JP6216204B2 - 給油式圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、油分離装置及び放気経路を備えた給油式圧縮機に係り、特に、油分離装置内部の圧縮空気を放出する時に発生する油のフォーミング（泡立ち）を抑制するようにした給油式圧縮機に関する。

圧縮機空気の冷却、圧縮作動室内のシール性及び圧縮機等の潤滑を主な目的として、圧縮空気の生成に油を用いる給油式圧縮機が知られている。

給油式圧縮機の圧縮機本体内部で所定の圧力まで圧縮された圧縮空気は、潤滑油と混合された状態で吐出され、油分離装置を構成するオイルタンク内の油分離機構（１次分離）と、オイルセパレータ（２次分離）により潤滑油を分離された後、機外へ送出され、ユーザの使用箇所へ供給される。

圧縮空気からの潤滑油の分離は、１次分離及び２次分離の２段階で構成されることが多く、１次分離は、オイルタンク内で潤滑油の遠心力や衝突を利用して圧縮空気から潤滑油を分離し、２次分離は、ろ過エレメントを使用して圧縮空気から潤滑油を分離するものが多い。

他方、分離された潤滑油は、一旦オイルタンクに溜められ、冷却器で冷却された後、再び圧縮機本体に供給されて循環されるようになっている。

ユーザ側の使用空気量が低下し、所定の圧力（仕様圧力）まで到達すると、圧縮空気の供給を停止するように、前記圧縮機の容量制御が行われる。この容量制御は、次のような制御を行うことにより、給油式圧縮機の動力低減（消費電力の低減）を図っている。
（１）圧縮機吸入側の吸込絞り弁を閉じ、モータを停止することにより圧縮機本体を停止させる。この際、オイルセパレータ通過後の圧縮空気を放気経路から大気に放出し、オイルセパレータ及びオイルタンク内部の圧力を大気圧或いは大気圧近くまで低下させる。また、ユーザ側の圧縮空気圧力が一定圧力まで低下すると、再度圧縮機本体の運転を開始し、前記吸込絞り弁を開き、前記放気経路を閉じて圧縮を再開する。

ここで、再度圧縮機本体の運転を開始するとき、前記圧縮機本体の停止から再起動までの時間が短いと、前記オイルセパレータ（オイルタンクも同じ）内部の圧力が大気圧まで低下しておらず、再起動時のオイルセパレータ内部の残留圧力による起動渋滞を引き起こす。前記オイルセパレータ内部の圧力を低下させるためには、一定の時間を要するため、再起動が可能になるまでの制限時間を設けることで、再起動時のオイルセパレータ内部の残留圧力による起動渋滞を防止している。以下、この容量制御を「自動停止制御」と称する。
（２）モータを停止させず、圧縮機本体の運転を継続したままの状態で、圧縮機吸入側の吸込絞り弁を閉じ、オイルセパレータ通過後の圧縮空気を放気経路から大気に放出し、圧縮機の運転圧力（吐出側圧力）を低下させるようにする。また、ユーザ側の圧縮空気圧力が一定圧力まで低下すると、再度前記吸込絞り弁を開き、前記放気経路を閉じて、圧縮空気のユーザ側への供給を再開する。この容量制御を「無負荷運転制御」と称する。

上記（１）の自動停止制御は、圧縮機本体を停止させるため、圧縮機動力の低減効果は、上記(２)の無負荷運転制御よりも大きくなる。しかし、ユーザ側の圧縮空気消費量の変動（負荷変動）が大きい場合、圧縮機は運転停止を短時間で繰り返すことになるため、圧縮機本体を駆動するモータの負担が大きくなる。また、再起動が可能になるまでの制限時間を設けている場合には、ユーザ側への圧縮空気の供給量が不足する場合も発生する。このため、ユーザ側の圧縮空気消費量の変動が大きく、モータ停止の頻度が多い場合には、上記（２）の無負荷運転制御に切替えるのが一般的である。

上記（１）（２）の容量制御時には、オイルタンクやオイルセパレータで構成された前記油分離装置内の圧力が、ユーザ側の圧力（圧縮空気を貯留している貯留タンクなどの圧力）よりも低下するため、ユーザ側圧縮空気がオイルセパレータ側へ逆流しないように、オイルセパレータの下流側には逆止弁を設けている。

上記（１）（２）の各容量制御時には、オイルセパレータ通過後の圧縮空気を放気回路を介して大気に放出する。この放気回路は、前記オイルセパレータ下流側と大気側とを接続する放気配管を設け、この放気配管に設けた電磁弁を、ユーザ側の圧縮空気の圧力を検出して、その圧力が上限値に達した時に開くことで、オイルセパレータ通過後の圧縮空気を大気へ放出する。

前記自動停止制御及び前記無負荷運転制御の何れにおいても、前記放気回路は同一の回路で共用されるのが一般的であり、放気に要する時間調整は、放気回路に設けたオリフィス等を使用し、放気流量を調整することで行っている。

容量制御においては、オイルセパレータ内部の圧力が大気圧力まで低下する時間（圧力降下時間）をできるだけ短くすることが望ましい。その理由は、自動停止制御の場合、前記圧力降下時間を短くすることにより、次回再起動までの制限時間を短くすることができ、ユーザ側の負荷変動に対して、より迅速に圧縮空気の供給が可能となるためである。また、無負荷運転制御においては、圧力降下時間を短くすることにより、圧縮機本体吐出側の圧力をより速く低下させることができ、この結果圧力降下過程における動力を低減できるためである。

しかし、オイルタンク内部の圧力を、急速に大気圧力付近まで低下させると、潤滑油中に凝縮されている気泡が膨張し大きな気泡を生成する、所謂フォーミングが発生する。
このフォーミングは、オイルタンク内部の圧力降下時間が短いほど成長が速く、急激に圧力降下した場合は、気泡の固まりがタンク内部を上昇し、オイルセパレータを経由し、ユーザ側に流出する恐れがある。
そこで、前記圧力降下時間を短くし且つ前記フォーミングも防止するようにものとして、特許文献１（特開平５−２９６１７４号公報）に記載されているものがある。

特開平５−２９６１７４号公報

上述したフォーミングについて、詳細に説明する。前記オイルタンク内の油分離機構で分離されて、オイルタンクに溜められた潤滑油には、圧縮によって凝縮された細かな気泡が含まれている。上記自動停止制御や無負荷運転制御においては、オイルセパレータ内部の圧力を大気圧或いは大気圧近くまで低下させるが、このときオイルタンク内部圧力も同様に低下する。オイルタンク内部の圧力が大気圧力付近まで低下すると、前述の凝縮された潤滑油中の気泡が膨張し、大きな気泡を生成するフォーミングが発生する。

このフォーミングは、前述したように、オイルタンク内部の圧力降下時間が短いほど成長が速く、急激に圧力降下した場合は、生成された気泡の固まりが、前記オイルタンク内部を上昇し、オイルセパレータを経由して、ユーザ側に流出する恐れがある。

前記フォーミングの対策として、前記オイルタンクを大型化することも考えられるが、材料費削減や小型化のため、前記オイルタンクは小型化の傾向にあり、このためオイルタンクの内容積は小さくなり、生成された前記気泡が収まる容積も少なくなっている。このため、前記放気配管にオリフィスを設け、このオリフィス径を小さくすることにより、前記圧力降下時間、即ち放気時間を長く設定する必要があった。

このため、自動停止制御の場合、停止から再起動までの制限時間が長くなり、ユーザ側の負荷変動に対して、迅速に圧縮空気の供給ができないという課題がある。また、無負荷運転制御においても、圧力降下時間が長くなると、圧縮機本体吐出側の圧力降下が遅くなり、この圧力降下過程における動力が増加するという課題がある。

これらの課題の解決手段として、上述した特許文献１に記載されているものが提案されている。この特許文献１のものでは、フォーミングが急激に増大する圧力までは、オイルセパレータ内の圧縮空気の放気流量を増加させて放気時間を短縮し、上記圧力よりも降下すると、以降は放気流量を減少させて、ゆっくり圧力降下させることで、放気時間の短縮とフォーミング発生量の抑制をすることが記載されている。

上記特許文献１のものでは、放気時間の短縮とフォーミング発生量の抑制をするように放気流量を制御するために、放気過程における途中で、放気配管の流路断面積を大から小に切り替えることが必要であり、オリフィスを用いた場合には、オリフィス径を大径から小径に切り替えることが必要である。

放気配管の流路断面積を小さくしたり、小径のオリフィスを用いたりしたりする場合、放気される圧縮空気中に含まれる微量の油分や異物により、目詰まりを起こす要因となる。オリフィスが目詰まりを起こすと、放気機能が阻害され、圧縮機の自動停止制御時に、オイルセパレータ内の圧縮空気を十分に放出できずに残留し、次の再起動の際には、残留圧力により、起動渋滞、即ち圧縮機本体を駆動するモータのトルクが不足し、加速できないという状態が発生する。

給油式圧縮機において、圧縮機の容量制御時の油分離装置におけるフォーミングを抑制しつつ圧力降下時間も短縮することができ、また、起動渋滞を回避して、正常に起動できることが望まれる。

上記課題を達成するため、例えば、請求項１に記載の発明を適用する。即ち空気を圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体で圧縮された圧縮空気から潤滑油を分離する油分離装置と、この油分離装置を通過後の圧縮空気をユーザ側に供給するための配管と、圧縮機の容量制御時に前記油分離装置通過後の圧縮空気を放気するための放気経路とを備えた給油式圧縮機において、前記放気経路は、大流量を流す経路と小流量を流す経路を備えており、前記圧縮機の容量制御時に、前記油分離装置内の圧縮空気を前記放気経路から大気側に放出する際、前記油分離装置内の圧力が、前記圧縮機本体の再起動時に起動渋滞を引き起こさない再起動可能圧力以下になるまでは前記大流量を流す経路を用いて放気し、前記油分離装置内の圧力が前記再起動可能圧力以下で、且つ前記油分離装置内の圧力を急速に低下させるとフォーミングが発生するフォーミング発生圧力よりも高い所定の圧力になると、前記小流量を流す経路を用いて放気するように構成していることを特徴とする。

本発明の他の特徴は、空気を圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体で圧縮された圧縮空気から潤滑油を分離する油分離装置と、この油分離装置を通過後の圧縮空気をユーザ側に供給するための配管と、圧縮機の容量制御時に前記油分離装置通過後の圧縮空気を放気するための放気経路とを備えた給油式圧縮機において、前記放気経路は、前記油分離装置内の圧力を急速に低下させるとフォーミングが発生する圧力降下の傾きとなる大流量を流すようにその流路断面積が決められ、前記圧縮機の容量制御時に、前記油分離装置内の圧縮空気を前記放気経路から大気側に放出する際、前記油分離装置内の圧力が、前記圧縮機本体の再起動時に起動渋滞を引き起こさない再起動可能圧力以下で、且つ前記油分離装置内の圧力を急速に低下させるとフォーミングが発生するフォーミング発生圧力よりも高い所定の圧力になると、前記放気経路を閉じるように構成していることにある。

本発明によれば、給油式圧縮機において、圧縮機の容量制御時の油分離装置におけるフォーミングを抑制しつつ圧力降下時間も短縮することができ、また、起動渋滞を回避し、正常に起動することができる。

本発明の給油式圧縮機の実施例１を説明する概略構成図である。 図１に示す急速放気弁の構造を示す縦断面図である。 図１に示す急速放気弁の動作を説明する縦断面図である。 本発明の実施例１に係る自動停止制御時におけるオイルセパレータ内部圧力の特性を説明する線図である。

以下、本発明の給油式圧縮機の具体的実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

本発明の給油式圧縮機の実施例１を、給油式スクリュー圧縮機に適用した場合を例として、図１〜図４を用いて説明する。
図１により、本実施例１の給油式スクリュー圧縮機の全体構成を説明する。

図１に示す給油式スクリュー圧縮機（以下、単に圧縮機ともいう）１は、圧縮空気を製造するもので、パッケージ型に構成されている。このパッケージ型の給油式スクリュー圧縮機１は、土台となるベース２と、このベース２上に設置されたパッケージ８とを備え、このパッケージ８内は、下部の機械室５と、上部の冷却室７に分けられている。前記パッケージ８は、騒音の機外への伝播を抑えるための防音カバー８ａ，８ｂで構成されている。

前記機械室５には、前記ベース２上に、圧縮空気を製造する圧縮機本体３、この圧縮機本体３を駆動するモータ４、及び電気部品を収納する電気箱６などが設けられ、また前記冷却室７には、前記圧縮機本体３で圧縮された圧縮空気を冷却するためのエアクーラ１０ａ、圧縮空気から分離された潤滑油を冷却するためのオイルクーラ１０ｂ、及び前記機械室５から空気を吸い込み、前記エアクーラ１０ａやオイルクーラ１０ｂに冷却風を送風する冷却ファンなどが設けられている。前記冷却ファン９は機械室５内に外気を取り入れて、機械室５内の圧縮機本体３やモータ４などを空冷する働きもしている。

前記モータ４の駆動力は、ベルト１１とプーリ１２ａ，１２ｂを介して前記圧縮機本体３のロータ３ａ，３ｂに伝達され、これにより前記圧縮機本体３は機械室５内から空気を吸い込んで圧縮するように構成されている。

前記圧縮機本体３は、雌雄一対のロータ（スクリューロータ）３ａ，３ｂを有しており、機械室５内の空気を、吸込フィルタ１３及び吸込絞り弁１４を介して吸い込み、この吸い込んだ空気を前記ロータ３ａ，３ｂが回転することにより圧縮するように構成されている。

前記ロータ３ａ，３ｂの冷却、及び前記ロータ３ａ，３ｂ間のシールのために、圧縮機本体３内には潤滑油が噴霧されるようになっている。このため、前記ロータ３ａ，３ｂにより圧縮される圧縮空気は、前記噴霧された潤滑油が混合された状態で吐出され、オイルタンク１５内に導入される。オイルタンク１５内では、圧縮空気から潤滑油が遠心力や衝突を利用して分離され、潤滑油が分離された圧縮空気は、その後オイルセパレータ１６に入り、ろ過エレメントにより更に潤滑油を分離する。潤滑油が分離された圧縮空気は配管１７を介してエアクーラ１０ａに供給されて冷却され、その後ユーザ側の貯留タンクなどに供給されて、この貯留タンクから圧縮空気の必要箇所に供給されるように構成されている。

なお、圧縮空気から分離された潤滑油は前記オイルタンク１５に溜められる。このオイルタンク１５内の潤滑油１５ａは、前記ロータ３ａ，３ｂの一次側（吸入側）と二次側（吐出側）の圧力差を利用し、配管１８ａを介して前記オイルクーラ１０ｂに送られて冷却され、この冷却された潤滑油は配管１８ｂを介して再び前記圧縮機本体３へ送られ、再度前記ロータ３ａ，３ｂに噴霧されるようになっている。

前記オイルセパレータ１６の下流側には電磁弁２１及び急速放気弁２２を有する放気配管２０が接続されている。本実施例では、前記放気配管２０は、図１に破線で示すように、前記吸込絞り弁１４の上流側に接続されている。これにより、放気される空気を前記吸込フィルタ１３を経由して放気でき、またこの放気される圧縮空気を利用して、前記吸込絞り弁１４を閉じる駆動源に利用することも可能になる。

ユーザ側の圧縮空気圧力は、前記エアクーラ１０ａの下流に設けた圧力センサ１９により検出され、この検出圧力に応じて前記電磁弁２１が開閉されるように構成されている。即ち、圧力センサ１９で検出されたユーザ側の空気圧力が所定の上限圧力に達すると、前記電磁弁２１が開かれ、圧縮機は、通常運転から自動停止制御或いは無負荷運転制御に切り替えられる。この動作を更に詳しく説明する。

通常運転時は、前記電磁弁２１は閉となっており、前記オイルセパレータ１６を通過した圧縮空気は全てユーザ側へ流れるようになっている。そして、ユーザ側での使用空気量が減少し、圧力センサ１９で検出されたユーザ側の空気圧力が所定の上限圧力に達すると、前記電磁弁２１が開かれ、圧縮機は、通常運転から、無負荷運転制御或いは自動停止制御に切り替えられる。
通常は、まず無負荷運転制御に切り替えられ、ユーザ側の使用空気量が非常に少なくなり、使用空気量が０または０に近い状態になった場合には、自動停止制御に切り替えられる。但し、無負荷運転制御をせずに、直接自動停止制御に切り替えられることもある。

無負荷運転制御時には、吸込絞り弁１４を塞ぎ、電磁弁２１を開とすることで、オイルセパレータ１６下流側の圧縮空気は、電磁弁２１からその下流側に設けた前記急速放気弁２２へ流れ、この急速放気弁２２内の流路断面積をオリフィスなどで調節することにより、その流路断面積に応じた流量の圧縮空気を機械室５に放出（本実施例では吸込絞り弁１４の上流側を経由して機械室５に放出）するようになっている。

この時、オイルセパレータ１６の下流側からユーザ側の圧縮空気が、前記放気配管２０を介して流出しないように、オイルセパレータ１６の下流には逆止弁２６が設けられている。

なお、無負荷運転制御では、前記ロータ３ａ，３ｂは回転を維持されており、前記圧力センサ１９で検出されたユーザ側の空気圧力が所定の下限圧力に達すると、前記電磁弁２１は閉じられ、圧縮機は、無負荷運転制御から通常運転へ切り替えられる。

また、自動停止制御時も同様に、吸込絞り弁１４を塞ぎ、電磁弁２１を開とすることで、オイルセパレータ１６下流側の圧縮空気は、電磁弁２１からその下流側に設けた前記急速放気弁２２へ流れ、この急速放気弁２２内で放気流量を調節されて、機械室５に放出するようになっている。

なお、自動停止制御時では、前記ロータ３ａ，３ｂの回転が停止され、前記圧力センサ１９で検出されたユーザ側の空気圧力が所定の下限圧力に達すると、前記電磁弁２１は閉じられ、圧縮機は、自動停止制御から通常運転へと切り替えられる。

この自動停止制御時には、ロータ３ａ，３ｂが圧縮機本体３内部の圧力によって逆回転を起こさないように、前記吸込絞り弁１４を塞ぎ、前記吸込フィルタ１３への潤滑油の流出を防ぐようにしている。

次に、図１に示す放気配管２０に設けられている前記急速放気弁２２の構造及び動作を図２及び図３を用いて詳細に説明する。
急速放気弁２２は、弁ボディ２３と、前記電磁弁２１側に接続される流路入口２３ａと、大気側に接続される第１の流路出口２３ｂ及び第２の流路出口２３ｃが形成されている。また、前記第２の流路出口２３ｃには流路断面積の大きな大径オリフィス２３ｄが設けられている。更に、前記流路入口２３ａと第１の流路出口２３ｂを接続する直線状の内部流路２３ｅが形成されており、前記第２の流路出口２３ｃは前記内部流路２３ｅに直交するように設けられている。

また、前記内部流路２３ｅには、前記流路入口２３ａと前記第１の流路出口２３ｂ間を往復動するピストン２４が設けられ、このピストン２４の内部には、前記流路入口２３ａと前記第１の流路出口２３ｂを連通し、流路断面積が前記大径オリフィス２３ｄよりも小さい小径オリフィス２４ａが形成されている。

更に、前記内部通路２３ｅには、前記ピストン２４を前記流路入口２３ａ側へ押圧するバネ２５が設置されており、通常運転時はこのバネ２５により前記ピストン２４が前記流路入口２３ａ側へ押された状態となっており、前記ピストン２４の外周部は前記弁ボディ２３或いは前記流路入口を形成している部材に押圧されてシールされた状態となっている。

前記内部流路２３ｅの入口側は、前記ピストン２４の外径より径の大きい大径部２３ｅ１となっており、前記内部流路２３ｅの出口側は、前記ピストン２４の外径より僅かに大きい径の小径部２３ｅ２に形成されている。前記第２の流路出口２３ｃは前記大径部２３ｅ１に連通する位置に形成されて、また前記ピストン２４は前記小径部２３ｅ２内を摺動して往復動するように構成されている。なお、前記ピストン２４と前記内部通路２３ｅとの間をシールするようにＯリング２７が設けられている。

次に、上述した急速放気弁２２の動作を説明する。この動作の説明においては、給油式圧縮機１が通常運転と自動停止制御が為される場合の例を説明する。
圧縮機の通常運転時は、前記放気配管２０における前記電磁弁２１が閉になっているので、前記流路入口２３ａは大気圧力となっており、前記ピストン２４は前記バネ２５により前記流路入口２３ａ側へ押された状態（図２に示す状態）となっている。

ユーザ側の使用空気量が減少し、前記圧力センサ１９で検出された圧縮空気の圧力が上限圧力Ｐ１に達すると前記自動停止制御が為される。この自動停止制御では、前記モータ４を停止させ、圧縮機本体３も停止させる。同時に前記電磁弁２１は開となり、急速放気弁２２の流路入口２３ａには前記オイルセパレータ１６出口側から圧縮空気が流入し、この圧縮空気の圧力が前記ピストン２４の端面に作用して、ピストン２４を前記バネ２５に抗して前記第１の流路出口２３ｂ側に押す。この圧縮空気によりピストン２４を押す力が、バネ２５により押す力よりも大きくなると、ピストン２４は第１の流路出口２３ｂ側へ移動（図３に示す状態）する。これにより、前記オイルセパレータ１６及び前記オイルタンク１５内の圧縮空気は、前記小径オリフィス２４ａと前記大径オリフィス２３ｄの両方を通過して大気側に大量に放出され、前記オイルタンク１５内の圧力は急速に低下する。

そして、前記オイルセパレータ１６及び前記オイルタンク１５内の圧縮空気の圧力が低下することにより、圧縮空気によりピストン２４を押す力も次第に低下して、前記バネ２５により押す力よりも小さくなると、このバネ力により前記ピストン２４は流路入口２３ａ側へ移動（図２に示す状態）する。図２の状態になると、前記オイルセパレータ１６及び前記オイルタンク１５内の圧縮空気は、前記小径オリフィス２４ａのみから大気側に放出されるので、放気量は小さくなり、前記オイルタンク１５内の圧力はゆっくりと低下する。

この動作を図４により説明する。図４は圧縮機の自動停止制御時におけるオイルセパレータ内部圧力の特性を説明する線図である。この図４において、横軸は経過時間であり、縦軸はオイルセパレータ１６の内部圧力である。

また、縦軸におけるＰ１はユーザ側の空気圧力の上限値（上限圧力）で、ユーザ側の空気圧力がこの上限圧力Ｐ１に達すると、圧縮機１は通常運転から自動停止制御或いは無負荷運転制御に切り替えられる圧力である。前記縦軸におけるＰ２はオイルタンク１５内の圧力を急速に低下させることによりフォーミングが発生する圧力（フォーミング発生圧力）、Ｐ３は圧縮機１の再起動時に起動渋滞を引き起こさない再起動可能圧力、Ｐ４は小さい流路断面積の小流路（小径オリフィス）のみによる小放気流量に切り替える圧力（小放気流量切替圧力）である。

また、線図における実線Ａが本実施例のオイルセパレータ内部圧力特性を示し、破線Ｂは従来の小径オリフィスのみを備えた圧縮機におけるオイルセパレータ内部圧力特性を示している。そして、図４の横軸におけるＴ１は、従来の圧縮機の自動停止制御時におけるオイルセパレータ内部圧力が上限圧力Ｐ１から大気圧（Ｐ＝０）まで低下するのに要する時間である。また、Ｔ２は本実施例における上限圧力Ｐ１から前記小放気流量切替圧力Ｐ４まで低下するのに要する時間、Ｔ３は前記小放気流量切替圧力Ｐ４から大気圧（Ｐ＝０）まで低下するのに要する時間である。

圧縮機１が起動されると、まず通常運転が為され、この通常運転中に、ユーザ側の使用空気量が減少し、前記圧力センサ１９で検出された圧縮空気の圧力が上限圧力Ｐ１に達すると、モータ４を停止させ、圧縮機本体３も停止させる自動停止制御運転に移行する。この自動停止制御に移行すると、前記電磁弁２１は開となり、前記急速放気弁２２の流路入口２３ａには前記オイルセパレータ１６出口側から圧縮空気が流入して、前記ピストン２４は第１の流路出口２３ｂ側へ移動（図３に示す状態）する。これにより、前記オイルセパレータ１６及び前記オイルタンク１５内の圧縮空気は、前記小径オリフィス２４ａと前記大径オリフィス２３ｄの両方を通過して大気側に大量に放出されるため、前記オイルセパレータ１６の内部圧力Ｐは実線ＡのＡ１に示すように急速に低下する（オイルタンク１５内の圧力も同様に低下する）。

そして、前記オイルセパレータの内部圧力Ｐが、前記再起動可能圧力Ｐ３よりも低く、且つ前記フォーミング発生圧力Ｐ２よりも高い所定の圧力（小放気流量切替圧力Ｐ４）まで低下すると、バネ２５により前記ピストン２４は流路入口２３ａ側へ移動（図２に示す状態）し、前記圧縮空気は、前記小径オリフィス２４ａのみから大気側に放出されるので、放気量は小さくなり、前記オイルセパレータ１６内の圧力は実線ＡのＡ２に示すように、ゆっくりと低下する。従って、フォーミングが発生するのを防止することができる。

また、本実施例では、前記オイルセパレータ１６側の圧力が、前記再起動可能圧力Ｐ３以下になるまでは、前記大径オリフィス２３ｄと小径オリフィス２４ａとの両方を使用して圧縮空気を大量に放出するため、短時間で再起動可能圧力Ｐ３以下にできる。この結果、次回再起動までの制限時間を短くすることができ、ユーザ側の負荷変動に対して、より迅速に圧縮空気の供給が可能となる。

更に、前記オイルセパレータ１６側の圧力が、前記再起動可能圧力Ｐ３以下になるように次回再起動までの制限時間を設定するか、或いはオイルセパレータ１６側の圧力を検出して前記再起動可能圧力Ｐ３以下になってから再起動させるように構成することにより、再起動時の起動渋滞を確実に回避し、常に正常に起動することが可能になる。

また、本実施例によれば、放気経路上に設けた流路断面積の小さい部分（例えば前記小径オリフィス２４ａ）が異物による閉塞（目詰まり）を起こした場合でも、流路断面積の大きい部分（例えば大径オリフィス２３ｄ）は異物による閉塞は通常起こらないので、この流路断面積の大きい部分から、前記再起動可能圧力Ｐ３以下になるまで、圧縮空気を短時間で放出することができる。従って、再起動時の起動渋滞を確実に回避して、正常に起動することができる。

以上説明した動作を実現するため、本実施例では、前記急速放気弁２２に設けた前記バネ２５の強さを次のように設定している。即ち、オイルセパレータ内部圧力が、再起動可能圧力Ｐ３以下で且つフォーミング発生圧力Ｐ２以上の圧力となったときに、前記バネ２５の押圧力に勝って前記ピストン２４が、図３に示すように右側に移動して開くように設定し、流路入口２３ａと第２の流路出口２３ｃを連通させるように構成にしている。

なお、前記小径オリフィス２４ａ（流路断面積の小さい部分）は、前記フォーミングが発生しないような圧力降下の傾きとなるようにその穴径（流路断面積）が形成されている。

なお、上述した実施例では、通常運転から自動停止制御運転に切り替える場合について説明したが、無負荷運転制御機能も備えていて、この無負荷運転制御を行う場合にであっても本実施例を同様に適用できる。即ち、無負荷運転制御においては、圧縮機本体の運転を継続したままの状態で行うことが異なるだけで、圧縮機吸入側の吸込絞り弁を閉じ、オイルセパレータ通過後の圧縮空気を大気に放出する制御をすることは同じであり、この制御は上記図４で説明したものと同様である。

そして、この無負荷運転制御においても、オイルセパレータ内部の圧力が大気圧力まで低下する時間（圧力降下時間）を短くすることにより、圧縮機本体吐出側の圧力をより速く低下させることができ、この結果圧力降下過程における動力を低減できる効果が得られる。また、放気配管に設けた流路断面積の小さい部分（小径オリフィス）が異物詰まりを起こした場合でも、圧縮機本体吐出側の圧力を迅速に低下させて、無負荷運転制御を行うことができる効果もある。更に、前述した自動停止制御の場合と同様に、圧縮機の無負荷運転制御時におけるフォーミングを回避することもできる。

以上説明した本実施例によれば、圧縮機の容量制御（自動停止制御や無負荷運転制御）時に、油分離装置（オイルセパレータやオイルタンクなど）内の圧縮空気を大気側に放出する際、油分離装置内の圧力が前記再起動可能圧力以下になるまでは大径オリフィス、或いは大径オリフィスと小径オリフィスの両方から放気し、前記油分離装置内の圧力が前記再起動可能圧力以下で且つ前記フォーミング発生圧力よりも高い所定の圧力になると、前記小径オリフィスのみから放気するように構成しているので、フォーミングの発生を抑制しつつオイルセパレータ内部の圧縮空気の放気時間（圧力降下時間）を大幅に短縮できる。この結果、自動停止制御時における再起動までの制限時間の短縮を図ることができ、且つ再起動時の起動渋滞を確実に回避して正常に起動することができる。

また、無負荷運転制御の場合にも、油分離装置内の圧力降下時間を短縮できるから、圧力降下過程における動力を低減できる効果が得られる。

更に、万一、前記小径オリフィスに異物詰まりを起こした場合でも、前記大径オリフィスにより前記再起動可能圧力以下になるまで、圧縮空気を短時間で放気できるから、再起動時に起動渋滞が発生するのを確実に回避して正常に起動できる給油式圧縮機を得ることができる。

なお、上述した実施例では放気経路に大径オリフィスと小径オリフィスを設けた場合について説明したが、大小のオリフィスを用いるものには限定されず、大きい流路断面積（大流量を流す経路）と小さい流路断面積（小流量を流す経路）を用いて放気流量を制御できるものであれば良い。

また、上記小径オリフィス（小流量を流す経路）を廃止して上記大径オリフィス（大流量を流す経路）のみにすることも可能である。この場合、前記放気経路は、前記油分離装置内の圧力を急速に低下させるとフォーミングが発生する圧力降下の傾きとなる大流量を流すようにその流路断面積が決められ、前記圧縮機の容量制御時に、前記油分離装置内の圧縮空気を前記放気経路から大気側に放出する際、前記油分離装置内の圧力が、前記圧縮機本体の再起動時に起動渋滞を引き起こさない再起動可能圧力以下で、且つ前記油分離装置内の圧力を急速に低下させるとフォーミングが発生するフォーミング発生圧力よりも高い所定の圧力になると、前記放気経路を閉じるように構成する。

このように構成しても、フォーミングの発生を抑制しつつオイルセパレータ内部圧縮空気の放気時間を大幅に短縮でき、自動停止制御時における再起動までの制限時間の短縮を図ることができる。無負荷運転制御の場合にも、油分離装置内の圧力降下時間を短縮できるから、圧力降下過程における動力を低減できる効果が得られる。また、小流量を流す経路が不要となるから、構造が簡単で、目詰まりの発生も防止できる。

また、上記実施例では、圧縮機の容量制御として、自動停止制御と無負荷運転制御の両機能を備えるもので説明したが、自動停止制御機能のみを備えた圧縮機にも同様に適用でき、同様の効果が得られる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例では給油式圧縮機として給油式のスクリュー圧縮機の場合を例示したが、スクリュー圧縮機には限られず、他の方式の給油式圧縮機でも容量制御時に油分離装置内の圧縮空気を放出する形式のものであれば同様に適用できる。更に、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１…給油式スクリュー圧縮機（圧縮機）、２…ベース、
３…圧縮機本体、３ａ，３ｂ…ロータ、
４…モータ、５…機械室、６…電気箱、７…冷却室、
８…パッケージ、８ａ、８ｂ…防音カバー、９…冷却ファン、
１０a…エアクーラ、１０ｂ…オイルクーラ、
１１…ベルト、１２ａ，１２ｂ…プーリ、
１３…吸込フィルタ、１４…吸込絞り弁、
１５，１６…油分離装置（１５…オイルタンク、１５ａ…潤滑油、１６…オイルセパレータ）、１７，１８ａ，１８ｂ…配管、
１９…圧力センサ、２０…放気配管、２１…電磁弁（開閉弁）、
２２…急速放気弁、２３…弁ボディ、２３ａ…流路入口、
２３ｂ…第１の流路出口、２３ｃ…第２の流路出口、
２３ｄ…大径オリフィス（大流量を流す経路）、
２３ｅ…内部流路、２３ｅ１…大径部、２３ｅ２…小径部、
２４…ピストン、２４ａ…小径オリフィス（小流量を流す経路）、
２５…バネ、２６…逆止弁、２７…Ｏリング。

Claims (2)

1. 空気を圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体で圧縮された圧縮空気から潤滑油を分離する油分離装置と、この油分離装置を通過後の圧縮空気をユーザ側に供給するための配管と、圧縮機の容量制御時に前記油分離装置の通過後の圧縮空気を放気するための放気経路とを備えた給油式圧縮機において、
   前記放気経路は、前記油分離装置内の圧力を急速に低下させるとフォーミングが発生する圧力降下の傾きとなる大流量を流すようにその流路断面積が決められ、
   前記圧縮機の容量制御時に、前記油分離装置内の圧縮空気を前記放気経路から大気側に放出する際、前記油分離装置内の圧力が、前記圧縮機本体の再起動時に起動渋滞を引き起こさない再起動可能圧力以下で、且つ前記油分離装置内の圧力を急速に低下させるとフォーミングが発生するフォーミング発生圧力よりも高い所定の圧力になると、前記放気経路を閉じるように構成していることを特徴とする給油式圧縮機。
2. 請求項１に記載の給油式圧縮機において、前記圧縮機本体は給油式のスクリュー圧縮機であることを特徴とする給油式圧縮機。

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