JP6712135B2

JP6712135B2 - 油冷式空気圧縮機

Info

Publication number: JP6712135B2
Application number: JP2016001172A
Authority: JP
Inventors: 広宣坂口
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2016-01-06
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2020-06-17
Anticipated expiration: 2036-01-06
Also published as: JP2017122399A

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。特許文献１は、圧縮機本体に供給される潤滑油から水分を分離する油水分離装置を開示している。

実開平６−１４４８４号公報

特許文献１は、油水分離装置における目詰まりの検出を開示している。しかし、同文献は、油水分離装置における破れを検出することは考慮していない。

本発明は、油水分離装置を備える油冷式空気圧縮機において、油水分離装置における油水分離フィルタ破れを検出することを課題とする。

本発明の第１の態様は、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とを接続し、前記油分離回収器で回収された前記潤滑油を前記圧縮機本体に供給するための給油流路と、前記給油流路を流れる前記潤滑油から水分を分離する、凝集型フィルタを備える油水分離装置と、前記油水分離装置で分離された水分を排出するための排水流路と、前記凝集型フィルタの破れを検出する検出部とを備え、前記検出部は、前記排水流路を流れる水分中の前記潤滑油の濃度を検出する油分検出部と、前記油分検出部で検出された前記潤滑油の濃度が予め定められた閾値以上の場合に、前記凝集型フィルタに破れが生じていると判断する制御装置とを備える、油冷式空気圧縮機を提供する。

本発明の第２の態様は、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とを接続し、前記油分離回収器で回収された前記潤滑油を前記圧縮機本体に供給するための給油流路と、前記給油流路を流れる前記潤滑油から水分を分離する、凝集型フィルタを備える油水分離装置と、前記油水分離装置で分離された水分を排出するための排水流路と、前記凝集型フィルタの破れを検出する検出部とを備え、前記検出部は、前記油水分離装置における圧力降下を検出する圧力降下検出部と、前記圧力降下検出部で検出された圧力降下の値が予め定められた閾値以下の場合に、前記凝集型フィルタに破れが生じていると判断する制御装置と前記排水流路に設けられ、前記排水流路を介した前記油水分離装置からの水分の排出を許容する開弁状態と、前記排水流路を介した前記油水分離装置からの水分の排出を遮断する閉弁状態とに切り換え可能な弁とを備え、前記制御装置は、前記凝集型フィルタの破れを検出すると前記弁を閉弁させる、油冷式空気圧縮機を提供する。

第１の態様において、前記排水流路に設けられ、前記排水流路を介した前記油水分離装置からの水分の排出を許容する開弁状態と、前記排水流路を介した前記油水分離装置からの水分の排出を遮断する閉弁状態とに切り換え可能な弁とをさらに備え、前記制御装置は、前記凝集型フィルタの破れを検出すると前記弁を閉弁させることが好ましい。

凝集型フィルタの破れが検出されると、弁が閉弁状態となり、油水分離装置からの水分の排出が遮断される。

本発明によれば、油水分離装置を備える油冷式空気圧縮機において、油水分離装置における油水分離フィルタ破れを確実に検出できる。

本発明の第１実施形態に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。圧縮機本体の模式的な部分断面図。凝集型の油分離回収装置の模式図。フローセンサを配置する位置の代案を示す模式図。フローセンサを配置する位置の他の代案を示す模式図。第１実施形態の変形例に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。第１実施形態の他の変形例に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。第１実施形態のさらに他の変形例に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。本発明の第２実施形態に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。第２実施形態の変形例に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。第２実施形態の他の変形例に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。本発明の第３実施形態に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。逆浸透膜型の油水分離装置の模式図。第３実施形態の変形例に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。第３実施形態の他の変形例に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。第３実施形態のさらに他の変形例に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。本発明の第４実施形態に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。第４実施形態の変形例に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。第４実施形態の他の変形例に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。本発明の第５実施形態に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。本発明の第５実施形態の変形例に係る油冷式空気圧縮機を示す模式図。

（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、及び本発明における油水分離部の一例である油水分離装置５（第１の油水分離装置）を備える。

図２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（スクリューロータ）２ｂ，２ｃを備える。また、ロータ室２ａと連通する吸込口２ｄと吐出口２ｅとが設けられている。ロータ２ｂ，２ｃは、駆動装置６によって回転駆動される。

圧縮機本体２の吐出口２ｅは吐出流路７を介して油分離回収器３に接続されている。また、油分離回収器３の下部の油溜り３ａは、本発明における給油流路の一例である主給油流路８を介して圧縮機本体２の吸込口２ｄ側に接続されている。図２の矢印Ｐは、主給油流路８の圧縮機本体２への接続位置（給油位置）の一例を示す。本実施形態では、主給油流路８に油冷却器４と油水分離装置５が設けられている。油冷却器４は、油水分離装置５よりも潤滑油の流れ方向の下流側に配置されている。

圧縮機本体２のロータ室２ａ内では、ロータ２ｂ，２ｃ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，２ｃ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２ｄから吸引された空気が圧縮されて吐出口２ｅから吐出される。吐出口２ｅから吐出された圧縮空気は吐出流路７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、圧縮空気から分離された潤滑油が下部の油溜り３ａ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３ｂ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３ａ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２ｄ）との差圧により主給油流路８を通って圧縮機本体２へ流れる。主給油流路８を通って圧縮機本体２へ流れる潤滑油が油水分離装置５を通過する際に、潤滑油に含まれる水分が除去される。また、主給油流路８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。

圧縮機本体２の吐出口２ｅから吐出される圧縮空気内及び潤滑油内には水分が含まれる。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、主給油流路８に設けられた油水分離装置５が水分を分離することで、水分混在に起因する潤滑油劣化を防止できる。

以上のように、本実施形態の油冷式空気圧縮機１では、潤滑油中の水分混在とそれに起因する潤滑油劣化とを、油水分離装置５を設けることで防止している。

図３を併せて参照すると、油水分離装置５は油水分離フィルタとして凝集型フィルタ（コアレッサ型フィルタ）５ａを備える。油水分離回収器３の油溜り３ａから主給油流路８を通って潤滑油が凝集型フィルタ５ａに流入する。潤滑油自体は凝集型フィルタ５ａを通過して、主給油流路８を下流側（本実施形態では油冷却器４側）へ流れる。潤滑油に含まれる水分は、凝集型フィルタ５ａによって凝集されて水滴が粗大化し、凝集型フィルタ５ａの下方のドレン溜り５ｂに油と二層に分離されて集められる。

主給油流路８には、油水分離装置５の上流側に隣接した位置に、圧力センサ１１が設けられている。また、主給油流路８には、油水分離装置５の下流側に隣接した位置に、圧力センサ１２が設けられている。圧力センサ１１，１２が検出した圧力Ｐｕ，Ｐｄは、いずれも制御装置１７へ出力される。

油水分離装置５のドレン溜り５ｂには、油水分離装置５で分離された水分を排出するための排出流路１８の一端が接続されている。排出流路１８の他端は、油冷式空気圧縮機１において潤滑油が循環する経路の外に開放されており、本実施形態では大気に開放されている。また、排出流路１８には、電磁弁２１が設けられている。この電磁弁２１は、開弁状態と閉弁とに切り換え可能である。電磁弁２１が開弁状態であると、排水流路１４を介した油水分離装置５のドレン溜り５ｂからの水分の排出が許容される。電磁弁２１が閉弁状態であると、排水流路１４を介した油水分離装置５のドレン溜り５ｂからの水分の排出が遮断される。この電磁弁２１の開閉状態は、制御装置１７によって切り換えられる。

排出流路１８、より具体的には電磁弁２１中を水分が通過しているか否かを検出するフローセンサ２２が設けられている。フローセンサ２２は、電磁弁２１中を水分が通過しているか否かの検出結果を示す信号（検出信号）を制御装置１７に出力する。

制御装置１７は、圧力センサ１１によって検出された圧力Ｐｕと圧力センサ１２によって検出された圧力Ｐｄの差を求めることで、主給油流路８の油水分離装置５における圧力降下値Ｐdropを算出する。言い換えれば、圧力センサ１１と圧力センサ１２は、油水分離装置５における圧力降下Ｐdropを検出する圧力降下検出部として機能する。制御装置１７は、算出した圧力降下値Ｐdropを、予め定められた閾値Ｐth1，Ｐth2と比較する。閾値Ｐth1は閾値Ｐth2よりも十分小さい値に設定されている。圧力降下値Ｐdropが閾値Ｐth1よりも大きく、かつ閾値Ｐth2未満である場合、制御装置１７は凝集型フィルタ５ａに破れも目詰まりも生じていないと判断する。一方、圧力降下値Ｐdropが閾値Ｐth1以下の場合、すなわち凝集型フィルタ５ａを通過する際に潤滑油に対する流動抵抗が過度に小さい場合、制御装置１７は凝集型フィルタ５ａに破れが生じていると判断する。このように、閾値Pth1を設定可能な制御装置１７と、圧力センサ１１と圧力センサ１２の検出する圧力Ｐｄ，Ｐｄとを使用することで、凝集型フィルタ５ａの破れを確実に検出できる。また、圧力降下値Ｐdropが閾値Ｐth2以上の場合、すなわち凝集型フィルタ５ａを通過する際の潤滑油に対する流動抵抗が過度に大きい場合、制御装置１７は凝集型フィルタ５ａに目詰まりが生じていると判断する。このように、閾値Pth2を設定可能な制御装置１７と、圧力センサ１１，１２の検出する圧力Ｐｄ，Ｐｄを使用することで、凝集型フィルタ５ａの目詰まりも確実に検出できる。

制御装置１７は、圧力降下値Ｐdropと閾値Ｐth1との比較により凝集型フィルタ５ａに破れが生じていると判断した場合、電磁弁２１を閉弁状態に維持する。凝集型フィルタ５ａに破れが生じていると、油水分離装置５のドレン溜り５ｂに溜まった水分には、凝集型フィルタ５ａが正常に機能している場合と比較して多量の潤滑油が含まれることなる。しかし、凝集型フィルタ５ａに破れを検出した際に、電磁弁２１を閉弁状態で維持することにより、多量の潤滑油を含む水分が油冷式空気圧縮機１の外部に排出されるのを防止できる。

制御装置１７は、圧力降下値Ｐdropと閾値Ｐth1との比較により凝集型フィルタ５ａに破れが生じていると判断した場合、電磁弁２１の閉弁状態での維持と共に、又はそれに代えて、駆動装置６を停止させて圧縮機本体２の運転を停止させてもよい。

制御装置１７は、圧力降下値Ｐdropと閾値Ｐth2との比較により凝集型フィルタ５ａに目詰まりが生じていると判断した場合も、電磁弁２１を閉弁状態に維持する。この場合も、電磁弁２１の閉弁状態での維持と共に、又はそれに代えて、駆動装置６を停止させて圧縮機本体２の運転を停止させてもよい。

制御装置１７は、凝集型フィルタ５ａに破れ又は目詰まりが生じていると判断しない限り、油水分離装置５のドレン溜り５ｂに過度に水分が溜まらないように、電磁弁２１の開閉状態を制御する。例えば、制御装置１７は、一定時間（ドレン溜り５ｂにある程度の量の水分が溜まるのに要する時間）は電磁弁２１を閉弁状態で維持し、この一定時間が経過後、電磁弁２１を開弁状態としてドレン溜り５ｂの水分を排出流路１８に排出し、再び電磁弁２１を閉弁状態とする。

制御装置１７は、電磁弁２１に対して閉弁状態を指示中に、フローセンサ２２から排出流路１８を水分が通っていることを示す検出信号が入力されると、電磁弁２１の故障であると判断する。この場合、制御装置１７は電磁弁２１に閉弁状態を指示しているので、本来は排水流路１４を介した油水分離装置５のドレン溜り５ｂからの水分の排出が遮断されているはずである。フローセンサ２２から電磁弁２１を水分が通っていることを示す検出信号が入力されていることは、実際には電磁弁２１は閉弁されておらず、排水流路１４を介して油水分離装置５のドレン溜り５ｂからの水分の排出が行われていることを意味する。

制御装置１７は、電磁弁２１が故障していると判断した場合、駆動装置６を停止させて圧縮機本体２の運転を停止させる。これにより、油水分離装置５によって分離された水分の油冷式空気圧縮機外への意図しない排出を確実に防止できる。

図４Ａ及び図４Ｂは、フローセンサ２２を配置する位置の代案を示す。

図４Ａでは、フローセンサ２２は、排出流路１８の電磁弁２１よりも上流側に配置されている。電磁弁２１が閉弁状態となった直後は、電磁弁２１内の水分が排出流路１８へ流出する場合がある。電磁弁２１よりも上流側にフローセンサ２２を配置することで、閉弁状態となった直後に電磁弁２１から流出する水分をフローセンサ２２が検出するのを防止できる。そのため、図４Ａで示す位置に電磁弁２１を配置することで、電磁弁２１に故障が発生しているか否かをより高精度で判断できる。図４Ｂでは、フローセンサ２２は、排出流路１８の電磁弁２１よりも下流側に配置されている。後述する第２から第６実施形態においても、図４Ａ又は図４Ｂで示す位置にフローセンサ２２を配置してもよい。

図５Ａから図６は、第１実施形態の変形例を示す。

図５Ａに示す変形例では、主給油流路８の油水分離装置５の上流側に隣接する位置に３ポート電磁弁２３が設けられている。また、主給油流路８の油水分離装置５の下流側に隣接する位置に、２ポート電磁弁２４が設けられている。さらに、２ポート電磁弁２４の下流側で油冷却器４の上流側に位置する主給油流路８と、３ポート電磁弁２３とを接続する副給油流路３０が設けられている。３ポート電磁弁２３は、油分離回収器３の油溜り３ａを主給油流路８へ接続する状態と、油分離回収器３の油溜り３ａを副給油流路３０へ接続する状態とに切り換え可能である。つまり、３ポート電磁弁２３は、主給油流路８と副給油流路３０との流路の切り換えが可能である。２ポート電磁弁２４は、閉弁状態と開弁状態に切り換え可能である。

３ポート電磁弁２３が主給油流路３０に流通する状態であると、主給油流路８を介した油水分離装置５への潤滑油の流入が許容される。３ポート電磁弁２３が副給油流路３０に流通する状態であると、主給油流路８を介した油水分離装置５への潤滑油の流入が遮断される。２ポート電磁弁２４が開弁状態であると、主給油流路８を介した油水分離装置５からの潤滑油の流出が許容される。３ポート電磁弁２３が副給油流路３０に流通する状態であって、かつ２ポート電磁弁２４が閉弁状態であると、主給油流路８を介した油水分離装置５からの潤滑油の流出が遮断され、潤滑油は副給油流路３０を流れて油水分離装置５を迂回する。電磁弁２３，２４の状態の切り換えは、制御装置１７によって制御される。

制御装置１７は、油水分離装置５の凝集型フィルタ５ａの破れ又は目詰まりが検出されない通常時は、３ポート電磁弁２３を主給油流路８に連通する状態で維持し、２ポート電磁弁２４を開弁状態で維持する。一方、油水分離装置５の凝集型フィルタ５ａの破れ又は目詰まりが検出されると、制御装置１７は、３ポート電磁弁２３を副給油流路３０に連通する状態とし、２ポート電磁弁２４を閉弁状態とする。電磁弁２３，２４をこの状態とすることで、油分離装置５から圧縮機本体２までの潤滑油の流路を確保しつつ、主給油流路８から油水分離装置５を切り離すことができ、圧縮機本体２の運転を停止することなく、凝集型フィルタ５ａの交換等の必要な保守作業が可能となる。

図５Ｂに示す変形例では、主給油流路８の油水分離装置５の上流側に隣接する位置に２ポート電磁弁２４が設けられている。また、主給油流路８の油水分離装置５の下流側に隣接する位置に、３ポート電磁弁２３が設けられている。さらに、２ポート電磁弁２４の上流側で油分離回収器３の下流側に位置する主給油流路８と、３ポート電磁弁２３とを接続する副給油流路３０が設けられている。３ポート電磁弁２３は、主給油流路８に接続する状態と、副給油流路３０に接続する状態とに切り換え可能である。２ポート電磁弁２４は、閉弁状態と開弁状態に切り換え可能である。

２ポート電磁弁２４が開弁状態であると、主給油流路８を介した油水分離装置５への潤滑油の流入が許容される。２ポート電磁弁２４が閉弁状態であると、主給油流路８を介した油水分離装置５への潤滑油の流入が遮断される。３ポート電磁弁２３が主給油流路８に接続する状態であると、主給油流路８を介した油水分離装置５からの潤滑油の流出が許容される。２ポート電磁弁２４が閉弁状態であって、かつ３ポート電磁弁２３が副給油流路３０に流通する状態であると、潤滑油は副給油流路３０を流れて油水分離装置５を迂回する。

制御装置１７は、油水分離装置５の凝集型フィルタ５ａの破れ又は目詰まりが検出されない通常時は、２ポート電磁弁２４を開弁状態で維持し、３ポート電磁弁２３を主給油流路８に連通する状態で維持する。一方、油水分離装置５の凝集型フィルタ５ａの破れ又は目詰まりが検出されると、制御装置１７は、２ポート電磁弁２４を閉弁状態とし、２ポート電磁弁２３を副給油流路３０に連通する状態とする。電磁弁２３，２４をこの状態とすることで、油分離装置５から圧縮機本体２までの潤滑油の流路を確保しつつ、主給油流路８から油水分離装置５を切り離すことができ、圧縮機本体２の運転を停止することなく、凝集型フィルタ５ａの交換等の必要な保守作業が可能となる。

図６に示す変形例では、排出流路１８の電磁弁２１よりも下流側にリザーバ１３が設けられている。リザーバ１３はフローティング弁１３ａと、このフローティング弁１３ａによって閉鎖される流出口１３ｂを備える。リザーバ１３内の水分がある程度の量に達するまでは、フローティング弁１３ａで流出口１３ｂが閉鎖され、リザーバ１３内に水分が保持される。リザーバ１３内の水分がある程度の量に達すると、フローティング弁１３ａが流出口１３ｂから浮上してリザーバ１３内の水分が排出される。

電磁弁２１の故障が検出されて制御装置１７が圧縮機本体２の運転を停止した直後は、油水分離装置５のドレン溜り５ｂからの排出流路１８への水分の流出が継続する場合がある。この場合、ドレン溜り５ｂから排出流路１８へ流出した水分は、フローティング弁１３ａが流出口１３ｂから浮上するまでは一時的にリザーバ１３内に水分が貯留される。従って、リザーバ１３を設けることで、電磁弁２１の故障検出時に、油水分離装置５によって分離された水分の油冷式空気圧縮機外への意図しない排出をより確実に防止できる。

以下、本発明の第２から第６実施形態を説明する。これらの実施形態に関し、第１実施形態と同一又は同様の構成や機能は説明を省略する。また、これらの実施形態に関する図面において、同一又は同様の要素には同一の符号を付している。

（第２実施形態）
図７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。

主給油流路８の油冷却器４よりも上流側から分岐し、油冷却器４を迂回して油冷却器４の下流側で主給油流路８に合流するバイパス流路１４が設けられている。バイパス流路１４に、凝集型フィルタ５ａ（図３参照）を備える油水分離装置５が配置されている。本実施形態では、主給油流路８とバイパス流路１４とが本発明における給油流路を構成する。

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１４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、潤滑油を油水分離装置５に流入させることができる。また、バイパス流路１４には、流量制御弁１５と、バイパス流路１４を流れる潤滑油の流量を検出する流量計１６が設けられている。流量制御弁１５は制御装置１７によって制御される。流量計１６が検出した流量は、制御装置１７に入力される。制御装置１７は、流量計１６が検出した流量に基づいて流量制御弁１５を制御し、それによってバイパス流路１４を流れる潤滑油の流量を調整する。例えば、制御装置１７は、バイパス流路１４を流れる潤滑油の流量が油冷却器４に流入する潤滑の流量に対して一定割合となるように、流量制御弁１５を制御する。

バイパス流路１４には、油水分離装置５の上流側に隣接した位置に、圧力センサ１１が設けられ、油水分離装置５の下流側に隣接した位置に、圧力センサ１２が設けられている。

制御装置１７は、圧力センサ１１，１２によって検出された圧力Ｐｕ，Ｐｄからバイパス流路１４の油水分離装置５における圧力降下値Ｐdropを求める。また、制御装置１７は、算出した圧力降下値Ｐdropを、予め定められた閾値Ｐth1，Ｐth2と比較することで、凝集型フィルタ５ａに破れ又は目詰まりが生じているか否かを判断する。制御装置１７は、凝集型フィルタ５ａに破れが生じていると判断した場合、電磁弁２１を閉弁状態に維持し、多量の潤滑油を含む水分が油冷式空気圧縮機１の外部に排出されるのを防止する。また、制御装置１７は、凝集型フィルタ５ａに目詰まりが生じていると判断した場合も、電磁弁２１を閉弁状態に維持する。

制御装置１７は、電磁弁２１に対して閉弁状態を指示中に、フローセンサ２２から電磁弁２１を水分が通っていることを示す検出信号が入力されると、電磁弁２１の故障であると判断し、圧縮機本体２の運転を停止させる。これにより、油水分離装置５によって分離された水分の油冷式空気圧縮機外への意図しない排出を確実に防止できる。

図８及び図９は、第２実施形態の変形例を示す。

図８の変形例では、バイパス流路１４の油水分離装置５の上流側と下流側に、それぞれ電磁弁２３，２４が設けられている。制御装置１７は、油水分離装置５の凝集型フィルタ５ａの破れ又は目詰まりが検出されると、制御装置１７は電磁弁２３，２４を閉弁状態とする。これにより、圧縮機本体２の運転を停止することなく、凝集型フィルタ５ａの交換等の必要な保守作業が可能となる。

図９の変形例では、排出流路１８の電磁弁２１よりも下流側にリザーバ１３が設けられている。リザーバ１３に一時的に潤滑油が貯留されるので、電磁弁２１の故障検出時に、油水分離装置５によって分離された水分や、油水分離装置５の不意の故障による油分の分離が不十分な水分の油冷式空気圧縮機１外への意図しない排出を、より確実に防止できる。

（第３実施形態）
図１０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。

図１１を併せて参照すると、油水分離装置５を通過した潤滑油が供給される、逆浸透膜型フィルタ２５ａを有する油水分離装置２５（第２の油水分離装置）が設けられている。本実施形態では、２つの油水分離装置５，２５が、本発明における油水分離部を構成している。

排出流路１８には、油水分離装置５のドレン溜り５ｂ（図３参照）から下流側へ、電磁弁２６、油水分離装置２５、電磁弁２１が順に設けられている。また、電磁弁２１中を水分が通過しているか否かを検出するフローセンサ２２が設けられている。

図１１を併せて参照すると、油水分離装置２５は、下部にドレン溜まり２５ｂが設けられたケーシング２５ｃを備える。ケーシング２５ｃ内には、両端開口のチューブ状である逆浸透膜型フィルタ２５ａが収容されている。逆浸透膜型フィルタ２５ａの一端には排出流路１８が接続されている。逆浸透膜型フィルタ２５ａの他端には、潤滑油の戻り流路２８の一端が接続されている。戻り流路２８の他端は油冷却器４よりも下流側（圧縮機本体２側）で主給油流路８に接続されている。ドレン溜まり２５ｂには排出流路１８が接続されており、排出流路１８の油水分離装置２５よりも下流側に電磁弁２１とフローセンサ２２が設けられている。

図１０に示す油水分離装置５のドレン溜り５ｂに貯留された水分は、ドレン溜り５ｂの水圧と大気圧との差圧によって排水流路１８を介して油水分離装置２５へ流れる。油水分離装置２５の逆浸透膜型フィルタ２５ａに油水分離装置５で一次分離された水分（一次分離水）が流入すると、水分自体は逆浸透膜型フィルタ２５ａを透過してドレン溜まり２５ｂに落下し、水分中に含まれる潤滑油は逆浸透膜型フィルタ２５ａを透過せずに油水分装置２５を通過して戻り流路２８に流入する。

排出流路１８には、油水分離装置２５の上流側に電磁弁２６が設けられている。また、戻り流路２８には、油水分離装置２５の下流側に電磁弁２７が設けられている。電磁弁２６は、排出流路１８を介した油水分離装置２５への一次分離水の流入を許容する開弁状態と、油水分離装置２５への一次分離水の流入を遮断する閉弁状態とに切り換え可能である。電磁弁２７は、戻り流路２８を介した油水分離装置２５からの潤滑油の流出を許容する開弁状態と、油水分離装置２５からの一次分離水の流出を遮断する閉弁状態とに切り換え可能である。電磁弁２６，２７の開閉状態は、制御装置１７によって制御される。

本実施形態における油水分離装置５は、ドレン溜り５ｂ中の水分量を検出するための水位センサ３１を備える。また、油水分離装置２５は、ドレン溜まり２５ｂ中の水分量を検出するための水位センサ３２を備える。水位センサ３１，３２が検出した水位ＷＬ1，ＷＬ2は、いずれも制御装置１７へ出力される。

制御装置１７は、水位センサ３１，３２が検出した水位ＷＬ1，ＷＬ2に基づいて、電磁弁２１，２６，２７を制御し、それによって油水分離装置５と油水分離装置２５による水分からの潤滑油の分離除去を実行する。

まず、圧縮機本体２の運転開始時には、電磁弁２６，２７は、いずれも閉弁状態である。制御装置１７は、水位センサ３１により検出されたドレン溜り５ｂの水位ＷＬ1が予め定められた水位ＷＬ1th以上であることを検出すると、電磁弁２６を閉弁状態から開弁状態に切り換える一方、電磁弁２７は閉弁状態で維持する（第１の状態）。この第１の状態では、油水分離装置５のドレン溜り５ｂから排水流路１４を介して、油水分離装置２５の逆浸透膜型フィルタ２５ａに水分（一次分離水）が流入する。油水分離装置２５に流入した水分自体は、逆浸透膜型フィルタ２５ａを透過してドレン溜まり２５ｂに貯留され、潤滑油が逆浸透膜型フィルタ２５ａ内に次第に蓄積される。

第１の状態は、例えば予め定められた所定時間が経過するまで維持される。この所定時間が経過すると、制御装置１７は、電磁弁２６を開弁状態で維持しつつ、電磁弁２７を閉弁状態から開弁状態に切り換える（第２の状態）。この第２状態では、油水分離装置５のドレン溜り５ｂから排出流路１８を介して流入する水分（一次分離水）によって、逆浸透膜型フィルタ２５ａ内に蓄積された潤滑油が押し出され、戻り流路２８を介して圧縮機本体２側に送られる。第２の状態は、予め定められた所定時間（例えば、逆浸透膜型フィルタ２５ａ内に蓄積された潤滑油がすべて水分（一次分離水）によって押し出されるのに要する時間）が経過するまで維持される。この所定時間が経過すると、制御装置１７は、電磁弁２６を開状態に維持しつつ、電磁弁２７を開弁状態から閉弁状態に切り換え、第１の状態に戻る。制御装置１７は、圧縮機本体２の運転を停止するまで、第１の状態と第２状態を交互に繰り返すように、電磁弁２６，２７の開閉状態を制御する。制御装置１７は、圧縮機本体２の運転を停止すると、第１及び電磁弁２６，２７を閉弁状態とする。

制御装置１７は、水位センサ３２により検出されたドレン溜まり２５ｂの水位ＷＬ2に応じて電磁弁２１の開閉状態を切り換える。具体的には、制御装置１７は、ドレン溜まり２５ｂの水位ＷＬ2が予め定められた閾値ＷＬ2th以上となると、電磁弁２１を閉弁状態から開弁状態に切り換え、この状態を予め定められた所定時間（例えば、ドレン溜まり２５ｂの水分がすべて流出するのに要する）が経過するまで維持する。この所定時間が経過すると、電磁弁２１は開弁状態から閉弁状態に切り換えられる。

制御装置１７は、圧力センサ１１，１２によって検出された圧力Ｐｄ，Ｐｕから算出した圧力降下値Ｐdropを、予め定められた閾値Ｐth1，Ｐth2と比較することで、凝集型フィルタ５ａに破れ又は目詰まりが生じているか否かを判断する。制御装置１７は、凝集型フィルタ５ａに破れが生じていると判断した場合、電磁弁２１を閉弁状態に維持し、多量の潤滑油を含む水分が油冷式空気圧縮機１の外部に排出されるのを防止する。また、制御装置１７は、凝集型フィルタ５ａに目詰まりが生じていると判断した場合も、電磁弁２１を閉弁状態に維持する。

制御装置１７は、電磁弁２１に対して閉弁状態を指示中に、フローセンサ２２から電磁弁２１を水分が通っていることを示す検出信号が入力されると、電磁弁２１の故障であると判断し、圧縮機本体２の運転を停止させる。これにより、油水分離装置５によって分離された水分（一次分離水）の油冷式空気圧縮機外への意図しない排出を確実に防止できる。

図１２Ａから図１３は、第３実施形態の変形例を示す。

図１２Ａの変形例では、主給油流路８の油水分離装置５の上流側に隣接する位置に３ポート電磁弁２３が設けられている。また、主給油流路８の油水分離装置５の下流側に隣接する位置に、２ポート電磁弁２４が設けられている。さらに、２ポート電磁弁２４の下流側で油冷却器４の上流側に位置する主給油流路８と、３ポート電磁弁２３とを接続する副給油流路３０が設けられている。３ポート電磁弁２３は、油分離回収器３の油溜り３ａを主給油流路８へ接続する状態と、油分離回収器３の油溜り３ａを副給油流路３０へ接続する状態とに切り換え可能である。２ポート電磁弁２４は、閉弁状態と開弁状態に切り換え可能である。油水分離装置５の凝集型フィルタ５ａの破れ又は目詰まりが検出されると、制御装置１７は３ポート電磁弁２３を副給油流路３０に連通する状態とし、２ポート電磁弁２４を閉弁状態とする。これにより、圧縮機本体２の運転を停止することなく、凝集型フィルタ５ａの交換等の必要な保守作業が可能となる。

図１２Ｂの変形例では、主給油流路８の油水分離装置５の上流側に隣接する位置に２ポート電磁弁２４が設けられている。また、主給油流路８の油水分離装置５の下流側に隣接する位置に、３ポート電磁弁２３が設けられている。さらに、２ポート電磁弁２４の上流側で油分離回収器３の下流側に位置する主給油流路８と、３ポート電磁弁２３とを接続する副給油流路３０が設けられている。３ポート電磁弁２３は、主給油流路８に接続する状態と、副給油流路３０に接続する状態とに切り換え可能である。２ポート電磁弁２４は、閉弁状態と開弁状態に切り換え可能である。油水分離装置５の凝集型フィルタ５ａの破れ又は目詰まりが検出されると、制御装置１７は２ポート電磁弁２４を閉弁状態とし、３ポート電磁弁２３を副給油流路３０に連通する状態とする。これにより、圧縮機本体２の運転を停止することなく、凝集型フィルタ５ａの交換等の必要な保守作業が可能となる。

図１３の変形例では、排出流路１８の電磁弁２１よりも下流側にリザーバ１３が設けられている。リザーバ１３に一時的に水分（二次分離水）が貯留されるので、電磁弁２１の故障検出時に、油水分離装置５，２５によって分離された水分や、油水分離装置５，２５の不意の故障により油分の分離が不十分な水分の油冷式空気圧縮機１外への意図しない排出を、より確実に防止できる。

（第４実施形態）
図１４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。本実施形態では、第２実施形態と同様に、凝集型フィルタ５ａを備える油水分離装置５がバイパス流路１４に配置されている。制御装置１７は、流量計１６の検出する流量に応じて流量制御弁１５を制御し、バイパス流路１４を流れる潤滑油の流量を調整する。また、本実施形態の油冷式空気圧縮機１は、第３実施形態と同様に、逆浸透膜型フィルタ２５ａを有する油水分離装置２５を備えている。油水分離装置５のドレン溜り５ｂが排出流路１８を介して逆浸透膜型フィルタ２５ａの一端に接続され、逆浸透膜型フィルタ２５ａの他端は戻り流路２８を介して主給油流路８に接続されている。排出流路１８には油水分離装置２５の上流に電磁弁２６が設けられ、戻り流路２８には油水分離装置２５の下流に電磁弁２７が設けられている。

制御装置１７は、第３実施形態と同様に、水位センサ３１，３２の検出水位に応じて電磁弁２１，２６，２７の開閉状態を制御し、それによって油水分離装置５，２５で潤滑油から水分を分離して排出流路１８を介して排出する。

制御装置１７は、圧力センサ１１，１２によって検出された圧力Ｐｄ，Ｐｕから算出した圧力降下値Ｐdropを予め定められた閾値Ｐth1，Ｐth2と比較することで、凝集型フィルタ５ａに破れ又は目詰まりが生じているか否かを判断する。制御装置１７は、凝集型フィルタ５ａに破れが生じていると判断した場合、電磁弁２１を閉弁状態に維持する。また、制御装置１７は、凝集型フィルタ５ａに目詰まりが生じていると判断した場合も、電磁弁２１を閉弁状態に維持する。

制御装置１７は、電磁弁２１に対して閉弁状態を指示中に、フローセンサ２２から電磁弁２１を水分が通っていることを示す検出信号が入力されると、電磁弁２１の故障であると判断し、圧縮機本体２の運転を停止させる。これにより、油水分離装置５によって分離された水分や、油水分離装置５，２５の不意の故障により油分の分離が不十分な水分の油冷式空気圧縮機１外への意図しない排出を確実に防止できる。

図１５及び図１６は、第４実施形態の変形例を示す。

図１５の変形例では、バイパス流路１４の油水分離装置５の上流側と下流側に、それぞれ電磁弁２３，２４が設けられている。凝集型フィルタ５ａの破れ又は目詰まりが検出されると、これら電磁弁２３，２４は閉弁状態となるので、圧縮機本体２の運転を停止することなく、凝集型フィルタ５ａの交換等の必要な保守作業が可能となる。

図１６の変形例では、排出流路１８の電磁弁２１よりも下流側にリザーバ１３が設けられている。リザーバ１３に一時的に潤滑油が貯留されるので、電磁弁２１の故障検出時に、油水分離装置５，２５によって分離された水分や、油水分離装置５，２５の不意の故障により油分の分離が不十分な水分の油冷式空気圧縮機１外への意図しない排出を、より確実に防止できる。

（第５実施形態）
図１７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。本実施形態では、凝集型フィルタ５ａを備える油水分離装置５は主給油流路８に設けられている。第１から第４実施形態では、圧力センサ１１，１２の検出圧力Ｐｕ，Ｐｄから算出される圧力降下値Ｐdropを監視することで、凝集型フィルタ５ａの破れの発生を検出している。これに対し、本実施形態では、油水分離装置５から排出される水分に含まれる潤滑油の濃度を監視することで、凝集型フィルタ５ａの破れの発生を検出している。

排出流路１８には、電磁弁２１よりも下流側にタンク３３が設けられ、タンク３３の下流側に電磁弁３４が設けられている。電磁弁３４は、排出流路１８を介したタンク３３からの水分の流出を許容する開弁状態と、排出流路１８を介したタンク３３からの水分の流出を遮断する閉弁状態とに切り換え可能である。電磁弁３４の開閉状態は、制御装置１７によって制御される。

油水分離装置５のドレン溜り５ｂから流出した水分（一次分離水）は、開状態の電磁弁２１を通過してタンク３３に流入する。電磁弁３４は通常時は開弁状態で維持されており、タンク３３内に一時的に水分が貯留される。タンク３３には、貯留された水分に含まれる潤滑油の濃度を検出する濃度センサ（油分検出部）３５が設けられている。濃度センサ３５が検出した潤滑油の濃度は、制御装置１７に入力される。濃度センサ３５は、必要な精度で潤滑油の濃度を検出できる限り、その種類は特に限定されない。例えば、静電誘導式、光学式、重量式等のセンサを濃度センサ３５として使用できる。電磁弁３４は、例えばタンク３３内に貯留された水分量が予め定められた量になると開弁状態とされ、タンク３３内の水分がすべて排出されると閉弁状態に戻される。

制御装置１７は、濃度センサ３５により検出されたタンク３３内の潤滑油の濃度Ｄを、予め定められた閾値Ｄthと比較する。検出された濃度Ｄが閾値Ｄth以上の場合、制御装置１７は凝集型フィルタ５ａに破れが生じていると判断し、電磁弁３４を閉弁状態で維持する。これにより、多量の潤滑油を含む水分が油冷式空気圧縮装置１外に排出されるのを防止できる。

図１８は、本発明の第５実施形態の変形例に係る油冷式空気圧縮機１を示す。この変形例に係る油冷式空気圧縮機１は、凝集型フィルタ５ａを備える油水分離装置５がバイパス流路１４に設けられている点が第５実施形態と異なる。

１油冷式空気圧縮機
２圧縮機本体
２ａロータ室
２ｂ，２ｃロータ
２ｄ吸込口
２ｅ吐出口
３油分離回収器
３ａ油溜り
４油冷却器
５，２５油水分離装置
５ａ凝集型フィルタ
５ｂドレン溜り
２５ａ逆浸透膜型フィルタ
２５ｂドレン溜り
２５ｃケーシング
６駆動装置
７吐出流路
８主給油流路
１１，１２圧力センサ
１３リザーバ
１３ａフローティング弁
１３ｂ流出口
１４バイパス流路
１５流量制御弁
１６流量計
１７制御装置
１８排出流路
２１，２３，２４，２６，２７，３４電磁弁
２２フローセンサ
２８戻り流路
３０副給油流路
３１，３２水位センサ
３３タンク
３５濃度センサ

Claims

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とを接続し、前記油分離回収器で回収された前記潤滑油を前記圧縮機本体に供給するための給油流路と、
前記給油流路を流れる前記潤滑油から水分を分離する、凝集型フィルタを備える油水分離装置と、
前記油水分離装置で分離された水分を排出するための排水流路と、
前記凝集型フィルタの破れを検出する検出部と
を備え、
前記検出部は、
前記排水流路を流れる水分中の前記潤滑油の濃度を検出する油分検出部と、
前記油分検出部で検出された前記潤滑油の濃度が予め定められた閾値以上の場合に、前記凝集型フィルタに破れが生じていると判断する制御装置と
を備える、油冷式空気圧縮機。
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とを接続し、前記油分離回収器で回収された前記潤滑油を前記圧縮機本体に供給するための給油流路と、
前記給油流路を流れる前記潤滑油から水分を分離する、凝集型フィルタを備える油水分離装置と、
前記油水分離装置で分離された水分を排出するための排水流路と、
前記凝集型フィルタの破れを検出する検出部と
を備え、
前記検出部は、
前記油水分離装置における圧力降下を検出する圧力降下検出部と、
前記圧力降下検出部で検出された圧力降下の値が予め定められた閾値以下の場合に、前記凝集型フィルタに破れが生じていると判断する制御装置と
前記排水流路に設けられ、前記排水流路を介した前記油水分離装置からの水分の排出を許容する開弁状態と、前記排水流路を介した前記油水分離装置からの水分の排出を遮断する閉弁状態とに切り換え可能な弁とを
備え、
前記制御装置は、前記凝集型フィルタの破れを検出すると前記弁を閉弁させる、油冷式空気圧縮機。
前記排水流路に設けられ、前記排水流路を介した前記油水分離装置からの水分の排出を許容する開弁状態と、前記排水流路を介した前記油水分離装置からの水分の排出を遮断する閉弁状態とに切り換え可能な弁とを
さらに備え、
前記制御装置は、前記凝集型フィルタの破れを検出すると前記弁を閉弁させる、請求項１に記載の油冷式空気圧縮機。