JP5997670B2 - 油冷式空気圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、油冷式空気圧縮機に関する。

油冷式空気圧縮機では、圧縮機本体の潤滑のために、圧縮機本体で圧縮される空気中に潤滑油を混入させている。圧縮機本体から吐出された圧縮空気は油分離回収器に送られ、圧縮空気と潤滑油に分離される。油冷式空気圧縮機において、ロータ室への注油温度を４５℃〜５５℃とし、吐出温度を油分離回収器内でドレン水の析出する温度（露点以下の温度）まで低下させることが、吐出空気量の増加等による性能向上の手段として知られている。しかし、油分離回収器内で析出したドレン水は、潤滑油の劣化の原因となるので、油分離回収器内に蓄積されたドレン水を排出する作業（ドレン抜き作業）が必要となる。

現状の油冷式空気圧縮機では、油分離回収器内の温度を意図的に露点以上の温度（例えば８０℃程度）に調節し、水分を蒸発させることで油分離回収器内のドレン水蓄積を防止している。例えば、特許文献１には、圧縮機本体のロータ室の吐出口側に油冷却器を介さない潤滑油を供給することで、吐出温度を油分離回収器内が露点以上となる温度とすることが開示されている。また、特許文献２には、油冷却器を通る潤滑油の油冷却器を介さない潤滑油に対する流量比の制御によって圧縮機本体へ供給する潤滑油の温度を調整し、それによって油分離回収器内が露点以上となるように吐出温度を調節することが開示されている。

しかし、特許文献１では油分離回収器内でドレン水が析出する程度の温度よりも吐出温度を低温とすることは考慮されていない。また、特許文献２では、油分離回収器の温度を高温に保つ必要があり、吐出温度を低下させることは困難である。さらに、特許文献２では、油冷式空気圧縮機の運転中に潤滑油を高温としているため、潤滑油の劣化につながる。以上のように、特許文献１，２に開示されたものを含め、従来の油冷式空気圧縮機には、更なる性能向上の余地がある。

特開平７−３５０６７号公報 特開２０１２−１１２２６８号公報

本発明は、吐出空気量、省エネルギ性、潤滑油の劣化防止等の油冷式空気圧縮機の性能向上を課題とする。

本発明は、吸引した空気を圧縮して吐出する油冷式の圧縮機本体と、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気から潤滑油を分離して回収する油分離回収器と、前記油分離回収器と前記圧縮機本体の吸込側とを接続する給油流路と、前記給油流路に設けられ、前記空気が空気圧縮時に前記圧縮機本体内で露点以下となる給油温度に前記潤滑油を冷却する油冷却器と、空気圧縮時に前記圧縮機本体内で凝縮させた液相の水分を前記圧縮機本体外で前記潤滑油と分離する重力式液体槽とを備える、油冷式空気圧縮機を提供する。これにより、前記圧縮機本体から吐出される圧縮空気の温度（以下、吐出温度という場合がある。）を露点以下とすることができる。

圧縮機本体の吐出温度を露点以下とすることにより、吐出空気量の増加等による性能向上を図ることができ、省エネルギ性が向上する。また、吐出温度は露点以下であって高温としないので、潤滑油の温度劣化すなわち品質劣化を防止できる。

重力式液体槽を設けることで、吐出温度を露点以下としたことにより生じる圧縮空気内の水分が潤滑油に混ざるのを確実に防止でき、潤滑油内への水分の混在による潤滑油の品質劣化を回避できる。

前記重力式液体槽は、前記給油流路に設けることができる。

この構成により、ポンプを用いることなく、潤滑油を重力式液体槽に流入させることができる。

前記油分離回収器側から前記油冷却器を迂回して前記給油流路に合流するバイパス流路を備え、前記重力式液体槽は、前記バイパス流路に設けられてもよい。

この構成により、ポンプを用いることなく、潤滑油を重力式液体槽に流入させることができる。また、いずれも潤滑油の流れに対する圧力損失である油冷却器と重力式液体槽は異なる流路に設けられて並列的に配置されるので、油分離回収器から圧縮機本体までの流路全体として潤滑油の流動抵抗を低減できる。

前記潤滑油は疎水性を有すことが好ましい。

疎水性の潤滑油を使用することで、重力式液体槽において潤滑油から水分をより容易かつ確実に分離できる。

前記潤滑油の比重が０．９５以下であることが好ましい。

水より低比重の潤滑油、つまり水と比重差のある潤滑油を使用することで、重力式液体槽において潤滑油から水分をより容易かつ確実に分離できる。

前記油分離回収器の内部に、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気により油面に対して衝撃を付与する衝撃付与部を設けてもよい。

油分離回収器の油面に対して衝撃を付与することにより油溜まり内での油水分離を促進させることができる。

圧縮機本体の吐出温度を露点以下とすることにより、吐出空気量の増加等による性能向上を図ることができ、省エネルギ性が向上する。また、吐出温度は露点以下であって高温としないので、潤滑油の温度劣化すなわち品質劣化を防止できる。

また、重力式液体槽を設けることで、吐出温度を露点以下としたことにより生じる圧縮空気内の水分が潤滑油に混ざるのを確実に防止でき、潤滑油内への水分の混在による潤滑油の品質劣化を回避できる。

本発明の第１実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ重力式液体槽の一例を示す図。 本発明の第２実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 本発明の第３実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 本発明の第４実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 本発明の第５実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 本発明の第６実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 本発明の第７実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 本発明の第８実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 本発明の第９実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 本発明の第１０実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 本発明の第１１実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 本発明の第１２実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 本発明の第１３実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 本発明の第１４実施形態に係る油冷式空気圧縮機の全体構成を示す模式図。 圧縮機本体の模式的な部分断面図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ衝撃付与部の一例を示す図。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る油冷式空気圧縮機１を示す。油冷式空気圧縮機１は、油冷式のスクリュー圧縮機である圧縮機本体２、油分離回収器３、油冷却器４、及び重力式液体槽５を備える。

図１６を併せて参照すると、圧縮機本体２は、ロータ室２ａに収容された雌雄一対のロータ２ｂ，２ｂ（図示しない駆動装置により回転駆動される）を備える。また、ロータ室２ａと連通する吸込口２ｃと吐出口２ｄとが設けられている。

圧縮機本体２の吐出口２ｄは吐出流路６を介して油分離回収器３に接続されている。

油分離回収器３の下部の油溜りは第１の給油流路７を介して圧縮機本体２の吸込口２ｃに接続されている。図１６において符号Ｐ２で第１の給油流路７の吸込口２ｃの接続位置、つまり給油位置を概念的に示す。第１の給油流路７に油冷却器４が設けられている。潤滑油から水分を分離するための重力式液体槽５は、第１の給油流路７に設けられている。具体的には、重力式液体槽５は第１の給油流路７の油冷却器４よりも上流側に設けられている。図２（ａ）及び（ｂ）に例示するように、重力式液体槽５は比重の違いにより潤滑油から水を分離する液体槽である。なお、第１の給油流路７の油冷却器４よりも下流側に重力式液体槽５を設けてもよい。

圧縮機本体２のロータ室２ａ内では、ロータ２ｂ，２ｂの歯溝とロータ室２ａの内壁で形成される空間がロータ２ｂ，２ｂの回転に伴って移動しつつ容積が減少し、それによって吸込口２ｃから吸引された空気が圧縮されて吐出口２ｄから吐出される。吐出口２ｄから吐出された圧縮空気は吐出流路６を通って油分離回収器３に流入する。油分離回収器３では、圧縮空気から潤滑油が分離され下部の油溜りに一時的に溜められる。潤滑油が分離された圧縮空気は油分離回収器３の出口３ａから図示しない下流側へ送られる。

油分離回収器３の油溜りに溜められた潤滑油は、油分離回収器３と圧縮機本体２（吸込口２ｃ）との差圧により第１の給油流路７を通って圧縮機本体２（図１６の給油位置Ｐ１）へ流れる。第１の給油流路７を通って圧縮機本体２へ流れる潤滑油は、油冷却器４を通過する際に冷却される。

油冷却器４は、吸込口２ｃから吸引された空気が圧縮機本体２内で露点以下となる温度に潤滑油を冷却する。言い換えると、油冷却器４は、圧縮機本体２の吐出口２ｄから吐出される圧縮空気の温度（吐出温度）が露点（水の凝縮温度）以下となる給油温度となるように、第１の給油流路７により圧縮機本体２へ給油される潤滑油を冷却する。吸込口２ｃから吸引された空気が圧縮機本体２内で露点以下となり、圧縮機本体２内で圧縮空気内の水分が凝縮することにより、吐出空気量の増加等による性能向上を図ることができ、省エネルギ性が向上する。また、吐出温度は露点以下であって高温としないので、潤滑油の温度劣化すなわち品質劣化を防止できる。油冷却器４の冷却能力は、圧縮機本体２の諸元等に応じて吐出温度が露点以下となるように設定される。

吐出温度を露点以下としたことで、圧縮機本体２の吐出口２ｄから吐出される圧縮空気内には凝縮した水分（液相の水分）が含まれる。潤滑油内に混在する水分は潤滑油劣化の原因となる。しかし、第１の給油流路７に重力式液体槽５が設けられているので、油分離回収器３から圧縮機本体２へ流れる潤滑油から水分が分離される。つまり、重力式液体槽５を設けることで、吐出温度を露点以下としたことにより生じる圧縮空気内の水分が潤滑油に混ざるのを確実に防止でき、潤滑油内への水分の混在による潤滑油の品質劣化を回避できる。また、第１の給油流路７に重力式液体槽５を設けることで、ポンプによる圧送を要することなく、重力式液体槽５に潤滑油を流入させることができる。

以上のように、実施形態の油冷式空気圧縮機では、圧縮機本体２の吐出温度を露点以下とすることで性能向上と潤滑油の温度劣化防止を実現しつつ、圧縮機本体２の吐出温度を露点以下としたことによる潤滑油中の水分混在とそれに起因する潤滑油劣化とを、重力式液体槽５を設けることで防止している。また、圧縮空気は、圧縮機本体２の吐出口２ｄから吐出された時点ですでに露点以下となっているので、圧縮空気の流れにおいて下流側となる位置に、圧縮空気冷却器ないしは圧縮空気ドライヤを設置する際には、その冷却能力をより小さいものとすることができる。

重力式液体槽５において潤滑油から水分をより容易かつ確実に分離するためには、潤滑油は疎水性を有することが好ましい。また、水より低比重の潤滑油、つまり水と比重差のある潤滑油を使用することで、重力式油水分離装置である重力式液体槽５において潤滑油から水分をより容易かつ確実に分離できる。例えば、潤滑油の比重が０．９５以下であることが好ましい。

（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係る油冷式空気圧縮機１を示す。油冷却器４は、吸込口２ｃから吸引された空気が圧縮機本体２内で露点以下となる温度に潤滑油を冷却する。言い換えると、油冷却器４は、圧縮機本体２の吐出温度が露点以下となる給油温度となるように、第１の給油流路７により圧縮機本体２へ給油される潤滑油を冷却する。

本実施形態では、第１の給油流路７とは別に、油分離回収器３の油溜りと圧縮機本体２の吸込み側を接続する第２の給油流路８が設けられている。本実施形態の第２の給油流路８の圧縮機本体２への給油位置は、図１６の符号Ｐ１に示すように吸込口２ｃである。第２の給油流路８に油水分離装置として重力式液体槽５が設けられている。第２の給油流路８を設けて吸込口２ｃに給油することで圧縮機本体２への吸込空気を冷却でき、それによって吐出空気量の増加等による性能向上を図ることができる。

第２実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図４は本発明の第３実施形態に係る油冷式空気圧縮機１を示す。油冷却器４は、吸込口２ｃから吸引された空気が圧縮機本体２内で露点以下となる温度に潤滑油を冷却する。言い換えると、油冷却器４は、圧縮機本体２の吐出温度が露点以下となる給油温度となるように、第１の給油流路７により圧縮機本体２へ給油される潤滑油を冷却する。

本実施形態では、第１の給油流路７とは別に、油分離回収器３の油溜りと圧縮機本体２の吸込み側を接続する第２の給油流路８が設けられている。本実施形態の第２の給油流路８の圧縮機本体２への給油位置は、図１６の符号Ｐ３で示すようにロータ室２ａの吸込口２ｃの直後の空間部（閉じ込み直後）に設定されている。第２の給油流路８に重力式液体槽５が設けられている。第２の給油流路８を設けて圧縮機本体２の閉じ込み直後に給油することで、圧縮開始時の空気を冷却でき、それによって吐出空気量の増加等による性能向上を図ることができる。

第３実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

（第４実施形態）
図５は本発明の第４実施形態に係る油冷式空気圧縮機１を示す。油冷却器４は、吸込口２ｃから吸引された空気が圧縮機本体２内で露点以下となる温度に潤滑油を冷却する。言い換えると、油冷却器４は、圧縮機本体２の吐出温度が露点以下となる給油温度となるように、第１の給油流路７により圧縮機本体２へ給油される潤滑油を冷却する。

本実施形態では、第１の給油流路７とは別に、油分離回収器３の油溜りと圧縮機本体２の吸込み側を接続する第２の給油流路８が設けられている。本実施形態の第２の給油流路８の圧縮機本体２への給油位置は、図１６の符号Ｐ２で示すように圧縮過程にあるロータ室２ａにおけるロータ２ｂ，２ｂに給油するように設定されている。第２の給油流路８に重力式液体槽５が設けられている。第２の給油流路８を設けてロータ２ｂ，２ｂに給油することで、圧縮により加熱された空気を冷却でき、それによって吐出空気量の増加等による性能向上を図ることができる。

第４実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

（第５実施形態）
図６は本発明の第５実施形態に係る油冷式空気圧縮機１を示す。油冷却器４は、吸込口２ｃから吸引された空気が圧縮機本体２内で露点以下となる温度に潤滑油を冷却する。言い換えると、油冷却器４は、圧縮機本体２の吐出温度が露点以下となる給油温度となるように、第１の給油流路７により圧縮機本体２へ給油される潤滑油を冷却する。

本実施形態では、第１の給油流路７とは別に、油分離回収器３の油溜りと圧縮機本体２の吸込み側を接続する第２の給油流路８が設けられている。本実施形態の第２の給油流路８の圧縮機本体２への給油位置は、図１６の符号Ｐ４で示すようにロータ室２ａの吐出口２ｄの直前の空間部（吐出直前）に設定されている。第２の給油流路８には潤滑油を圧送するためのポンプ１０が設けられている。また、第２の給油流路８にはポンプ１０より下流側に重力式液体槽５が設けられている。第２の給油流路８を設けて圧縮機本体２の吐出直前に給油することで、圧縮機本体２の吐出口２ｄからの吐出後の圧縮空気を冷却できる。

第５実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

（第６実施形態）
図７は本発明の第６実施形態に係る油冷式空気圧縮機１を示す。油冷却器４は、吸込口２ｃから吸引された空気が圧縮機本体２内で露点以下となる温度に潤滑油を冷却する。言い換えると、油冷却器４は、圧縮機本体２の吐出温度が露点以下となる給油温度となるように、第１の給油流路７により圧縮機本体２へ給油される潤滑油を冷却する。

本実施形態では、第１の給油流路７とは別に、油分離回収器３の油溜りと圧縮機本体２の吐出口２ｄの直後の流路とを接続する戻し流路９が設けられている。戻し流路９の吐出口２ｄの直後の流路に対する合流位置を、図１６において符号Ｐ５で概念的に示す。戻し流路９には油分離回収器３から合流位置Ｐ５に向けて潤滑油を圧送するポンプ１１が設けられている。また、戻し流路９にはポンプ１１よりも下流側に重力式液体槽５が設けられている。戻し流路９を設けて吐出口２ｄの直後の流路に給油することで、圧縮機本体２の吐出口２ｄからの吐出後の圧縮空気を冷却できる。

第６実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

（第７実施形態）
図８は本発明の第７実施形態に係る油冷式空気圧縮機１を示す。油冷却器４は、吸込口２ｃから吸引された空気が圧縮機本体２内で露点以下となる温度に潤滑油を冷却する。言い換えると、油冷却器４は、圧縮機本体２の吐出温度が露点以下となる給油温度となるように、第１の給油流路７により圧縮機本体２へ給油される潤滑油を冷却する。

本実施形態では、油分離回収器３の油溜りと油冷却器４の下流側の第１の給油流路７とを油冷却器４を迂回して接続するバイパス流路１２が設けられている。バイパス流路１２に重力式液体槽５が設けられている。油分離回収器３と圧縮機本体２（吸込口２ｃ）との差圧により、潤滑油がバイパス流路１２を通って油分離回収器３から第１の給油流路７との合流点へ流れる。つまり、ポンプを用いることなく、潤滑油を重力式液体槽５に流入させることができる。また、いずれも潤滑油の流れに対する圧力損失である油冷却器４と重力式液体槽５は異なる流路（前者が第１の給油流路７で後者がバイパス流路１２）に設けられて並列的に配置されるので、油分離回収器３から圧縮機本体２までの流路全体として潤滑油の流動抵抗を低減できる。

第７実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

（第８実施形態）
図９は本発明の第８実施形態に係る油冷式空気圧縮機１を示す。油冷却器４は、吸込口２ｃから吸引された空気が圧縮機本体２内で露点以下となる温度に潤滑油を冷却する。言い換えると、油冷却器４は、圧縮機本体２の吐出温度が露点以下となる給油温度となるように、第１の給油流路７により圧縮機本体２へ給油される潤滑油を冷却する。

本実施形態では、第１の給油流路７の油冷却器４よりも上流側から分岐して油冷却器４よりも下流側で第１の給油流路７に合流するバイパス流路１２が設けられている。油分離回収器３と圧縮機本体２との差圧により、潤滑油がバイパス流路１２を通って油冷却器４を迂回して流れる。つまり、ポンプを用いることなく、潤滑油を重力式液体槽５に流入させることができる。第７実施形態と同様に、油冷却器４と重力式液体槽５を異なる流路に並列的に配置したことで、油分離回収器３から圧縮機本体２までの流路全体として潤滑油の流動抵抗を低減できる。

第８実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

（第９実施形態）
図１０に示す本発明の第９実施形態に係る油冷式空気圧縮機１は、第８実施形態と同じく、第１の給油流路７の油冷却器４よりも上流側から分岐して油冷却器４よりも下流側で第１の給油流路７に合流するバイパス流路１２を備える。バイパス流路１２には重力式液体槽５の前後（重力式液体槽５の上流側直前と下流側直後）にバイパス流路１２を通る潤滑油の流れを遮断できる開閉弁１３Ａ，１３Ｂが設けられている。これらの開閉弁１３Ａ，１３Ｂは、手動であっても電磁弁であってもよい。開閉弁１３Ａ，１３Ｂは、通常時は開弁状態で維持されている。開閉弁１３Ａ，１３Ｂを閉弁すると重力式液体槽５をバイパス流路１２から切り離すことできる。開閉弁１３Ａ，１３Ｂを一時的に閉弁することで、油冷式空気圧縮機１の運転中であっても重力式液体槽５のメンテナンスが可能である。

第９実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

図３から図８並びに図１１から図１４において二点鎖線で示すように、第２から第７実施形態並びに第１０から第１３実施形態についても、重力式液体槽５の前後に本実施形態と同様の開閉弁１３Ａ，１３Ｂを設けてもよい。

（第１０実施形態）
図１１は本発明の第１０実施形態に係る油冷式空気圧縮機１を示す。油冷却器４は、吸込口２ｃから吸引された空気が圧縮機本体２内で露点以下となる温度に潤滑油を冷却する。言い換えると、油冷却器４は、圧縮機本体２の吐出温度が露点以下となる給油温度となるように、第１の給油流路７により圧縮機本体２へ給油される潤滑油を冷却する。

本実施形態では、油分離回収器３の油溜りからポンプ１４を介して油分離回収器３に戻る循環流路１５が設けられている。循環流路１５のポンプ１４より下流側に重力式液体槽５が設けられている。第１の給油流路７とは別系統の循環流路１５に重力式液体槽５を設けることで、重力式液体槽５を設けることよって第１の給油流路７に圧力損失が生じるのを回避できる。

第１０実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

（第１１実施形態）
図１２に本発明の第１１実施形態に係る油冷式空気圧縮機１は、圧縮機本体２から吐出される圧縮空気の温度である吐出温度が露点以下となるように圧縮機本体への給油温度を調節する機構（給油温度調節機構）を備えている。この点は後述する第１２及び第１３実施形態も同様である。

第１の給油流路７とは別に、油分離回収器３の油溜りと圧縮機本体２の吸込み側（例えば、図１６の符号Ｐ３）を接続する第２の給油流路８が設けられている。この第２の給油流路８に重力式液体槽５が設けられている。

第１の給油流路７には油冷却器４より上流側に温度調節弁として機能する三方弁１６が設けられている。この三方弁１６でバイパス給油流路１７が第１の給油流路７から分岐している。バイパス給油流路１７は圧縮機本体２の吸込み側（例えば、図１６の符号Ｐ３）に接続されている。

三方弁１６は、油分離回収器３の油溜りを第１の給油流路７を介し、油冷却器４を通って圧縮機本体２に連通させる状態（第１の状態）と、油分離回収器３の油溜りを油冷却器４を迂回するバイパス給油流路１７を介して圧縮機本体２に連通させる状態（第２の状態）とに切り換え可能である。

圧縮機本体２の吐出口２ｄから吐出される圧縮空気の温度である吐出温度を直接又は間接的に測定する温度センサ１８が設けられている。本実施形態では、温度センサ１８は油分離回収器３に設けられ、油分離回収器３の温度を測定することで、吐出温度を間接的に測定する。しかし、温度センサ１８を吐出口２ｄ又はその近傍に配置し、吐出温度を直接測定してもよい。また、油分離回収器３以外の箇所に温度センサ１８を配置することで、吐出温度を間接的に測定してもよい。

コントローラ１９は、圧縮機本体２の吐出口２ｄから吐出される圧縮空気の温度である吐出温度が露点以下なるように、温度センサ１８の検出温度に応じて三方弁１６を制御する。具体的には、コントローラ１９は、温度センサ１８により測定された温度に基づいて、吐出温度が露点以上であると判断すれば、三方弁１６を第１の状態とする。この第１の状態では、油分離回収器３からの潤滑油（第２の給油流路８を通る流量は除く）は、油冷却器４を通過して第１の給油流路７を通って圧縮機本体２に供給される。一方、コントローラ１９は、温度センサ１８により測定された温度に基づいて、吐出温度が露点未満であると判断すれば、三方弁１６を第２の状態とする。この第２の状態では、油分離回収器３からの潤滑油（第２の給油流路８を通る流量は除く）は、油冷却器４を通過することなくバイパス給油流路１７を通って圧縮機本体２に供給される。

三方弁１６が第１の状態になるときに圧縮機本体２に供給される潤滑油（油冷却器４で冷却される）は、三方弁１６が第２の状態になるときに圧縮機本体２に供給される潤滑油（油冷却器４で冷却されない）よりも低温である。よって、コントローラ１９が温度センサ１８の検出温度に応じて三方弁１６を切り換えることで圧縮機本体２に供給される潤滑油の温度を調整し、それによって吐出温度を露点以下に保つことができる。なお、コントローラ１９は、圧縮空気の温度が露点よりもわずかに高い第１の設定温度となったときに三方弁１６を第２の状態から第１の状態に切り換え、圧縮空気の温度が露点よりもわずかに低い第２の設定温度となったとき三方弁１６を第１の状態から第２の状態に切り換えてもよい。

第１１実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

なお、図２を除く図１から図１１、及び図１５において二点鎖線で示すように、第１から第１０実施形態、及び第１４実施形態についても本実施形態と同様の三方弁１６とバイパス給油流路１７を設けてもよい。この場合、圧縮機本体２の吐出口２ｄから吐出される圧縮空気の温度である吐出温度を直接又は間接的に測定する温度センサに応じてコントローラ（これらの図面には図示せず）が三方弁１６を切り換えることで、圧縮機本体２の吐出温度が露点以下となるように圧縮機本体２への給油温度を調節できる。

（第１２実施形態）
図１３は本発明の第１２実施形態に係る油冷式空気圧縮機１を示す。

第１の給油流路７とは別に、油分離回収器３の油溜りと圧縮機本体２の吸込み側（例えば、図１６の符号Ｐ３）を接続する第２の給油流路８が設けられている。この第２の給油流路８に重力式液体槽５が設けられている。

第１の給油流路７には、油冷却器４より上流側に開閉を電気的に制御可能な開閉弁としての電磁弁２１が設けられている。

圧縮機本体２の吐出口２ｄから吐出される圧縮空気の温度である吐出温度を直接又は間接的に測定する温度センサ１８が油分離回収器３に設けられている。温度センサ１８の配置位置と検出する温度が限定されない点は、第１１実施形態において説明した通りである。

コントローラ１９は、吐出温度が露点以下となるように、温度センサ１８の検出温度に応じて電磁弁２１を制御する。具体的には、コントローラ１９は、温度センサ１８により測定された温度に基づいて吐出温度が露点以上であると判断すれば、電磁弁２１を開弁状態とする。電磁弁２１が開弁状態であると、油分離回収器３からの潤滑油は、すべて油冷却器４を通過して第１の給油流路７を通って圧縮機本体２に供給される。一方、コントローラ１９は、温度センサ１８により測定された温度に基づいて吐出温度が露点未満であると判断すれば、電磁弁２１を閉弁状態とする。電磁弁２１が閉弁状態であると、油分離回収器３から潤滑油は、すべて油冷却器４を通過することなく第２の給油流路８を通って圧縮機本体２に供給される。

電磁弁２１が開弁状態になるときに圧縮機本体２に供給される潤滑油（油冷却器４で冷却される）は、電磁弁２１が閉弁状態になるときに圧縮機本体２に供給される潤滑油（油冷却器４で冷却されない）よりも低温である。よって、コントローラ１９が温度センサ１８の検出温度に応じて電磁弁２１の開閉状態を切り換えることで圧縮機本体２に供給される潤滑油の温度を調整し、それによって吐出温度を露点以下に保つことができる。なお、コントローラ１９は、圧縮空気の温度が露点よりもわずかに高い第１の設定温度となったときに電磁弁２１を閉弁状態から開弁状態に切り換え、圧縮空気の温度が露点よりもわずかに低い第２の設定温度となったときに電磁弁２１を開弁状態から閉弁状態に切り換えてもよい。

なお、図１３において破線で示すように、第２の給油流路８に電磁弁２１と同様の別の電磁弁２１’を設けてもよい。この場合、コントローラ１９は電磁弁２１の開閉状態とは逆に電磁弁２１’の開閉状態を切り換える。

また、図３から図６、並びに図８から図１０に示すように、第２から第５実施形態並びに第７から第９実施形態についても本実施形態と同様の電磁弁２１を第１の給油流路７の油冷却器４よりも上流側に設けてもよい。これらの構成のうち、第２から第５実施形態（図３から図６）については、電磁弁２１の開閉状態に応じて、油分離回収器３からの潤滑油が第１の給油流路７（油冷却器４を通る）又は第２の給油流路８（油冷却器４を通らない）を通って圧縮機本体２に供給される。また、第７から第９実施形態（図８から図１０）については、電磁弁２１の開閉状態に応じて、油分離回収器３からの潤滑油が第１の給油流路７（油冷却器４を通る）又はバイパス流路１２（油冷却器４を通らない）を通って圧縮機本体２に供給される。

第１２実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

（第１３実施形態）
図１４は本発明の第１３実施形態に係る油冷式空気圧縮機１を示す。

本実施形態では、第１の給油流路７の油冷却器４よりも上流側から分岐して油冷却器４よりも下流側で第１の給油流路７に合流するバイパス流路１２が設けられている。バイパス流路１２に重力式液体槽５が設けられている。

第１の給油流路７には油冷却器４よりも上流側であるバイパス流路１２の分岐位置に三方弁２２が設けられている。三方弁２２は、油分離回収器３の油溜りを油冷却器４を通って圧縮機本体２に連通させる状態（第１の状態）と、油分離回収器３の油溜りを油冷却器４を迂回してバイパス流路１２を介して圧縮機本体２に連通させる状態（第２の状態）とに切り換え可能である。

圧縮機本体２の吐出口２ｄから吐出される圧縮空気の温度である吐出温度を直接又は間接的に測定する温度センサ１８が油分離回収器３に設けられている。温度センサ１８の配置位置と検出する温度が限定されない点は、第１１実施形態において説明した通りである。

コントローラ１９は、吐出温度が露点以下なるように、温度センサ１８の検出温度に応じて三方弁２２を制御する。具体的には、コントローラ１９は、温度センサ１８により測定された温度に基づいて圧縮空気の温度が露点以上であると判断すれば、三方弁２２を第１の状態とする。この第１の状態では、油分離回収器３からの潤滑油は、すべて油冷却器４を通過して第１の給油流路７を通って圧縮機本体２に供給される。一方、コントローラ１９は、温度センサ１８により測定された温度に基づいて吐出温度が露点未満であると判断すれば、三方弁２２を第２の状態とする。この第２の状態では、油分離回収器３からの潤滑油は、すべて油冷却器４を通過することなくバイパス流路１２を通って圧縮機本体２に供給される。

三方弁２２が第１の状態になるときに圧縮機本体２に供給される潤滑油（油冷却器４で冷却される）は、三方弁２２が第１の状態になるときに圧縮機本体２に供給される潤滑油（油冷却器４で冷却されない）よりも低温である。よって、コントローラ１９が温度センサ１８の検出温度に応じて三方弁２２を切り換えることで圧縮機本体２に供給される潤滑油の温度を調整し、それによって吐出温度を露点以下に保つことができる。なお、コントローラ１９は、圧縮空気の温度が露点よりもわずかに高い第１の設定温度となったとき三方弁２２を第２の状態から第１の状態に切り換え、圧縮空気の温度が露点よりもわずかに低い第２の設定温度となったとき三方弁２２を第１の状態から第２の状態に切り換えてもよい。

第１３実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

（第１４実施形態）
図１５は本発明の第１４実施形態に係る油冷式空気圧縮機１を示す。油冷却器４は、吸込口２ｃから吸引された空気が圧縮機本体２内で露点以下となる温度に潤滑油を冷却する。言い換えると、油冷却器４は、圧縮機本体２の吐出温度が露点以下となる給油温度となるように、第１の給油流路７により圧縮機本体２へ給油される潤滑油を冷却する。潤滑油から水分を分離するための重力式液体槽５は、油分離回収器３内に設けられている。具体的には、油分離回収器３内の下部にパンチングメタルやメッシュのような多孔状の仕切りで仕切られた液体槽を設けることで重力式液体槽５を構成している。油分離回収器３内に重力式液体槽５を設けることで、油分離回収器３と重力式液体槽５とをそれぞれ別個に設ける場合と比較して、油冷式空気圧縮機１の設置投影面積の増加の回避できる。

第１４実施形態のその他構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

なお、上述の実施形態の説明では説明を省略しているが、圧縮機本体２から吐出される圧縮空気の温度が露点以上であるか否かの判断に必要な露点の求め方については、特に限定されない。例えば、吐出直前あるいは直後における圧縮空気の圧力測定値及び温度測定値から求めても良く、油分離回収器内の圧縮空気の圧力測定値及び油分離回収器内の圧縮空気あるいは油の温度測定値から求めても良い。後者の場合、吐出口２ｄから油分離回収器までの圧損が実質的に無視できないときは、露点の算出に必要な圧力の値は油分離回収器内の圧力測定値に上記圧損を考慮して求めることができる。また、後者の場合、吐出口２ｄから油分離回収器までに生じる温度降下を踏まえ、露点の算出に必要な温度は、油分離回収器内の圧縮空気あるいは油の温度測定値に吐出後の放熱量（吐出流路を構成する配管類と油分離回収器からの放熱量）を考慮して求めることができる。

また、上述の実施形態の説明では説明を省略しているが、油分離回収器の底面に配管を接続する場合、油分離回収器の底部を球面状に形成して最下部に配管を接続することが望ましい。こうすることで水の混入の多い油を抜き出すことができる。

また、上述の実施形態を説明する模式図においては、ロータ２ｂ，２ｂを支持する軸受や、その軸受に対して油を供給する軸受給油ラインのような周知の構造は図示を省略されている。

なお、本発明の油冷式空気圧縮機１は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

第１から第１４実施形態において、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示すように、油分離回収器３の内部に、圧縮機本体２から吐出された圧縮空気により油面に対して衝撃を付与する衝撃付与部２６を設けてもよい。衝撃付与部２６は吐出流路６に接続されている。衝撃付与部２６は、図１７（ａ）に示すように、先端が油面の上方に位置するように配置してもよいし、図１７（ｂ）に示すように、先端が油溜まりの中に位置するように配置してもよい。この構成によれば、油分離回収器３の油面に対して衝撃を付与することにより油溜まり内での油水分離を促進させることができる。また、給油流路および油分離回収器内にそれぞれ重力式液体槽を設けてもよく、バイパス流路および油分離回収器内にそれぞれ重力式液体槽を設けてもよい。この構成によれば、油水分離能力を高めることができる。

１ 油冷式空気圧縮機
２ 圧縮機本体
２ａ ロータ室
２ｂ ロータ
２ｃ 吸込口
２ｄ 吐出口
３ 油分離回収器
３ａ 出口
４ 油冷却器
５ 重力式液体槽
６ 吐出流路
７ 第１の給油流路
８ 第２の給油流路
９ 戻し流路
１０，１１，１４ ポンプ
１２ バイパス流路
１３Ａ，１３Ｂ 開閉弁
１５ 循環流路
１６，２２ 三方弁
１７ バイパス給油流路
１８ 温度センサ
１９ コントローラ
２１，２１’ 電磁弁
２６ 衝撃付与部

Claims (6)

1. 吸引した空気を圧縮して吐出する油冷式の圧縮機本体と、
   前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気から潤滑油を分離して回収する油分離回収器と、
   前記油分離回収器と前記圧縮機本体の吸込側とを接続する給油流路と、
   前記給油流路に設けられ、前記空気が空気圧縮時に前記圧縮機本体内で露点以下となる給油温度に前記潤滑油を冷却する油冷却器と、
   空気圧縮時に前記圧縮機本体内で凝縮させた液相の水分を前記圧縮機本体外で前記潤滑油と分離する重力式液体槽と
   を備える、油冷式空気圧縮機。
2. 前記重力式液体槽は、前記給油流路に設けられている、請求項１に記載の油冷式空気圧縮機。
3. 前記油分離回収器側から前記油冷却器を迂回して前記給油流路に合流するバイパス流路を備え、
   前記重力式液体槽は、前記バイパス流路に設けられている、請求項１に記載の油冷式空気圧縮機。
4. 前記潤滑油は疎水性を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の油冷式空気圧縮機。
5. 前記潤滑油の比重が０．９５以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の油冷式空気圧縮機。
6. 前記油分離回収器の内部に、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気により油面に対して衝撃を付与する衝撃付与部が設けられている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の油冷式空気圧縮機。

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