触かつ無給油で回転圧縮するスクリューロータを有する圧縮機本体と、圧縮空気用の空冷式冷却器と、前記圧縮機本体内及び前記空冷式冷却器に冷却風を供給する冷却ファンとを備え、吸込空気温度を検出する第2のセンサと、吸込空気の設定温度を記憶する記憶部と、前記第2のセンサからの吸込空気温度検出値が前記記憶部に記憶した吸込空気の設定温度よりも高くなった場合に、前記冷却ファンの回転数を増加させる制御信号を出力する冷却ファン制御手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the first invention provides a compressor body having a screw rotor that rotates and compresses in a non-contact and oil-free manner, an air-cooled cooler for compressed air, the interior of the compressor, and the air cooling. A cooling fan for supplying cooling air to the air conditioner, a second sensor for detecting the intake air temperature, a storage unit for storing the set temperature of the intake air, and an intake air temperature detection from the second sensor Cooling fan control means for outputting a control signal for increasing the number of rotations of the cooling fan when the value becomes higher than the set temperature of the intake air stored in the storage unit.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記冷却ファンは、冷却ファン専用のインバータにて回転数制御されることを特徴とする。 According to a second aspect , in the first aspect , the number of revolutions of the cooling fan is controlled by an inverter dedicated to the cooling fan.
更に、第3の発明は、第1の発明において、前記冷却ファンは、圧縮機用インバータにて回転数制御されることを特徴とする。 Furthermore, the third invention, Oite the first inventions, wherein the cooling fan is being controlled rotational speed by the compressor inverter.
また、第4の発明は、第1から第3の発明の何れかにおいて、前記冷却ファン制御手段は、圧縮機ユニット内外温度を取り込み、前記冷却ファンの回転数を制御することを特徴
とする。
In addition, a fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the cooling fan control means takes in the temperature inside and outside the compressor unit and controls the rotation speed of the cooling fan.
更に、第5の発明は、第1から第4の発明の何れかにおいて、前記冷却ファン制御手段は、圧縮機ユニット内外温度を取り込み、前記冷却ファンの回転数を制御することを特徴
とする。
Furthermore, a fifth invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the cooling fan control means takes in the temperature inside and outside the compressor unit and controls the rotation speed of the cooling fan.
本発明によれば、環境温度が変動しても、潤滑油及び吸込空気の温度を適正に保つことができるので、信頼性の高い無給油式スクリュー圧縮機を提供することができる。 According to the present invention, even if the environmental temperature fluctuates, the temperature of the lubricating oil and the intake air can be maintained appropriately, and therefore a highly reliable oil-free screw compressor can be provided.
以下、本発明の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。 Embodiments of an oil-free screw compressor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の実施形態として、タイミングギヤにより非接触かつ無給油で回転可能な雄雌一対のスクリューロータを有する圧縮機本体と、圧縮機本体から吐出される圧縮空気を冷却する空冷式冷却装置と、圧縮機本体内外の駆動部で使用される軸受及びギヤ用潤滑油を冷却する空冷式冷却装置を有し、この冷却装置用への冷却空気風量を調整するために回転数制御を可能とした冷却ファンとで構成された無給油式スクリュー圧縮機について説明する。 As an embodiment of the present invention, a compressor body having a pair of male and female screw rotors that can rotate in a non-contact and non-lubricating manner with a timing gear, an air-cooled cooling device that cools compressed air discharged from the compressor body, Cooling that has an air cooling type cooling device that cools the bearing and gear lubricating oil used in the drive part inside and outside the compressor body, and that allows the rotation speed control to adjust the amount of cooling air flow to this cooling device An oil-free screw compressor composed of a fan will be described.
具体的には、冷却ファン専用のインバータ及びこの制御部を有し、潤滑油温度、吸込縮空気温度、圧縮機ユニット内外温度、始動盤内温度のいずれかを温度センサにて検知し、冷却ファンの回転数制御を行う。また、圧縮機の容量制御に同期し、冷却ファンの回転数制御を行うことも可能とする。 Specifically, it has an inverter dedicated to the cooling fan and this control unit, and the temperature sensor detects any of the lubricating oil temperature, suction compressed air temperature, compressor unit internal / external temperature, or starter panel internal temperature, and the cooling fan Rotational speed control is performed. In addition, it is possible to control the rotational speed of the cooling fan in synchronization with the capacity control of the compressor.
図1は、本発明の単段空冷式無給油式スクリュー圧縮機の一実施形態の全体構成を示す系統図である。この図1において、無給油式スクリュー圧縮機1は、その筐体1A内に一段圧縮機本体2A、一段圧縮機本体2Bを備えている。圧縮機本体2A、2Bは、ギヤケーシング3内に取付けられている。圧縮機本体2A、2B内には、雄ロータ4及び雌ロータ5の一対のスクリューロータが備えられている。これらのロータの一方側の軸端部にはタイミングギヤ6、7が取付けられている。
FIG. 1 is a system diagram showing an overall configuration of an embodiment of a single-stage air-cooled oil-free screw compressor according to the present invention. In FIG. 1, an oil-
雄ロータ5の一方の軸端には、ピニオンギヤ9が取付けられている。このピニオンギヤ9は、駆動シャフトに連結されたブルギヤ10と噛合っている。これらのピニオンギヤ9とブルギヤ10は、ギヤケーシング3内に収納されている。ギヤケーシング3の下部は油溜め12となっている。また、ロータ及び駆動シャフトは、いずれも軸受8にて支持されている。ブルギヤ10を有する駆動シャフト軸端部に取付けられたプーリと、モータシャフト軸端部に取付けられたシーブとには、駆動ベルト11が掛け渡されている。これらの圧縮機駆動用ギヤ10及びベルト11を用いて、モータ13の出力が圧縮機本体2A、2Bへと伝達される。
A
圧縮空気の流れとしては、外気を取込み、一段圧縮機本体2Aにより圧縮された空気が、吐出配管16Aを通り、一段圧縮空気用冷却器17Aにより冷却された後、吐出配管16Bを通り二段圧縮機本体2Bにより圧縮される。二段圧縮機本体2Bにより圧縮された空気は、吐出配管18を通り、二段圧縮空気用冷却器17Bにより冷却された後、吐出配管19を通り圧縮機ユニット外に接続された配管へと供給される。吐出配管18には、逆止弁15が設けられている。
As the flow of compressed air, the outside air taken in and compressed by the first-stage compressor body 2A passes through the
潤滑油の流れとしては、ギヤケース3内の油溜め12に回収された潤滑油が、潤滑油配管21を通り、潤滑油用冷却器20により冷却された後、潤滑油配管23に接続されたオイルフィルタ22を通過後、一段圧縮機本体2A、二段圧縮機本体2Bを含む駆動部軸受8及びギヤ9,10に供給される。
As the flow of the lubricating oil, the lubricating oil collected in the
圧縮機1の筐体1Aの内部(図1の左下側)には、始動及び制御盤24を備えている。また、圧縮機1の筐体1Aの内部(図1の右上側)には冷却ファン25が設けられている。冷却ファン25は、モータ26によって回転制御される。冷却ファン25の回転により、筐体1Aに形成した吸気孔27から外気が取り込まれる。この外気は、ユニット内部を冷却したのち、圧縮空気用冷却器17A,17B及び潤滑油用冷却器20と熱交換が行われた後、筐体1Aに形成した排気孔28から排出される。
A starting and
潤滑油用冷却器20の出口側の潤滑油配管23には、潤滑油の温度を検出する第1のセンサ29が、一段圧縮機本体2A及び二段圧縮機本体2Bの吸込側には、吸込空気温度を検出する第2のセンサ30A,30Bが設けられている。これらのセンサ29,30A,30Bの検出信号は、後述する冷却ファン制御手段31に取り込まれる。
The lubricating
図2は、本発明の二段空冷式無給油式スクリュー圧縮機の一実施形態を構成する冷却ファン制御手段31の構成を示すもので、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。 FIG. 2 shows the configuration of the cooling fan control means 31 constituting one embodiment of the two-stage air-cooled oil-free screw compressor of the present invention. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same. Since it is a part, the detailed description is abbreviate | omitted.
冷却ファン制御手段31は、潤滑油の設定温度、及び吸込空気の設定温度を記憶する記憶部31Aと、第1のセンサ29からの潤滑油温度検出値が記憶部31Aに記憶した潤滑油の設定温度よりも高くなった場合に、冷却ファン25の回転数を増加させる制御信号を演算し、また、第2のセンサ30A及び30Bからの吸込空気温度検出値が記憶部31Aに記憶した吸込空気の設定温度よりも高くなった場合に、冷却ファン25の回転数を増加させる制御信号を演算する演算部31Bとを備えている。演算部31Bからの制御信号は、冷却ファン専用インバータ32に伝えられる。冷却ファン専用インバータ32は、これに基づき、冷却ファン25のモータ26に出力され、モータ26は冷却ファン25を回転数制御する。
The cooling fan control means 31 includes a
次に、上述した本発明の二段空冷式無給油式スクリュー圧縮機の一実施形態の動作を図1及び図2を用いて説明する。
潤滑油の温度は、第1のセンサ29により、また吸込空気温度は、第2のセンサ30A及び30Bにより、冷却ファン制御手段31の演算部31Bに取り込まれている。無給油式スクリュー圧縮機1の設置箇所等による周囲環境の影響により、潤滑油の温度が上昇し、記憶部31Aに記憶した潤滑油の設定温度よりも高くなった場合、冷却ファン制御手段31の演算部31Bは、冷却ファン25の回転数を増加させるように、制御信号を冷却ファン専用インバータ32を介して冷却ファン25のモータ26に出力する。これにより、冷却ファン25の回転数増加により、冷却風量が増加し、潤滑油の温度上昇が抑えられ、潤滑油を適正温度に保つことができる。
Next, the operation of one embodiment of the above-described two-stage air-cooled oil-free screw compressor of the present invention will be described with reference to FIGS.
The temperature of the lubricating oil is taken into the arithmetic unit 31B of the cooling fan control means 31 by the
また、無給油式スクリュー圧縮機1の設置箇所等による周囲環境の影響により、吸込空気の温度が上昇し、記憶部31Aに記憶した吸込空気の設定温度よりも高くなった場合、冷却ファン制御手段31の演算部31Bは、冷却ファン25の回転数を増加させるように、制御信号を、冷却ファン専用インバータ32を介して冷却ファン25のモータ26に出力する。これにより、冷却ファン25の回転数増加により、冷却風量が増加し、吸込空気の温度上昇が抑えられ、吸込空気を適正温度に保つことができる。
Further, when the temperature of the intake air rises due to the influence of the surrounding environment due to the installation location of the
なお、この実施の形態において、潤滑油の温度上昇による冷却ファン制御、及び吸込空気温度上昇による冷却ファン制御は、これらの設定値のいずれかを優先して制御される。もしくは、演算部31Bにより、予め設定した温度範囲に潤滑油及び吸込空気温度が保たれるよう制御される。 In this embodiment, the cooling fan control due to the rise in the temperature of the lubricating oil and the cooling fan control due to the rise in the intake air temperature are controlled with priority given to any of these set values. Alternatively, the control unit 31B performs control so that the lubricating oil and the intake air temperature are maintained within a preset temperature range.
上述したように、この実施の形態においては、環境温度が変動しても、潤滑油の温度を適正に保つことができ、且つ吸込空気の温度を適正に保つことで圧縮空気温度を適正に保つことができるので、無給油式スクリュー圧縮機の高い信頼性を維持することができる。 As described above, in this embodiment, even if the environmental temperature fluctuates, the temperature of the lubricating oil can be kept appropriate, and the compressed air temperature can be kept appropriate by keeping the temperature of the intake air appropriate. Therefore, the high reliability of the oil-free screw compressor can be maintained.
図3及び図4は、本発明の二段空冷式無給油式スクリュー圧縮機の他の実施形態を示すもので、図3はその全体構成を示す系統図、図4はその冷却ファン制御手段の構成を示すもので、この図3及び図4において、図1及び図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、前述した実施の形態における潤滑油の温度上昇による冷却ファン制御、及び吸込空気温度上昇による冷却ファン制御に加えて、環境温度の変動に影響される圧縮機ユニット内外、及び始動及び制御盤24の温度上昇を抑制するために、筐体1Aに筐体1A内外の温度を検出する第3のセンサ33を、始動及び制御盤24にその内部の温度を検出する第4のセンサ34を設け、これらのセンサ33,34の検出信号を、冷却ファン制御手段31に取り込み、冷却ファン制御手段31により、前述した実施の形態と同様に、検出値が設定値を超えた場合に、冷却ファン25の回転数を増加させて、圧縮機ユニット内外、及び始動及び制御盤24の温度を適正に維持させるようにしたものである。これにより、モータ及び始動盤内の機器に対する温度上昇による熱負荷を低減可能とすることができる。
3 and 4 show another embodiment of the two-stage air-cooled oil-free screw compressor of the present invention. FIG. 3 is a system diagram showing the overall configuration, and FIG. 4 is a diagram of the cooling fan control means. 3 and 4, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 denote the same parts, and detailed description thereof will be omitted.
In this embodiment, in addition to the cooling fan control due to the rise in the temperature of the lubricating oil and the cooling fan control due to the rise in the intake air temperature in the embodiment described above, the inside and outside of the compressor unit affected by the fluctuation of the environmental temperature, and the start In order to suppress the temperature rise of the
また、図1のアンローダ、自動停止機能付きの圧縮機もしくはインバータ制御圧縮機における吐出圧縮空気の容量制御と冷却ファンの回転数制御を同期させることで、上述した潤滑油温度、吐出圧縮空気温度、圧縮機ユニット内及び始動盤内温度を適正温度に保つ構成とすることも可能である。この際、容量制御による圧縮機停止時において、ユニット内温度を確認の上、冷却ファン25をインバータ最低周波数における回転もしくは停止する構成も可能である。
Further, by synchronizing the volume control of the discharge compressed air and the rotation speed control of the cooling fan in the unloader, compressor with an automatic stop function or inverter control compressor of FIG. 1, the above-described lubricating oil temperature, discharge compressed air temperature, It is also possible to adopt a configuration in which the temperatures in the compressor unit and the start panel are maintained at appropriate temperatures. At this time, when the compressor is stopped by the capacity control, the cooling
また、上述した実施の形態においては、冷却ファン25を、冷却ファン専用インバータ32で回転数制御するようにしたが、圧縮機用インバータにて回転数制御することも可能である。
In the above-described embodiment, the rotation speed of the cooling
1 無給油式スクリュー圧縮機
2A 一段圧縮機本体
2B 二段圧縮機本体
3 ギヤケーシング
4 雄ロータ
5 雌ロータ
13 モータ
17A 一段圧縮空気用冷却器
17B 一段圧縮空気用冷却器
18 吐出配管
19 吐出配管
20 潤滑油用冷却器
21 潤滑油用配管
23 潤滑油用配管
24 始動及び制御盤
25 冷却ファン
26 モータ
27 吸気孔
28 排気孔
29 第1のセンサ
30A 第2のセンサ
30B 第2のセンサ
31 冷却ファン制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (5)
吸込空気温度を検出する第2のセンサと、
吸込空気の設定温度を記憶する記憶部と、
前記第2のセンサからの吸込空気温度検出値が前記記憶部に記憶した吸込空気の設定温度よりも高くなった場合に、前記冷却ファンの回転数を増加させる制御信号を出力する冷却ファン制御手段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。 A compressor body having a screw rotor that rotates and compresses in a non-contact and oil-free manner, an air-cooled cooler for compressed air, and a cooling fan that supplies cooling air in the compressor body and to the air-cooled cooler ,
A second sensor for detecting the intake air temperature;
A storage unit for storing the set temperature of the intake air;
Cooling fan control means for outputting a control signal for increasing the number of rotations of the cooling fan when the detected value of the intake air temperature from the second sensor becomes higher than the set temperature of the intake air stored in the storage unit An oil-free screw compressor characterized by comprising:
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