JP7190963B2 - 油冷式スクリュ圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、油冷式スクリュ圧縮機に関する。

特許文献１に開示された油冷式スクリュ圧縮機は、油分離回収器から圧縮機本体の給油箇所に対してポンプにより加圧することなく油を導く給油流路を備えている。

特開２００３－３２８９４３号公報

本発明の発明者らは、油冷式スクリュ圧縮機において、油分離回収器から圧縮機本体のロータ室に対してポンプによって加圧することなく油を導く給油流路を備える油冷式スクリュ圧縮機において、ロータ室への給油量が安定しない現象を新たに見出した。具体的には、本発明の発明者らは、かかる給油流路を有する油冷式空気圧縮機において、圧縮機本体の吐出圧が低圧で、圧縮機本体の回転数が低速であるときに、ロータ室への油供給が不安定となり、予想に反してロータ室への給油量が低下する場合があることを新たに見出した。

本発明は、かかる新たに見出された課題を解決するためになされたものである。つまり、本発明は、油分離回収器から圧縮機本体のロータ室に対してポンプにより加圧することなく油を導く給油流路を備える油冷式スクリュ圧縮機において、圧縮機本体の吐出圧が低圧で、圧縮機本体の回転数が低速であるときにも、ロータ室への安定した給油を確保することを課題とする。

本発明の一態様は、空気を圧縮する一対のロータが収容されたロータ室を備える圧縮機本体と、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、前記油分離回収器の油溜まりと前記ロータ室とを流体的に接続し、前記圧縮空気と前記ロータ室内の圧力差によって前記油溜まりの油を前記ロータ室に導く主給油流路と、前記主給油流路に設けられたオイルクーラと、前記主給油流路又は前記油分離回収器の前記油溜まりと前記ロータ室とを流体的に接続し、前記圧力差によって前記油溜まりの油を前記ロータ室に導く補助給油流路と、前記補助給油流路に設けられ、前記補助給油流路を通る前記油の流れを遮断又は制限する第１状態と、前記補助給油流路を通る前記油の流れを許容又は制限緩和する第２状態とに切り換え可能な油流れ制御部と、前記圧縮空気の圧力を直接的又は間接的に検出する圧力検出部と、前記圧力検出部により検出された前記圧力が閾値圧力以下となり、かつ前記圧縮機本体の回転数が閾値回転数以下となると、前記油流れ制御部を前記第１状態から前記第２状態に切り換える制御装置とを備え、前記補助給油流路は、前記ロータ室の前記主給油流路の接続位置よりも前記圧縮機本体の吸込口側に接続している、油冷式スクリュ圧縮機を提供する。

圧力検出部により検出された吐出圧が閾値圧力以下、かつ圧縮機本体の回転数が閾値回転数以下の状態、つまり、圧縮機本体の吐出圧が低く、かつ圧縮機本体の回転数が低い状態となると、油分離回収器から主給油流路を介してロータ室に導かれる油の量が減少する。しかし、当該状態となると、制御装置は油流れ制御部を第１状態から第２状態に切り換える。この切り換えにより、補助給油流路を介して油分離回収器からロータ室へ油が供給される。つまり、圧縮機本体の吐出圧が低く、かつ圧縮機本体の回転数が低い状態となると、主給油流路を介してだけでなく、補助給油流路も介して、油分離回収器からロータ室へ油が供給される。その結果、圧縮機本体の吐出圧が低く、かつ圧縮機本体の回転数が低い状態でも、ロータ室への安定した給油が確保でき、ロータ室への必要な給油量を確保できる。

前記補助給油流路は、前記オイルクーラよりも圧縮機本体側の前記主給油流路から分岐していてもよい。

前記主給油流路には、前記オイルクーラよりも油分離回収器側に配置されたオイルフィルタが設けられ、前記補助給油流路は、前記オイルフィルタと前記オイルクーラとの間の前記主給油流路から分岐していてもよい。

この構成により、オイルクーラの目詰まりが補助給油流路を介したロータ室への給油に影響するのを回避できる。

前記主給油流路には、前記オイルクーラよりも油分離回収器側に配置されたオイルフィルタが設けられ、前記補助給油流路は、前記油分離回収器と前記オイルフィルタとの間の前記主給油流路から分岐していてもよい。

この構成により、オイルフィルタの目詰まりが補助給油流路を介したロータ室への給油に影響するのを回避できる。

前記補助給油流路は、前記油分離回収器の前記油溜まりと前記ロータ室とを前記主給油流路を介することなく直接接続していてもよい。

前記圧力検出部は、前記油分離回収器内の圧力を検出する圧力センサであってもよい。

前記圧力検出部は、前記圧縮機本体の吐出口と前記油分離回収器とを接続する空気流路内の圧力を検出する圧力センサであってもよい。

前記圧力検出部は、前記圧縮空気で加圧された油の流通する前記主給油流路内の油の圧力を検出する圧力センサであってもよい。

前記圧力圧検出部は、前記圧縮空気で加圧された油の流通する前記主給油流路の油の流量を検出する流量センサであってもよい。

前記主給油流路は、前記ロータ室の圧縮側空間に接続しており、前記補助給油流路は、前記ロータ室の吸込側空間に接続していてもよい。

前記オイルクーラは、前記圧縮機本体から吐出された前記圧縮空気の温度又は前記油溜まりの油の温度に基づいて回転数制御されるファンによって冷却する空冷式のオイルクーラであってもよい。

油冷式スクリュ圧縮機は、前記圧縮機本体を駆動するモータと、前記モータの回転数を制御するインバータとをさらに備え、前記一対のロータのうちの一方のシャフトが前記モータの出力シャフトと一体構造であり、前記圧縮機本体の前記回転数は、前記モータの前記回転数であってもよい。

本発明の油冷式スクリュ圧縮機によれば、圧縮機本体の吐出圧が低圧で、圧縮機本体の回転数が低速であるときにも、ロータ室への安定した給油を確保できる。

本発明の第１実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機の概略構成図。 運転中の電磁弁の制御を説明するためのフローチャート。 起動時の電磁弁の制御を説明するためのフローチャート。 本体回転数と給油量の関係を示すグラフ。 第１実施形態の第１変形例に係る油冷式スクリュ圧縮機の概略構成図。 第１実施形態の第２変形例に係る油冷式スクリュ圧縮機の概略構成図。 第１実施形態の第３変形例に係る油冷式スクリュ圧縮機の概略構成図。 第１実施形態の第４変形例に係る油冷式スクリュ圧縮機の概略構成図。 本発明の第２実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機の概略構成図。 本発明の第３実施形態に係る油冷式空気圧縮機の概略構成図。 本発明の第４実施形態に係る油冷式空気圧縮機の概略構成図。 従来の油冷式空気圧縮機における本体回転数と給油量の関係を示すグラフ。

本発明の発明者らは、油冷式スクリュ圧縮機において、油分離回収器から圧縮機本体のロータ室に対してポンプにより加圧することなく油を導く給油流路を備える油冷式スクリュ圧縮機において起こり得るロータ室への給油量の低下を新たに見出した。以下、この点について説明する。

図１２は、油分離回収器から圧縮機本体のロータ室に対してポンプにより加圧することなく油を導く給油流路を備える油冷式スクリュ圧縮機における圧縮機本体の回転数（本体回転数）と、ロータ室への給油量の関係を示すグラフである。

図１２のグラフにおいて、「◆」印は吐出圧が設計吐出圧のP1の場合、「■」印は吐出圧がP2の場合、「▲」印は吐出圧が設計吐出圧のP1でオイルクーラ用のファンの回転数制御を実行した場合、「×」印は吐出圧がP2でオイルクーラ用のファンの回転数制御を実行した場合、「＊」印は吐出圧がP3でオイルクーラ用のファンの回転数制御を実行した場合、「●」印は吐出圧がP4でオイルクーラ用のファンの回転数制御を実行した場合（給油温度が上限値）、「＋」印は吐出圧がP4でオイルクーラ用のファンの回転数制御を実行した場合（給油温度が下限値）である。本体回転数については、V1が定格回転数で、V1、V2、V3、V4、V5、V6の順で回転数が高い。また、吐出圧については、P1、P2、P3、P4の順で吐出圧は高い。オイルクーラ用のファンの回転数制御では、油分離回収器の油溜まりの油温が高い程、ファンの回転数を高くしている。

図１２を参照すると、高い吐出圧P1，P2，P3であれば、定格回転数V1を下回る本体回転数V2～V6での運転、つまり部分負荷運転であっても、ロータ室への給油量は安定しており、定格回転数V1での運転、つまり全負荷運転と比較してロータ室への給油量の顕著な減少はない。これに対して、低い吐出圧P4の場合には、本体回転数V2～V6での運転（部分負荷運転）において、ロータ室への給油量が不安定で、全負荷運転と比較したロータ室への給油量の減少が著しい。特に、同じ低吐出圧P4でも、給油温度が下限値の場合、給油温度が上限値の場合よりも、部分負荷運転時のロータ室への給油量の不安定化と減少が著しい。

以上のように、油分離回収器から圧縮機本体のロータ室に対してポンプにより加圧することなく油を導く給油流路を備える油冷式スクリュ圧縮機では、吐出圧が低く、かつ本体回転数が低い運転条件下でロータ室への油供給が不安定となり、予想に反してロータ室への給油量が低下する場合があるという新たに知見が得られた。以下の実施形態はかかる新たな知見に基づくものである。

（第１実施形態）
図１を参照すると、本発明の第１実施形態にかかる油冷式スクリュ圧縮機１は、圧縮機本体２、圧縮機本体２を駆動するためのモータ３、及び圧縮機本体２から吐出された圧縮空気から油を分離して回収する油分離回収器４を備える。

圧縮機本体２は、一対のロータ、つまり雄ロータ２ａと雌ロータ２ｂが収容されたロータ室２ｃを備える。また、圧縮機本体２はフィルタ５と吸気調整弁６とを介して外気が吸い込まれる吸込口２ｄと、雌雄ロータ２ａ，２ｂにより圧縮された圧縮空気が吐き出される吐出口２ｅとを備える。

本実施形態では、雄ロータ２ａのシャフト２ｆは、モータ３の出力シャフト３ａと一体構造である。モータ３の回転数、従って、圧縮機本体２の雌雄ロータ２ａ，２ｂの回転数はインバータ２１により制御される。

油冷式スクリュ圧縮機１は、圧縮機本体２で生成された圧縮空気を、図示しない圧縮空気の供給先に送るための空気流路７を備える。空気流路７は、圧縮機本体２の吐出口２ｅと油分離回収器４とを流体的に接続する第１部分７ａ、油分離回収器４とアフタクーラ９とを流体的に接続する第２部分７ｂ、及びアフタクーラ９と供給先を流体的に接続する第３部分７ｃを備える。第２部分７ｂには保圧逆止弁８が設けられている。

本実施形態では、空気流路７の第１部分７ａから油分離回収器４内に流入した圧縮空気から、遠心力よる分離作用で油が分離される。分離され油は油分離回収器４の下部の油溜まり４ａに溜まる。また、油分離回収器４は二次的な油分離のためのエレメント４ｂを備える。油分離回収器４から空気流路７の第２部分７ｂに導出された圧縮空気は、アフタクーラ９で空冷された後、空気流路７の第３部分７ｃを介して供給先に送られる。

油冷式スクリュ圧縮機１は、油分離回収器４の油溜まり４ａの油を圧縮機本体２のロータ室２ｃに戻すための主給油流路１１を備える。

本実施形態における主給油流路１１は、油分離回収器４の油溜まり４ａとオイルクーラ１２とを流体的に接続する第１部分１１ａと、オイルクーラ１２とロータ室２ｃの閉じ込み後の圧縮側空間とを流体的に接続する第２部分１１ｂとを備える。主給油流路１１の第１部分１１ａにはオイルフィルタ１３が設けられている。また、第１部分１１ａと第２部分１１ｂとを、オイルクーラ１２をバイパスして接続するように、温度調整弁１４が設けられている。さらに、主給油流路１１の第２部分１１ｂから分岐する、圧縮機本体２の軸受、軸封部等への給油のための給油流路１５が設けられている。主給油流路１１には給油のためのポンプは設けられておらず、油分離回収器４の油溜まり４ａの油をポンプで加圧することなく、圧縮機本体１の吐出圧のみによってロータ室２ｃに導く。すなわち、圧縮機本体１から油分離回収器４内に吐出された圧縮空気とロータ室２ｃ内の圧力差によって、油分離回収器４の油溜まり４ａの油が主給油流路１１を介してロータ室２ｃに導かれる。

本実施形態の油冷式スクリュ圧縮機１は、主給油流路１１の第２部分１１ｂ、より具体的には給油流路１５の分岐位置よりもオイルクーラ１２側の第２部分１１ｂから分岐してロータ室２ｃに接続された補助給油流路３１を備える。補助給油流路３１には給油のためのポンプは設けられておらず、油分離回収器４の油溜まり４ａの油をポンプで加圧することなく、圧縮機本体１の吐出圧のみによってロータ室２ｃに導く。すなわち、圧縮機本体１から油分離回収器４内に吐出された圧縮空気とロータ室２ｃ内の圧力差によって、油分離回収器４の油溜まり４ａの油が補助給油流路３１を介してロータ室２ｃに導かれる。

補助給油流路３１は、主給油流路１１の第２部分１１ｂのロータ室２ｃへの接続位置よりも吸込口２ｄ側で、ロータ室２ｃに接続されている。補助給油流路３１のロータ室２ｃへの接続位置は、吸込口２ｄから主給油流路１１の第２部分１１ｂのロータ室２ｃへの接続位置までの範囲で設定できる。この設定により、圧縮機本体１の吐出圧のみによる補助給油流路３１を介した給油を実現できる。吐出圧のみによる補助給油流路３１を介して給油をより確実にするには、補助給油流路３１の吸込口２ｄの接続位置は圧縮側空間よりも吸込口２ｄ側の閉じ込み前の吸込側空間に設定することがより好ましい。より多くの給油量確保のために、補助給油流路３１を複数箇所でロータ室２ｃに接続してもよい。

補助給油流路３１には、本発明における油流れ制御部の一例である、常閉の電磁弁３２が設けられている。電磁弁３２の閉弁時（第１状態）には、補助給油流路３１を介したロータ室２ｃへの油の流れが遮断され、電磁弁３２の開弁時（第２状態）には、補助給油流路３１を介したロータ室２ｃへの油の流れが許容される。

油冷式スクリュ圧縮機１は、アフタクーラ９とオイルクーラ１２における空冷のためのファン２２を備える。このファン２２は、インバータ２３によって回転数が制御されるファンモータ２４で駆動される。

油冷式スクリュ圧縮機１は、油分離回収器４内の圧縮空気の圧力を検出する圧力センサ４１（圧力検出部）を備える。また、油冷式スクリュ圧縮機１は、油分離回収器４内の油溜まり４ａに溜まった油の温度を検出する温度センサ４２を備える。

制御装置１００は、圧縮機本体１を駆動するモータ３のインバータ２１、ファン２２を駆動するファンモータ２４のインバータ２３、及び電磁弁３２を含む、油冷式スクリュ圧縮機１の構成要素を統括的に制御する。制御装置１００には、圧力センサ４１と温度センサ４２から検出信号が入力される。

制御装置１００は、温度センサ４２から入力される検出信号に基づいて、ファンモータ２４のインバータ２３によって、ファン２２の回転数を制御する。具体的には、制御装置１００は油溜まり４ａの油の温度Ｔｄと相関のある圧縮機本体１から吐出される圧縮空気の温度が所定値になるようにファン２２の回転数を制御する。本実施形態では、制御装置１００は、温度センサ４２によって検出される油分離回収器４の油溜まり４ａの油の温度Ｔｄが高い程、ファン２２の回転数を高くし、この検出温度Ｔｄが低い程、ファン２２の回転数を低くする。圧縮機本体１から吐出される圧縮空気の温度を直接測定するセンサを設け、制御装置１００がこのセンサによって検出される圧縮空気の温度が所定値になるようにファン２２の回転数を制御してもよい。

本実施形態における温度調整弁１４は、ワックス式の自動温度調整弁である。温度調整弁１４は圧縮機本体２の給油温度が所定温度に調整されるように自律的に動作する。具体的には、温度調整弁１４は、圧縮機本体２の給油温度を低下させる必要があるときは、油分離回収器４からオイルクーラ１２を経てロータ室２ｃに供給される油の量が相対的に増加する状態となり。また、温度調整弁１４は、圧縮機本体２の給油温度を上昇させる必要があるときは、油分離回収器４からオイルクーラ１２を経ることなくロータ室２ｃに供給される油の量が相対的に増加する状態となる。

以下、制御装置１００によって実行される電磁弁３２の制御を説明する。

圧縮機本体２の運転中、油分離回収器４の油溜まり４ａの油が、圧縮機本体２の吐出圧によって、主給油流路１１を介してロータ室２ｃに供給される。かかる圧縮機本体２の運転中、図２に示す以下の制御が実行される。

ステップＳ１において、圧力センサ４１によって検出された油分離回収器４内の圧縮空気の圧力、つまり吐出圧Poが第１閾値圧力Poth1以下になると、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２において、圧縮機本体２の回転数（本体回転数）Vcompが第１閾値回転数Vth1以下となると、ステップＳ３に移行する。

前述のように、本実施形態では、雄ロータ２ａのシャフト２ｆは、モータ３の出力シャフト３ａと一体構造であるので、モータ３に電力供給しているインバータ２１の駆動周波数から本体回転数Vcompが得られる。制御装置１００は、インバータ２１を駆動しているので、本体回転数Vcompを常に取得している。例えば、モータ３と圧縮機本体２との間に減速ギア或いは増速ギアが介在する場合、インバータ２１の駆動周波数から得られるモータ回転数と減速比或いは増速比とから演算により本体回転数Vcompを取得できる。

ステップＳ３では、電磁弁３２が閉弁から開弁に切り換えられると共に、タイマTimの計時が開始される。電磁弁３２が開弁されると、油分離回収器４の油溜まり４ａの油が、圧縮機本体２の吐出圧によって、補助給油流路３１を介してロータ室２ｃに供給される。

ステップＳ１の第１閾値圧力Poth1は、圧縮機本体２の回転数との関係でロータ室２ｃへの給油量が不安定な状態が生じる始める圧縮機本体２の吐出圧である。第１閾値圧力Poth1は実験的に求めることができる。第１閾値圧力Poth1は、定格圧力（圧縮機本体２の適切な動作ないし性能が補償されている吐出圧力で、最大吐出圧よりは低圧）以下である。

ステップＳ２の第１閾値回転数Vth1は、圧縮機本体２の吐出圧との関係でロータ室２ｃへの給油量が不安定な状態が生じる始める圧縮機本体２の回転数である。第１閾値回転数Vth1は、実験的に求めることができる。第１閾値回転数Vth1は圧縮機本体２の最大回転数の８０％以下である。

ステップＳ１で吐出圧Poが第１閾値圧力Poth1以下という条件が成立し、かつステップＳ２で本体回転数Vcompが第１閾値回転数Vth1以下という条件が成立するのは、圧縮機本体２の吐出圧が低く、かつ圧縮機本体２の回転数が低い状態である。この状態では、油分離回収器４から主給油流路１１を介してロータ室２ｃに導かれる油の量が減少する。ステップＳ３で電磁弁３２を開弁することで、つまり圧縮機本体２の吐出圧が低く、かつ圧縮機本体２の回転数が低い状態となったときに電磁弁３２を開弁することで、主給油流路１１を介してだけでなく、補助給油流路３１も介して、油分離回収器４からロータ２ｃ室へ油が供給される。その結果、圧縮機本体２の吐出圧が低く、かつ圧縮機本体２の回転数が低い状態でも、ロータ室２ｃへの必要な給油量を確保できる。

ステップＳ３での電磁弁３２を開弁後、つまり補助給油流路３１を介したロータ室２ｃへの給油開始後は、ステップＳ４～Ｓ８の処理が実行される。

まず、ステップＳ４において、吐出圧Poが第２圧力閾値Poth2以上となると、ステップＳ５に移行する。第２圧力閾値Poth2は、本実施形態では、第１圧力閾値Poth1より低圧である。第２圧力閾値Poth2は、第１圧力閾値Poth1値以下で第１圧力閾値Poth1より０．１MPa低圧の範囲で設定され得る。ステップＳ４において、吐出圧Poが第２圧力閾値Poth2以上という条件が成立しないことは、吐出圧Poが、第１圧力閾値Poth1、つまり補助給油流路３１を介した給油が必要な値をさらに下回るような状態であることを意味する。

ステップＳ５において、吐出圧力Poが第３圧力閾値Poth3未満であればステップＳ６に移行し、吐出圧力Poが第３圧力閾値Poth3以上であればステップＳ７に移行する。第３圧力閾値Poth3は、本実施形態では、第１圧力閾値Poth1より高圧である。第３圧力閾値Poth3は、第１圧力閾値Poth1以上で第１圧力閾値Poth1より０．１MPa高圧の範囲で設定され得る。ステップＳ５で、吐出圧力Poが第３圧力閾値Poth3以上という条件が成立することは、吐出圧Poは補助給油流路３１を介した給油が必要な値（第１圧力閾値Poth1）を十分に上回っていることを意味する。

第２圧力閾値Poth2と第３圧力閾値Poth3はいずれも、第１圧力閾値Poth1と同一の値でも良いでが、電磁弁３２の開閉タイミングが頻繁になることを避けるために、０．１MPa以内の差圧を設けることが好ましい。

ステップＳ６において、本体回転数Vcompが第２閾値回転数Vth2以上であればステップＳ７に移行し、本体回転数Vcompが第２閾値回転数Vth2未満であればステップＳ４に戻る。第２閾値回転数Vth2は、本実施形態では、第１閾値回転数Vth1より高速である。第２閾値回転数Vth2は、第１閾値回転数Vth1以上で第１閾値回転数Vth1の１２５％の範囲で設定され得る。ステップＳ６で本体回転数Vcompが第２閾値回転数Vth2以上という条件が成立することは、本体回転数Vcompが補助給油流路３１を介した給油が必要な値（第１閾値回転数Vth1）を十分に上回ることを意味する。

第２閾値回転数Vth2は、第１閾値回転数Vth1と同一の値でも良いが、電磁弁３２の開閉タイミングが頻繁になることを避けるため、また第２閾値回転数Vth2が定格回転数に近づくほど省エネ性が低下するので、本実施形態では、第２閾値回転数Vth2を第１閾値回転数Vth1の１２５％以下とすることが好ましい。

ステップＳ７において、電磁弁３２の開弁時（ステップＳ３）に計時を開始したタイマTimが予め定められた補助給油時間Tupを経過していれば、ステップＳ８に移行し、タイマTimが補助給油時間Tupを経過していなければステップＳ４に戻る。

ステップＳ８では、電磁弁３２が開弁から閉弁に切り換えられる。電磁弁３２の閉弁によって補助給油経路３１を介した油分離回収器４からロータ室２ｃへの油の流れは遮断される。電磁弁３２の閉弁後は、主給油経路１１のみを介して油分離回収器４からロータ室２ｃへ油が供給される。ステップＳ８での電磁弁３２の閉弁後、ステップＳ１に戻る。

以上のように、本実施形態では、電磁弁３２を閉弁から開弁に切り換えた後、以下の閉弁条件１，２のいずれか一方が成立した場合に、電磁弁３２を開弁から閉弁に戻す。

閉弁条件１：
圧縮機本体１の吐出圧Poが第３閾値圧力Poth3以上、かつタイマTimの計時時間が補助給油時間Tupを経過。

閉弁条件２：
圧縮機本体１の吐出圧Poが第２閾値圧力Poth2以上、本体回転数Vcompが第２閾値回転数Vth2以上、かつタイマTimの計時時間が補助給油時間Tupを経過。

前述のように、電磁弁３２を閉弁から開弁に切り換える条件は、圧縮機本体１の吐出圧Poが第１閾値圧力Poth1以下、かつ本体回転数Vcompが第１閾値回転数Vth1以下である。つまり、圧縮機本体２の吐出圧Poが低く、かつ圧縮機本体２の回転数Vcompが低い状態となると、補助給油流路３１を介したロータ室２ｃへの給油を実行する。これに対して、閉弁条件１は、圧縮機本体２の吐出圧Poが十分に高い状態が、ある程度の時間継続することを意味する。また、閉弁条件２は、圧縮機本体２の回転数Vcompが十分に高い状態が、ある程度の時間継続することを意味する。つまり、圧縮機本体２の吐出圧Poと圧縮機本体２の回転数Vcompのいずれか一方が回復すれば、補助給油流路３１を介したロータ室２ｃへの給油を終了する。

圧縮機本体２の起動時には、図３に示す制御が実行される。圧縮機本体２の起動時には、圧縮機本体２の吐出圧Poと圧縮機本体２の回転数Vcompはいずれも低いので、圧縮機本体２の吐出圧Poと圧縮機本体２の回転数Vcompとのうちのいずれか一方が上昇するまでは、電磁弁３２を開弁し、補助給油経路３１を介したロータ室２ｃへの給油を実行する。具体的には、図３のステップＳ１１～Ｓ１６は、図２のステップＳ３～Ｓ８と同一である。

図４は、圧縮機本体の回転数（本体回転数）と、ロータ室への給油量の関係を示すグラフである。このグラフにおいて、「●」印と「＋」印は、補助給油流路を備えない従来の油冷式スクリュ圧縮機の場合であり、図１２のものと同じである。図４中のその他の記号も特に言及しない限り、図１２のものと同じである。図４において、「●」印は吐出圧がP4でファン２２の回転数制御を実行した場合（給油温度が上限値）、「＋」印は吐出圧がP4でファン２２の回転数制御を実行した場合（給油温度が下限値）である。一方、図４において「◆」印と「■」印は、本実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機１の場合であり、圧縮機本体１の吐出圧が低く、かつ圧縮機本体２の回転数が低い場合に補助給油流路３１による給油を行っている。「◆」印は吐出圧がP4でファン２２の回転数制御を実行した場合（給油温度が上限値）、「■」印は吐出圧がP4でファン２２の回転数制御を実行した場合（給油温度が下限値）である。この図１２のグラフから、本実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機１では、圧縮機本体の吐出圧が低く、かつ圧縮機本体の回転数が低い部分負荷運転時であっても、ロータ室２ｃへの給油量が安定し、かつ必要な給油量を確保できることを理解できる。

（第１実施形態の変形例）
図５から図８は第１実施形態の種々の変形例を示す。これらの変形例の構成は、後述する第２から第４実施形態（図９から図１１）にも適用できる。

図５の変形例では、電磁弁３２（図１参照）に代えて、流量制御弁３３が補助給油経路３１に設けられている。流量制御弁３３は補助給油流路３１を介したロータ室２ｃへの油の流れを微流量に制限する第１状態と、制限を緩和して補助給油流路３１を介したロータ室２１への十分な流量の油の流れを許容する第２状態とに切り換え可能である。制御装置１００は、第１実施形態における電磁弁３２を閉弁する条件が成立する場合には流量制御弁３３を第１状態とし、第１実施形態における電磁弁３２を開弁する条件が成立する場合には流量制御弁３３を第２状態とする。

図６の変形例では、補助給油流路３１は、オイルフィルタ１３とオイルクーラ１２との間の主給油流路１１（第１部分１１ａ）から分岐している。この構成により、オイルクーラ１２の目詰まりが補助給油流路３１を介したロータ室２ｃへの給油に影響するのを回避できる。

図７の変形例では、補助給油流路３１は、油分離回収器４とオイルフィルタ１２との間の主給油流路１１（第１部分１１ａ）から分岐している。この構成により、オイルフィルタ１３の目詰まりが補助給油流路１１を介したロータ室２ｃへの給油に影響するのを回避できる。

図８の変形例では、補助給油流路３１は、油分離回収器４の油溜まり４ａとロータ室２ｃとを直接接続している。補助給油経路３１をこのように構成することで、油分離回収器４の油溜まり４ａからロータ室２ｃへ流れる油の圧損を効果的に低減できる。そのため、この変形例の補助給油経路３１のロータ室２ｃへの接続位置は、閉じ込み後の圧縮側空間に設定し得る。

第１実施形態（図１）並びに図６から図８の変形例に係る補助給油経路３１のうちの２以上を１つの油冷式スクリュ圧縮機１に設けても良い。

以下、本発明の第２から第４実施形態を説明する。これらの実施形態について、特に言及しない要素及び機能は、第１実施形態と同様である。

（第２実施形態）
図９に示す本発明の第２実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機１では、圧力センサ（圧力検出部）４１が、油分離回収器４ではなく、圧縮機本体２の吐出口２ｅと油分離回収器４とを接続する空気流路７（第１部分７ａ）に設けられている。この圧力センサ４１によって空気流路７の第１部分７ａの圧縮空気の圧力が検出される。

（第３実施形態）
図１０に示す本発明の第３実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機１では、圧力センサ４１（図１及び図９参照）は設けなくてもよく、主給油流路１１の油の圧力Psを検出する圧力センサ（圧力検出部）４３が設けられている。主給油流路１１は油分離回収器４の油溜まり４ａの油をポンプで加圧することなく圧縮機本体２のロータ室２ｃに導く。すなわち、圧縮機本体１から油分離回収器４内に吐出された圧縮空気とロータ室２ｃ内の圧力差によって、油分離回収器４の油溜まり４ａの油をロータ室２ｃに導く。従って、主給油流路１１の油の圧力Psを検出することで、圧縮機本体２の吐出圧Poを間接的に検出できる。

（第４実施形態）
図１１に示す本発明の第４実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機１では、圧力センサ４１（図１及び図９）は設けなくてもよく、主給油流路１１の油の流量FLを検出する流量センサ（圧力検出部）４４が設けられている。上記した実施形態と同様に主給油流路１１は油分離回収器４の油溜まり４ａの油をポンプで加圧することなく圧縮機本体２のロータ室２ｃに導くので、主給油流路１１の油の流量FLは圧縮機本体２の吐出圧Poと正の相関を有する。従って、主給油流路１１の油の流量FLを検出することで、圧縮機本体２の吐出圧Poを間接的に検出できる。

１ 油冷式スクリュ圧縮機
２ 圧縮機本体
２ａ 雄ロータ
２ｂ 雌ロータ
２ｃ ロータ室
２ｄ 吸込口
２ｅ 吐出口
２ｆ シャフト
３ モータ
３ａ 出力シャフト
４ 油分離回収器
４ａ 油溜まり
４ｂ エレメント
５ エアフィルタ
６ 吸気調整弁
７ 空気流路
７ａ 第１部分
７ｂ 第２部分
７ｃ 第３部分
８ 保圧逆止弁
９ アフタクーラ
１１ 主給油流路
１１ａ 第１部分
１１ｂ 第２部分
１２ オイルクーラ
１３ オイルフィルタ
１４ 温度調整弁
１５ 給油流路
２１，２３ インバータ
２２ ファン
２４ ファンモータ
３１ 補助給油流路
３２ 電磁弁
４１，４３ 圧力センサ（圧力検出部）
４２ 温度センサ
４４ 流量センサ（圧力検出部）
３３ 流量制御弁
１００ 制御装置

Claims (12)

1. 空気を圧縮する一対のロータが収容されたロータ室を備える圧縮機本体と、
   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、
   前記油分離回収器の油溜まりと前記ロータ室とを流体的に接続し、前記圧縮空気と前記ロータ室内の圧力差によって前記油溜まりの油を前記ロータ室に導く主給油流路と、
   前記主給油流路に設けられたオイルクーラと、
   前記主給油流路又は前記油分離回収器の前記油溜まりと前記ロータ室とを流体的に接続し、前記圧力差によって前記油溜まりの油を前記ロータ室に導く補助給油流路と、
   前記補助給油流路に設けられ、前記補助給油流路を通る前記油の流れを遮断又は制限する第１状態と、前記補助給油流路を通る前記油の流れを許容又は制限緩和する第２状態とに切り換え可能な油流れ制御部と、
   前記圧縮空気の圧力を直接的又は間接的に検出する圧力検出部と、
   前記圧力検出部により検出された前記圧力が閾値圧力以下となり、かつ前記圧縮機本体の回転数が閾値回転数以下となると、前記油流れ制御部を前記第１状態から前記第２状態に切り換える制御装置と
   を備え、
   前記補助給油流路は、前記ロータ室の前記主給油流路の接続位置よりも前記圧縮機本体の吸込口側に接続している、油冷式スクリュ圧縮機。
2. 前記補助給油流路は、前記オイルクーラよりも圧縮機本体側の前記主給油流路から分岐している、請求項１に記載の油冷式スクリュ圧縮機。
3. 前記主給油流路には、前記オイルクーラよりも油分離回収器側に配置されたオイルフィルタが設けられ、
   前記補助給油流路は、前記オイルフィルタと前記オイルクーラとの間の前記主給油流路から分岐している、請求項１に記載の油冷式スクリュ圧縮機。
4. 前記主給油流路には、前記オイルクーラよりも油分離回収器側に配置されたオイルフィルタが設けられ、
   前記補助給油流路は、前記油分離回収器と前記オイルフィルタとの間の前記主給油流路から分岐している、請求項１に記載の油冷式スクリュ圧縮機。
5. 前記補助給油流路は、前記油分離回収器の前記油溜まりと前記ロータ室とを前記主給油流路を介することなく接続している、請求項１に記載の油冷式スクリュ圧縮機。
6. 前記圧力検出部は、前記油分離回収器内の圧力を検出する圧力センサである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の油冷式スクリュ圧縮機。
7. 前記圧力検出部は、前記圧縮機本体の吐出口と前記油分離回収器とを接続する空気流路内の圧力を検出する圧力センサである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の油冷式スクリュ圧縮機。
8. 前記圧力検出部は、前記圧縮空気で加圧された油の流通する前記主給油流路内の圧力を検出する圧力センサである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の油冷式スクリュ圧縮機。
9. 前記圧力検出部は、前記圧縮空気で加圧された油の流通する前記主給油流路の油の流量を検出する流量センサである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の油冷式スクリュ圧縮機。
10. 前記主給油流路は、前記ロータ室の圧縮側空間に接続しており、
    前記補助給油流路は、前記ロータ室の吸込側空間に接続している、請求項１に記載の油冷式スクリュ圧縮機。
11. 前記オイルクーラは、前記圧縮機本体から吐出された圧縮空気の温度又は前記油溜まりの油の温度に基づいて回転数制御されるファンによって冷却する空冷式のオイルクーラである、請求項１０に記載の油冷式スクリュ圧縮機。
12. 前記圧縮機本体を駆動するモータと、
    前記モータの回転数を制御するインバータと
    をさらに備え、
    前記一対のロータのうちの一方のシャフトが前記モータの出力シャフトと一体構造であり、
    前記圧縮機本体の前記回転数は、前記モータの前記回転数である、請求項１又は請求項１１に記載の油冷式スクリュ圧縮機。

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