KR102227114B1 - 스크류 압축기 - Google Patents

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히로후미 사이토
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

[과제] 저온 가스의 압축 용도에 있어서도 스크루 로터의 회전 동력의 손실을 저감시키는 것이 가능한 스크류 압축기를 제공한다.
[해결 수단] 스크류 압축기는, 흡입 가스를 압축하는 저단 스크루 로터와, 상기 저단 스크루 로터가 수용되는 저단 로터실로의 오일의 공급 및 그의 정지를 전환하는 오일 공급 유닛을 구비하고 있다. 상기 오일 공급 유닛은, 상기 흡입 가스의 온도가 미리 정해진 기준 온도 이하인 것에 기초하여 상기 저단 로터실로의 상기 오일의 공급을 정지함과 함께, 상기 흡입 가스의 온도가 상기 기준 온도를 초과하는 것에 기초하여 상기 저단 로터실에 상기 오일을 공급하도록 구성되어 있다.

Description

스크류 압축기{SCREW COMPRESSOR}
본 발명은 스크류 압축기에 관한 것이다.
종래, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 암수 1쌍의 스크루 로터를 구비한 스크류 압축기에 대하여 알려져 있다. 이 스크류 압축기는, 수형 로터 및 암형 로터가 케이싱 내에 있어서 서로 맞물리게 배치된 것이며, 양 로터를 축 둘레로 회전 시킴으로써 흡입 가스를 소정의 압력으로 되기까지 승압한다.
특허문헌 1에 개시된 스크류 압축기는, 수형 로터 및 암형 로터의 각 샤프트의 단부에 타이밍 기어가 장착된 구조로 되어 있다. 또한 이와 같은 스크류 압축기에 있어서는, 가스의 압축 시에 생기는 열의 제거를 목적으로 하여, 스크루 로터가 수용되는 로터실에 오일을 공급하는 유랭 방식이 많이 채용되고 있다.
일본 특허 공개 평2-233893호 공보
특허문헌 1의 스크류 압축기에 유랭 방식이 채용된 경우에 있어서, 액화 천연가스의 보일 오프 가스라는 극저온의 가스가 스크루 로터에 흡입되면, 오일이 가스에 의하여 냉각됨으로써 오일의 점도가 높아지고, 또한 케이싱 내에서 오일이 고착되는 경우가 있다. 이것에 의하여 스크루 로터가 회전하기 어려워져, 스크루 로터를 회전시키기 위한 동력의 손실이 커진다는 과제가 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 저온 가스의 압축 용도에 있어서도 스크루 로터의 회전 동력의 손실을 저감시키는 것이 가능한 스크류 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 국면에 따른 스크류 압축기는, 흡입 가스를 압축하는 저단 스크루 로터와, 상기 저단 스크루 로터가 수용되는 저단 로터실로의 오일의 공급 및 그의 정지를 전환하는 오일 공급 유닛을 구비하고 있다. 상기 오일 공급 유닛은, 상기 흡입 가스의 온도가 미리 정해진 기준 온도 이하인 것에 기초하여 상기 저단 로터실로의 상기 오일의 공급을 정지함과 함께, 상기 흡입 가스의 온도가 상기 기준 온도를 초과하는 것에 기초하여 상기 저단 로터실에 상기 오일을 공급하도록 구성되어 있다.
이 스크류 압축기에서는, 흡입 가스의 온도가 낮은 경우(기준 온도 이하인 경우)에는, 오일 공급 유닛으로부터 저단 로터실로의 오일의 공급이 정지되는 오일 프리식으로 전환할 수 있다. 이것에 의하여, 저온 가스가 저단 스크루 로터에 흡입되더라도, 오일의 점도 상승에 의하여 로터가 회전하기 어려워진다는 사태를 회피할 수 있다. 한편, 흡입 가스의 온도가 높은 경우(기준 온도를 초과하는 경우)에는, 오일 공급 유닛으로부터 저단 로터실로 오일이 공급되는 유랭식으로 전환함으로써, 저단 로터실 내에서 생기는 압축열의 제거를 행할 수 있다. 이 스크류 압축기에 의하면, 오일 프리식과 유랭식으로 적절히 전환함으로써 저온 가스의 압축 용도에 있어서도 스크루 로터의 회전 동력의 손실을 저감시킬 수 있다.
상기 스크류 압축기는, 상기 저단 로터실이 마련된 케이싱과, 상기 케이싱으로부터 상기 오일을 회수함과 함께, 회수한 상기 오일을 상기 케이싱에 있어서의 상기 저단 로터실 이외의 부분으로 복귀시키는 오일 회수 유닛을 더 구비하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 회수한 오일을 다시 케이싱으로 복귀시킴으로써 오일의 유효 이용을 도모할 수 있다. 이때, 케이싱에 있어서의 저단 로터실 이외의 부분으로 오일을 복귀시킴으로써, 저단 스크루 로터에 저온 가스가 흡입될 때도 오일의 점도 상승이나 고착의 문제를 회피할 수 있다.
상기 스크류 압축기는, 상기 저단 스크루 로터에 의하여 압축된 상기 흡입 가스를 압축하는 고단 스크루 로터를 더 구비하고 있어도 된다. 상기 오일 공급 유닛은, 상기 고단 스크루 로터가 수용되는 고단 로터실로의 상기 오일의 공급 및 그의 정지를 전환하도록 구성되어 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 고단 스크루 로터도 오일 프리식과 유랭식으로 전환할 수 있다. 이 때문에, 저단 스크루 로터에 의한 압축 후의 가스의 온도가 낮은 경우에는 고단 스크루 로터를 오일 프리식으로 전환함으로써, 고단 스크루 로터에 있어서도 오일의 점도 상승에 기인하는 회전 동력의 손실을 감소시킬 수 있다.
상기 스크류 압축기는, 상기 저단 스크루 로터에 의하여 압축된 상기 흡입 가스를 압축하는 고단 스크루 로터와, 상기 저단 로터실이 내부에 마련된 저단 케이스와, 상기 저단 케이스와 일체이고 또한 상기 고단 스크루 로터가 수용되는 고단 로터실이 내부에 마련된 고단 케이스를 포함하는 케이싱을 더 구비하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 저단 및 고단 스크루 로터가 각각 다른 케이싱에 수용되는 경우에 비하여 스크류 압축기를 콤팩트화할 수 있다. 이는, 예를 들어 선박 내 등의, 설치 스페이스가 한정된 상황에 있어서 스크류 압축기를 설치할 때 특히 바람직하다.
상기 스크류 압축기는, 상기 저단 스크루 로터를 축 둘레로 회전시키는 구동부이며, 상기 저단 스크루 로터의 회전수를 변화시키기 위한 가변 구동력을 발생시키는 상기 구동부를 더 구비하고 있어도 된다.
스크류 압축기의 대표적인 압축 용량의 조정 방법으로서 로터의 회전수 제어 외에 슬라이드 밸브 제어가 있다. 그러나 저단 스크루 로터가 오일 프리인 상태에서는 슬라이드 밸브의 윤활이 불가능하기 때문에 회전수 제어에 의한 용량 조정을 행할 필요가 있다. 상기 구성에 의하면, 구동부가 발생하는 가변 구동력에 의하여 저단 스크루 로터의 회전수를 변화시킬 수 있기 때문에, 저단 스크루 로터가 오일 프리인 상태에서도 압축 용량의 조정을 행할 수 있다.
상기 스크류 압축기는, 상기 저단 스크루 로터의 축을 따라 슬라이드 이동함으로써 상기 저단 스크루 로터의 압축 용량을 조정하는 저단 슬라이드 밸브와, 상기 저단 로터실로의 상기 오일의 공급이 정지되는 동안에는, 회전수 제어에 의한 상기 저단 스크루 로터의 압축 용량의 조정을 행함과 함께, 상기 저단 로터실에 상기 오일이 공급되는 동안에는, 회전수 제어에 의한 상기 저단 스크루 로터의 압축 용량의 조정, 및 상기 저단 슬라이드 밸브에 의한 상기 저단 스크루 로터의 압축 용량의 조정 중 적어도 한쪽을 행하도록 상기 구동부 및 상기 저단 슬라이드 밸브의 동작을 제어하는 제어부를 더 구비하고 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 저단 스크루 로터가 오일 프리인 경우에는 회전수 제어만에 의한 압축 용량의 조정을 행하고, 한편, 저단 스크루 로터가 유랭식인 경우에는 회전수 제어 및 슬라이드 밸브 제어 중 적어도 한쪽을 이용한 압축 용량의 조정을 행할 수 있다. 따라서 로터의 회전수 제어를 상시 행하는 경우에 비하여 압축 용량의 조정 방법의 자유도가 높다.
이상의 설명으로부터 밝혀진 바와 같이, 본 발명에 의하면, 저온 가스의 압축 용도에 있어서도 스크루 로터의 회전 동력의 손실을 저감시키는 것이 가능한 스크류 압축기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 스크류 압축기가 적용되는 가스 압축 시스템의 계통을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 스크류 압축기의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 상기 스크류 압축기에 있어서의 수형 로터 및 암형 로터의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 상기 스크류 압축기의 케이싱에 대한 오일 공급관의 접속 양태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 스크류 압축기의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다.
(실시 형태 1)
먼저, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 스크류 압축기(1), 및 당해 스크류 압축기(1)가 적용되는 가스 압축 시스템(100)의 구성에 대하여 도 1 및 도 2를 주로 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 가스 압축 시스템(100)의 계통을 모식적으로 도시하고 있다. 도 2는, 스크류 압축기(1)의 구성을 모식적으로 도시하고 있다. 또한 도 1 및 도 2는, 가스 압축 시스템(100) 및 스크류 압축기(1)에 있어서의 주요 구성 요소만을 도시하고 있으며, 가스 압축 시스템(100) 및 스크류 압축기(1)는, 도 1 및 도 2에 도시되어 있지 않은 다른 임의의 구성 요소를 구비할 수 있다.
가스 압축 시스템(100)은, 예를 들어 액화 천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 등의 저온 액화 가스를 운반하는 선박 내에 설치하여 사용되는 것이다. LNG 운반선에 있어서는, 약 -160℃의 극저온 LNG가 도시 생략된 탱크 내에 저장되어 있는데, 외부로부터 당해 탱크 내로의 열의 침입에 의하여 LNG의 일부가 증발함으로써 보일 오프 가스(BOG; Boil Off Gas)가 발생한다. 본 실시 형태에 있어서의 가스 압축 시스템(100)에서는 이 보일 오프 가스를 스크류 압축기(1)에 의하여 압축함으로써 소정의 공급 압력까지 승압하고, 그 압축 가스를, 예를 들어 선박의 엔진 등의 소정의 수요처에 공급한다. 먼저, 가스 압축 시스템(100)의 전체 구성에 대하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 가스 압축 시스템(100)은, 보일 오프 가스를 소정의 압력까지 압축하는 스크류 압축기(1)와, 이 스크류 압축기(1)로 보일 오프 가스를 유도하기 위한 흡입 경로(7)와, 스크류 압축기(1)로부터 토출된 보일 오프 가스가 흐르는 토출 경로(4)와, 이 토출 경로(4)에 배치된 오일 회수기(2) 및 오일 분리기(3)를 주로 구비하고 있다. 토출 경로(4)는, 스크류 압축기(1)의 토출구(38B)와 오일 회수기(2)의 입구를 접속하는 제1 토출 경로(5)와, 오일 회수기(2)의 출구와 오일 분리기(3)의 입구를 접속하는 제2 토출 경로(6)와, 오일 분리기(3)의 출구로부터 유출된 보일 오프 가스를 수요처로 유도하기 위한 제3 토출 경로(9)를 갖는다.
스크류 압축기(1)는, 케이싱(30) 내에 있어서 서로 맞물리도록 배치된 암수 1쌍의 스크루 로터를 축 둘레로 회전시킴으로써 흡입 가스(보일 오프 가스)를 소정의 압력까지 승압한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 스크류 압축기(1)는 다단식(2단식)으로 구성되어 있으며, 흡입구(31)로부터 케이싱(30) 내로 흡입된 흡입 가스를 압축하는 저단 스크루 로터(10)와, 저단 스크루 로터(10)에 의하여 압축된 가스를 더욱 압축하는 고단 스크루 로터(20)와, 양 스크루 로터를 축 둘레로 회전시키는 구동력을 발생시키는 모터(40)(구동부)를 갖는다.
흡입 경로(7)는, 상류 단이 도시 생략된 탱크에 접속됨과 함께, 하류 단이 스크류 압축기(1)의 흡입구(31)에 접속되어 있다. 이것에 의하여, 당해 탱크 내에서 발생한 보일 오프 가스를 흡입 경로(7)를 통하여 케이싱(30) 내로 유도할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 흡입 경로(7)에는, 당해 경로 내를 흐르는 보일 오프 가스의 온도를 검지하는 온도 센서(8)가 마련되어 있다. 흡입 경로(7) 내를 흐르는 보일 오프 가스의 온도는 선박의 운항 상황 등에 따라 변동되는데, 온도 센서(8)에 의하여 그 온도를 감시할 수 있다.
스크류 압축기(1)는, 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)가 수용되는 저단 및 고단 로터실(10A, 20A)의 각각으로의 오일의 공급 및 그의 정지를 전환하는 오일 공급 유닛(80)을 구비하고 있다. 이 오일은, 저단 및 고단 로터실(10A, 20A)에는 주로 압축열의 제거를 목적으로 하여 공급되고, 또한 베어링의 윤활을 목적으로 하여 베어링실 내에 공급되어도 된다. 본 실시 형태의 스크류 압축기(1)는, 온도 센서(8)에 의하여 검지한 흡입 가스의 온도에 기초하여, 오일 공급 유닛(80)에 의한 저단 로터실(10A)로의 오일의 공급 및 그의 정지를 전환한다는 점에 특징을 갖고 있으며, 이에 대해서는 나중에 상세히 설명한다.
오일 회수기(2)는, 스크류 압축기(1)로부터 토출되는 가스에 포함되는 오일(즉, 스크류 압축기(1)로부터 압축 가스와 함께 후단으로 반출된 오일)을 분리하여 회수하는 것이며, 스크류 압축기(1)의 후단에 배치되어 있다. 스크류 압축기(1)의 후단으로 반출되는 오일은 주로 저단 및 고단 로터실(10A, 20A) 내의 오일이다. 오일 회수기(2)는, 용기(2B)와, 용기(2B) 내에 배치됨과 함께 미세 섬유 등으로 이루어지는 필터인 저차 분리 엘리먼트(2A)를 갖는다.
스크류 압축기(1)로부터 토출된 압축 가스는 제1 토출 경로(5)를 통하여 용기(2B) 내로 유입되어 저차 분리 엘리먼트(2A)를 통과한다. 이것에 의하여, 압축 가스 중에 포함되는 오일이 분리된다(1차 분리). 저차 분리 엘리먼트(2A)를 통과한 가스는 용기(2B) 밖으로 유출된 후, 제2 토출 경로(6)를 통하여 오일 분리기(3)를 향하여 흐른다. 한편, 저차 분리 엘리먼트(2A)에 의하여 포착된 오일은 용기(2B)의 바닥에 고인다. 이와 같이 하여 분리된 오일은 오일 공급 유닛(80)에 의하여 케이싱(30) 내로 다시 급유된다.
오일 분리기(3)는, 오일 회수기(2)를 통과한 후의 압축 가스에도 역시 포함되는 오일을 분리하는 것이며(2차 분리), 오일 회수기(2)의 후단에 배치되어 있다. 오일 분리기(3)는, 용기(3B)와, 용기(3B) 내에 배치됨과 함께 미세 섬유 등으로 이루어지는 필터인 고차 분리 엘리먼트(3A)를 갖는다. 고차 분리 엘리먼트(3A)는 저차 분리 엘리먼트(2A)보다도 필터 성능(오일의 분리 정밀도)이 높다. 이와 같이, 오일 회수기(2) 및 오일 분리기(3)에 의한 2단계 오일 분리를 거친 압축 가스를 제3 토출 경로(9)를 통하여 수요처에 공급할 수 있다.
다음으로, 스크류 압축기(1)의 구성에 대하여 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 스크류 압축기(1)는, 저단 스크루 로터(10)와, 저단 스크루 로터(10)의 후단에 배치된 고단 스크루 로터(20)와, 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)를 각각 축 둘레로 회전 가능하게 수용하는 케이싱(30)을 주로 구비하고 있다. 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)는, 각 로터축이 수평 상태로 되는 자세로 각각 배치되어 있다.
도 3은, 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)의 구성을 상세히 도시하고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)는 수형 로터(14)와 암형 로터(16)를 각각 포함한다. 수형 로터(14)는, 일 방향으로 연장되는 형상의 로터 본체(14a)와, 로터 본체(14a)의 외주부에 나선형 볼록부로서 형성된 복수의 톱니부(14b)를 갖는다.
암형 로터(16)는, 일 방향으로 연장되는 형상의 로터 본체(16a)와, 수형 로터(14)의 톱니부(14b)가 맞물리는 오목부(16c)가 형성된 나선형 톱니부(16b)를 갖는다. 수형 로터(14)의 톱니부(14b)와 암형 로터(16)의 톱니부(16b)가 맞물리는 부분에 있어서, 양 톱니부(14b, 16b)와 케이싱(30) 사이에 폐공간이 형성된다. 이 폐공간은, 스크루 로터의 회전에 수반하여 흡입 가스를 압축하는 압축 공간 Sc로서 기능한다. 또한 도 2에서는, 암수 1쌍의 로터 중 수형 로터(14)만이 도시되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 저단 스크루 로터(10)의 수형 로터(14)의 축 방향 일 단부(흡입측 단부)에는 제1 저단 샤프트(12)가 당해 수형 로터(14)와 동축 상에 접속되고, 축 방향 타 단부(토출측 단부)에는 제2 저단 샤프트(13)가 당해 수형 로터(14)와 동축 상에 접속되어 있다. 제1 저단 샤프트(12)에는, 당해 샤프트를 축 둘레로 회전 가능하게 지지하는 제1 저단 베어링(51)과, 타이밍 기어(55)가 각각 외감되어 있다. 또한 제1 저단 샤프트(12)는 케이싱(30)의 일 단면(30A)보다도 외측으로 돌출되며, 그 돌출 단에 모터(40)가 장착되어 있다. 제2 저단 샤프트(13)에는, 당해 샤프트를 축 둘레로 회전 가능하게 지지하는 제2 저단 베어링(52)이 외감되어 있다.
고단 스크루 로터(20)의 수형 로터(14)의 축 방향 일 단부(흡입측 단부)에는 제1 고단 샤프트(22)가 접속되고, 축 방향 타 단부(토출측 단부)에는 제2 고단 샤프트(23)가 접속되어 있다. 제1 고단 샤프트(22)에는, 당해 샤프트를 축 둘레로 회전 가능하게 지지하는 제1 고단 베어링(53)이 외감되어 있다. 또한 제1 고단 샤프트(22)의 단부는 커플링(56)을 개재하여 제2 저단 샤프트(13)의 단부에 접속되어 있다. 이 커플링(56)을 통하여 제2 저단 샤프트(13)의 회전을 제1 고단 샤프트(22)에 전달할 수 있다. 또한 제2 고단 샤프트(23)에는, 당해 샤프트를 축 둘레로 회전 가능하게 지지하는 제2 고단 베어링(54)이 외감되어 있다.
케이싱(30)은, 분할된 복수의 케이스가, 예를 들어 볼트 및 너트 등의 체결 부재에 의하여 서로 결합된 구성을 갖는다. 즉, 케이싱(30)은, 제1 저단 베어링(51)을 수용하는 흡입측 저단 케이스(32)와, 저단 스크루 로터(10)를 수용하는 저단 로터 케이스(33)와, 제2 저단 베어링(52)을 수용하는 토출측 저단 케이스(34)와, 커플링(56)을 수용하는 중간 케이스(35)와, 제1 고단 베어링(53)을 수용하는 흡입측 고단 케이스(36)와, 고단 스크루 로터(20)를 수용하는 고단 로터 케이스(37)와, 제2 고단 베어링(54)을 수용하는 토출측 고단 케이스(38)를 갖는다. 도 2에 도시한 바와 같이, 저단 로터실(10A)은 저단 로터 케이스(33)의 내부에 마련되어 있고, 고단 로터실(20A)은 고단 로터 케이스(37)의 내부에 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 흡입측 저단 케이스(32), 저단 로터 케이스(33) 및 토출측 저단 케이스(34)에 의하여 저단 케이스가 구성된다. 또한 흡입측 고단 케이스(36), 고단 로터 케이스(37) 및 토출측 고단 케이스(38)에 의하여 고단 케이스가 구성된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 흡입측 저단 케이스(32)는 상부에 흡입구(31)가 형성됨과 함께, 저단 스크루 로터(10)에 의하여 압축되기 전의 가스가 흐르는 저단 흡입 유로(32A)가 내부에 형성되어 있다. 이 케이스는 저단 로터 케이스(33)의 축 방향 일 단면(흡입측 단면)에 결합된다. 토출측 저단 케이스(34)는, 저단 스크루 로터(10)에 의하여 압축된 가스가 흐르는 저단 토출 유로(34A)가 내부에 형성되어 있다. 이 케이스는 저단 로터 케이스(33)의 축 방향 타 단면(토출측 단면)에 결합된다.
흡입측 고단 케이스(36)는, 저단 스크루 로터(10)에 의하여 압축된 후이자 고단 스크루 로터(20)에 의하여 압축되기 전의 가스가 흐르는 고단 흡입 유로(36A)가 내부에 형성되어 있다. 이 케이스는 고단 로터 케이스(37)의 축 방향 일 단면(흡입측 단면)에 결합된다. 토출측 고단 케이스(38)는, 고단 스크루 로터(20)에 의하여 압축된 후의 가스가 흐르는 고단 토출 유로(38A)가 내부에 형성되어 있다. 이 케이스는 고단 로터 케이스(37)의 축 방향 타 단면(토출측 단면)에 결합된다.
중간 케이스(35)는 토출측 저단 케이스(34)와 흡입측 고단 케이스(36)를 결합하고 있으며, 또한 가스의 중간 유로(35A)가 내부에 형성되어 있다. 중간 유로(35A)는 저단 토출 유로(34A) 및 고단 흡입 유로(36A)의 각각과 연통된다. 본 실시 형태에서는, 중간 케이스(35)가 양 케이스(34, 36)를 결합함으로써, 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)가 각각 수용되는 하나의 케이싱(30)이 구성되어 있다. 이 케이싱(30)에는, 흡입구(31)로부터 토출구(38B)에 이르는 하나의 가스 유로(저단 흡입 유로(32A), 저단 토출 유로(34A), 중간 유로(35A), 고단 흡입 유로(36A), 고단 토출 유로(38A)의 순으로 가스가 흐르는 유로)가 형성되어 있다.
모터(40)는, 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)를 각각 축 둘레로 회전시키는 구동력을 발생시키는 것이다. 모터(40)를 구동시킴으로써 저단 스크루 로터(10)의 수형 로터(14) 및 저단 샤프트(12, 13)가 축 둘레로 회전한다. 여기서, 암형 로터(16)(도 3)의 저단 샤프트에는, 수형 로터(14)측의 타이밍 기어(55)와 맞물리는 다른 타이밍 기어가 외감되어 있다. 이 때문에 수형 로터(14)의 회전과 연동하여 암형 로터(16)도 축 둘레로 회전시킬 수 있다.
또한 제2 저단 샤프트(13)의 회전은 커플링(56)을 통하여 제1 고단 샤프트(22)에 전달된다. 이것에 의하여 고단 스크루 로터(20)를 저단 스크루 로터(10)와 동일한 회전수로 회전시킬 수 있다.
스크류 압축기(1)는, 저단 스크루 로터(10)의 압축 용량을 조정하는 저단 슬라이드 밸브(71)와, 고단 스크루 로터(20)의 압축 용량을 조정하는 고단 슬라이드 밸브(75)를 구비하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 저단 슬라이드 밸브(71)에는 저단 피스톤(73)의 피스톤 로드(74)의 선단이 접속되어 있다. 저단 피스톤(73)은 저단 유압 실린더(72) 내에 작동유를 공급함으로써 수평 이동하며, 이에 수반하여 저단 슬라이드 밸브(71)는 저단 스크루 로터(10)의 로터축을 따라 슬라이드 이동한다. 이것에 의하여, 저단 스크루 로터(10)로부터 토출될 때의 가스 압력을 조정할 수 있다.
고단 슬라이드 밸브(75)는, 저단 슬라이드 밸브(71)와 마찬가지의 기구에 의하여 고단 스크루 로터(20)의 압축 용량을 조정한다. 즉, 고단 유압 실린더(77) 내에 작동유를 공급함으로써 고단 피스톤(79)을 수평 이동시키며, 이에 수반하여 고단 슬라이드 밸브(75)를 고단 스크루 로터(20)의 로터축을 따라 슬라이드 이동시킬 수 있다.
스크류 압축기(1)에 의하면, 이하와 같이 하여 흡입 가스가 압축된다. 먼저, 흡입구(31)로부터 케이싱(30) 내로 유입된 흡입 가스는 저단 흡입 유로(32A)를 통과한 후 저단 스크루 로터(10)에 흡입되어, 당해 저단 스크루 로터(10)의 회전에 의하여 압축된다. 그리고 저단 스크루 로터(10)에 의하여 압축된 가스는 저단 토출 유로(34A), 중간 유로(35A) 및 고단 흡입 유로(36A)를 순서대로 통과한 후, 고단 스크루 로터(20)에 흡입된다. 그리고 고단 스크루 로터(20)의 회전에 의하여 더욱 압축된 가스는 고단 토출 유로(38A)를 통과한 후, 토출구(38B)로부터 케이싱(30) 밖으로 토출된다.
여기서, 저단 스크루 로터(10)가 유랭식인 상태(즉, 저단 로터실(10A)에 오일이 공급된 상태)에서 저온 가스가 당해 저단 스크루 로터(10)에 흡입되면, 저온 가스로 의하여 오일이 냉각됨으로써 오일의 점도가 높아져(또는 오일이 케이싱(30) 내에서 고착되어), 그 결과, 저단 스크루 로터(10)의 축 둘레의 회전이 저해되는 경우가 있다. 이에 비해, 본 실시 형태에 따른 스크류 압축기(1)에 있어서는, 흡입 가스의 온도에 따라 저단 로터실(10A)로의 오일의 공급 및 그의 정지의 타이밍을 조정함으로써 이와 같은 문제를 해소할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 오일 공급 유닛(80)은, 오일 공급관(81)과, 오일 공급관(81)에 배치된 오일 쿨러(82), 오일 펌프(83) 및 오일 필터(84)를 갖는다. 오일 공급관(81)은, 오일 회수기(2)로 회수한 오일을 케이싱(30)으로 복귀시키기 위한 배관이다. 오일 공급관(81)은, 용기(2B)에 고인 오일을 거두어들일 수 있도록 일단이 용기(2B)의 바닥에 위치하고 있다.
오일 쿨러(82)는, 오일 공급관(81)에 거두어들여진 오일을 냉각한다. 오일 펌프(83)는, 용기(2B)에 고인 오일을 오일 공급관(81)으로 퍼올리기 위한 것이며, 오일 쿨러(82)의 후단에 배치된다. 오일 필터(84)는, 오일에 포함되는 이물 등을 제거하는 것이며, 오일 펌프(83)의 후단에 있어서 병렬로 배치되어 있다.
도 4는, 도 2에 도시한 케이싱(30)의 각 케이스 부분(32 내지 38)을 파선 사각에 의하여 모식적으로 도시함과 함께, 각 케이스 부분(32 내지 38)에 대한 오일 공급관(81)의 접속 양태를 도시하고 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 오일 공급관(81)의 타단(오일 회수기(2) 내에 위치하는 일단과 반대측의 단부)은 저단 공급관(85), 고단 공급관(86) 및 중단 공급관(87)의 3개로 분기되어 있다.
저단 공급관(85)은, 흡입측 저단 케이스(32)에 접속된 제1 저단 공급관(85A), 저단 로터 케이스(33)에 접속된 제2 저단 공급관(85B), 및 토출측 저단 케이스(34)에 접속된 제3 저단 공급관(85C)의 3개로 분기되어 있다. 제1 내지 제3 저단 공급관(85A 내지 85C)에는 밸브(85AA, 85BB, 85CC)가 각각 마련되어 있다.
고단 공급관(86)은, 흡입측 고단 케이스(36)에 접속된 제1 고단 공급관(86A), 고단 로터 케이스(37)에 접속된 제2 고단 공급관(86B), 및 토출측 고단 케이스(38)에 접속된 제3 고단 공급관(86C)의 3개로 분기되어 있다. 제1 내지 제3 고단 공급관(86A 내지 86C)에는 밸브(86AA, 86BB, 86CC)가 각각 마련되어 있다. 중단 공급관(87)은 중간 케이스(35)에 접속되어 있으며, 또한 밸브(87A)가 마련되어 있다. 또한 오일 공급 유닛(80)은, 각 밸브의 개폐를 각각 개별로 제어하는 개폐 제어부(88)를 갖는다.
오일 공급 유닛(80)은, 흡입 가스의 온도가 미리 정해진 기준 온도 이하인 것에 기초하여 저단 로터실(10A)로의 오일의 공급을 정지함과 함께, 흡입 가스의 온도가 기준 온도를 초과하는 것에 기초하여 저단 로터실(10A)에 오일을 공급하도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 기준 온도는 오일의 응고점이다. 그러나 기준 온도는 이에 한정되는 것은 아니며, 임의의 온도로 설정하는 것이 가능하다. 예를 들어 오일의 응고점보다도 높은 온도이며, 오일의 점도가 크게 변화되는 온도로 설정할 수도 있다.
온도 센서(8)(도 1)에 의하여 검지된 흡입 가스의 온도가 기준 온도 이하인 경우에는, 개폐 제어부(88)는 밸브(85AA, 85CC)를 엶과 함께 밸브(85BB)를 닫는다. 이 경우, 흡입측 및 토출측 저단 케이스(32, 34) 내의 베어링실(베어링(51, 52)이 수용되는 공간)에 오일이 공급되는 한편, 저단 로터실(10A)에는 오일이 공급되지 않는다(오일 프리). 이 때문에, 오일의 응고점 이하의 저온 가스가 저단 스크루 로터(10)에 흡입되더라도, 오일의 점도 상승이나 오일의 고착에 기인하는 로터의 회전 동력의 손실을 방지할 수 있다.
한편, 흡입 가스의 온도가 기준 온도를 초과하는 경우에는, 개폐 제어부(88)는 밸브(85AA, 85BB, 85CC)를 모두 연다. 이 경우에는 흡입측 및 토출측 저단 케이스(32, 34) 내의 베어링실뿐 아니라 저단 로터실(10A) 내에도 오일이 공급된다. 이것에 의하여, 저단 로터실(10A) 내에서 생기는 가스의 압축열을 제거할 수 있다(유랭식). 이 경우에는 흡입 가스의 온도가 오일의 응고점을 초과하고 있기 때문에, 저단 로터실(10A) 내에 오일을 공급하더라도 오일의 점도 상승이나 고착의 문제가 일어나지 않는다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 스크류 압축기(1)에 있어서는, 흡입 가스의 온도에 따라 저단 스크루 로터(10)를 오일 프리식과 유랭식으로 적절히 전환할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 고단 스크루 로터(20)도 오일 공급 유닛(80)에 의하여 오일 프리식과 유랭식으로 전환할 수 있다. 구체적으로는 이하와 같다.
저단 스크루 로터(10)에 의한 압축 후의 가스의 온도가 기준 온도(예를 들어 오일의 응고점) 이하인 경우에는, 개폐 제어부(88)는 밸브(86AA, 86CC)를 엶과 함께 밸브(86BB)를 닫는다. 이 경우, 흡입측 및 토출측 고단 케이스(36, 38) 내의 베어링실(베어링(53, 54)이 수용되는 공간)에 오일이 공급되는 한편, 고단 로터실(20A) 내에는 오일이 공급되지 않는다(오일 프리). 이 때문에, 오일의 응고점 이하의 저온 가스가 고단 스크루 로터(20)에 흡입되더라도, 오일의 점도 상승이나 오일의 고착에 기인하는 로터의 회전 동력의 손실을 방지할 수 있다.
한편, 저단 스크루 로터(10)에 의한 압축 후의 가스의 온도가 기준 온도를 초과하는 경우에는, 개폐 제어부(88)는 밸브(86AA, 86BB, 86CC)를 모두 연다. 이 경우에는 흡입측 및 토출측 고단 케이스(36, 38) 내의 베어링실뿐 아니라 고단 로터실(20A) 내에도 오일이 공급된다. 이것에 의하여, 고단 로터실(20A) 내에서 생기는 가스의 압축열을 제거할 수 있다(유랭식). 이 경우에는 가스 온도가 오일의 응고점을 초과하고 있기 때문에, 고단 로터실(20A) 내에 오일을 공급하더라도 오일의 점도 상승이나 고착의 문제가 일어나지 않는다. 또한 중단 공급관(87)에 마련된 밸브(87A)는 가스 온도에 구애받지 않으며, 개폐 중 어느 상태여도 된다.
또한 저단 스크루 로터(10)에 의한 압축 후의 가스 온도는, 그 압축 전의 가스 온도에 기초하여 산출되어도 된다. 즉, 저단 스크루 로터(10)에 의한 압축 전후의 가스 온도의 상관 관계를 미리 조사하여, 온도 센서(8)에 의하여 검지된 가스 온도(저단 스크루 로터(10)에 의한 압축 전의 가스 온도)와 당해 상관 관계를 이용하여, 저단 스크루 로터(10)에 의한 압축 후의 가스 온도가 산출되어도 된다.
스크류 압축기(1)는, 케이싱(30)으로부터 오일을 회수하는 오일 회수 유닛(90)을 구비하고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 오일 회수 유닛(90)은, 케이싱(30)에 접속된 배유관(91)과, 회수된 오일을 저류하는 탱크(92)와, 탱크(92)로부터 케이싱(30)으로 오일을 복귀시키기 위한 주유관(94)과, 주유관(94)에 마련됨과 함께 탱크(92)로부터 주유관(94) 내로 오일을 퍼올리는 펌프(93)를 갖는다. 펌프(93)는 탱크(92)의 후단에 있어서 병렬로 배치되어 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 배유관(91)의 일단은 흡입측 저단 케이스(32)에 접속되어 있다. 이 흡입측 저단 케이스(32) 내의 베어링실에는, 베어링(51 내지 54)을 윤활하는 오일이 모이고, 이 모인 오일을 배유관(91)을 통하여 탱크(92)로 회수할 수 있다.
주유관(94)은, 일단이 탱크(92)에 접속됨과 함께, 타단이 제1 내지 제6 주유관(101 내지 106)의 6개로 분기되어 있다(도 4). 제1 주유관(101)은 흡입측 저단 케이스(32)에 접속되고, 제2 주유관(102)은 토출측 저단 케이스(34)에 접속되고, 제3 주유관(103)은 중간 케이스(35)에 접속되고, 제4 주유관(104)은 흡입측 고단 케이스(36)에 접속되고, 제5 주유관(105)은 고단 로터 케이스(37)에 접속되고, 제6 주유관(106)은 토출측 고단 케이스(38)에 접속되어 있다. 제1 내지 제6 주유관(101 내지 106)에는 밸브(101A 내지 106A)가 각각 마련되어 있다. 즉, 주유관(94)은, 케이싱(30)에 있어서의 저단 로터 케이스(33) 이외의 케이스 부분에 접속되어 있다.
오일 회수 유닛(90)에 의하면, 펌프(93)를 작동시킴으로써 탱크(92)로 회수한 오일을, 케이싱(30)에 있어서의 저단 로터실(10A) 이외의 부분으로 복귀시킬 수 있다. 또한 도 1에 도시한 바와 같이, 주유관(94)은 제1 토출 경로(5)에도 접속되고, 탱크(92)로 회수한 오일을 압축 가스 중에 공급하는 구성으로 되어 있어도 된다. 이 오일은 오일 회수기(2)에 있어서 회수된 후, 오일 공급 유닛(80)에 의하여 케이싱(30)에 공급된다.
여기서, 상기와 같이 설명한 실시 형태 1에 따른 스크류 압축기(1)의 특징 및 작용 효과에 대하여 열기한다.
스크류 압축기(1)는, 흡입 가스를 압축하는 저단 스크루 로터(10)와, 저단 로터실(10A)로의 오일의 공급 및 그의 정지를 전환하는 오일 공급 유닛(80)을 구비하고 있다. 오일 공급 유닛(80)은, 흡입 가스의 온도가 미리 정해진 기준 온도 이하인 것에 기초하여 저단 로터실(10A)로의 오일의 공급을 정지함과 함께, 흡입 가스의 온도가 기준 온도를 초과하는 것에 기초하여 저단 로터실(10A)에 오일을 공급하도록 구성되어 있다.
이 스크류 압축기(1)에서는, 흡입 가스의 온도가 기준 온도 이하인 경우에는, 오일 공급 유닛(80)으로부터 저단 로터실(10A)로의 오일의 공급이 정지되는 오일 프리식으로 전환할 수 있다. 이것에 의하여, 저온 가스가 저단 스크루 로터(10)에 흡입되더라도, 오일의 점도 상승에 의하여 로터가 회전하기 어려워진다는 사태를 회피할 수 있다. 한편, 흡입 가스의 온도가 기준 온도를 초과하는 경우에는, 오일 공급 유닛(80)으로부터 저단 로터실(10A)에 오일이 공급되는 유랭식으로 전환함으로써, 저단 로터실(10A) 내에서 생기는 압축열의 제거를 행할 수 있다. 이 스크류 압축기(1)에 의하면, 저단 스크루 로터(10)를 오일 프리식과 유랭식으로 적절히 전환함으로써 저온 가스의 압축 용도에 있어서도 저단 스크루 로터(10)의 회전 동력의 손실을 저감시킬 수 있다.
상기 스크류 압축기(1)는, 저단 스크루 로터(10)를 수용하는 케이싱(30)과, 케이싱(30)으로부터 오일을 회수함과 함께, 회수한 오일을 케이싱(30)에 있어서의 저단 로터실(10A) 이외의 부분으로 복귀시키는 오일 회수 유닛(90)을 구비하고 있다. 이것에 의하여, 회수한 오일을 다시 케이싱(30)으로 복귀시킴으로써 오일의 유효 이용을 도모할 수 있다. 이때, 저단 로터실(10A) 이외의 부분으로 오일을 복귀시킴으로써, 저단 스크루 로터(10)에 저온 가스가 흡입될 때도 오일의 점도 상승이나 고착의 문제를 회피할 수 있다.
상기 스크류 압축기(1)는, 저단 스크루 로터(10)에 의하여 압축된 흡입 가스를 압축하는 고단 스크루 로터(20)를 구비하고 있다. 오일 공급 유닛(80)은, 고단 로터실(20A)로의 오일의 공급 및 그의 정지를 전환하도록 구성되어 있다. 이것에 의하여 고단 스크루 로터(20)도 오일 프리식과 유랭식으로 전환할 수 있다. 이 때문에, 저단 스크루 로터(10)에 의한 압축 후의 가스의 온도가 낮은 경우에는 고단 스크루 로터(20)를 오일 프리식으로 전환함으로써, 고단 스크루 로터(20)에 있어서도 오일의 점도 상승에 기인하는 회전 동력의 손실을 감소시킬 수 있다.
상기 스크류 압축기(1)는, 저단 스크루 로터(10)에 의하여 압축된 흡입 가스를 압축하는 고단 스크루 로터(20)와, 저단 스크루 로터(10)가 수용된 저단 케이스(32 내지 34)와, 저단 케이스(32 내지 34)와 일체이고 또한 고단 스크루 로터(20)가 수용된 고단 케이스(35 내지 38)를 포함하는 케이싱(30)을 구비하고 있다. 이것에 의하여, 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)가 각각 다른 케이싱에 수용되는 경우에 비하여 스크류 압축기(1)를 콤팩트화할 수 있다.
(실시 형태 2)
다음으로, 본 발명의 실시 형태 2에 따른 스크류 압축기(1A)에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 실시 형태 2에 따른 스크류 압축기(1A)는, 기본적으로 상기 실시 형태 1에 따른 스크류 압축기(1)와 마찬가지의 구성을 구비하고, 또한 마찬가지의 작용 효과를 발휘하지만, 스크루 로터의 압축 용량의 조정에 있어서 상이하다. 이하, 상기 실시 형태 1과 상이한 점에 대해서만 설명한다.
모터(40)는 가변속 모터이며, 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)의 회전수를 변화시키기 위한 가변 구동력을 발생시킨다. 이 때문에, 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)의 회전수 제어에 의하여 각 스크루 로터의 압축 용량을 조정할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 저단 유압 실린더(72)에는, 저단 피스톤(73)에 의하여 구획된 2개의 실린더실의 각각에 작동유를 공급하는 2개의 배관(72A)이 접속되며, 각 배관(72A)에 밸브(72AA)가 마련되어 있다. 마찬가지로 고단 유압 실린더(77)에는, 고단 피스톤(79)에 의하여 구획된 2개의 실린더실의 각각에 작동유를 공급하는 배관(77A)이 접속되며, 각 배관(77A)에 밸브(77AA)가 마련되어 있다. 이들 밸브(72AA, 77AA)의 개방도에 따라 유압 실린더 내로의 작동유의 공급량을 조정하고, 그것에 의하여 피스톤(73, 79)의 수평 이동이 제어된다. 이에 수반하여, 저단 및 고단 슬라이드 밸브(71, 75)의 로터축을 따른 슬라이드 이동이 제어된다. 이것에 의하여, 각 스크루 로터에 있어서 슬라이드 밸브 제어에 의한 압축 용량의 조정을 행할 수 있다.
스크류 압축기(1A)는, 모터(40), 저단 슬라이드 밸브(71) 및 고단 슬라이드 밸브(75)의 각 동작을 제어하는 제어부(130)를 구비하고 있다. 이 제어부(130)에 의하여, 이하와 같이 하여 스크루 로터의 압축 용량의 조정이 행해진다.
먼저, 오일 공급 유닛(80)으로부터 저단 로터실(10A)로의 오일의 공급이 정지되는 동안에는(오일 프리) 저단 슬라이드 밸브(71)를 윤활할 수 없기 때문에, 슬라이드 밸브 제어는 행하지 않고 회전수 제어만에 의하여 저단 스크루 로터(10)의 압축 용량이 조정된다. 즉, 제어부(130)는 밸브(72AA)의 개방도 제어를 행하지 않고 모터(40)의 회전수 제어만을 행한다. 이 경우, 고단 스크루 로터(20)에 있어서도 마찬가지의 회전수 제어가 행해지게 된다.
한편, 오일 공급 유닛(80)으로부터 저단 로터실(10A)에 오일이 공급되는 동안에는(유랭식) 저단 슬라이드 밸브(71)를 윤활할 수 있기 때문에 회전수 제어뿐 아니라 슬라이드 밸브 제어도 행할 수 있다. 이 때문에, 회전수 제어에 의한 저단 스크루 로터(10)의 압축 용량의 조정, 및 저단 슬라이드 밸브(71)에 의한 저단 스크루 로터(10)의 압축 용량의 조정 중 적어도 한쪽이 행해진다. 즉, 회전수 제어만에 의한 압축 용량의 조정이 행해져도 되고, 슬라이드 밸브 제어만에 의한 압축 용량의 조정이 행해져도 되고, 회전수 제어 및 슬라이드 밸브 제어의 조합에 의한 압축 용량의 조정이 행해져도 된다.
슬라이드 밸브 제어 시에는, 제어부(130)는 밸브(72AA)의 개방도를 조정하여 저단 유압 실린더(72)로의 작동유의 공급량을 조정함으로써 저단 피스톤(73)의 수평 이동을 제어한다. 이에 수반하여, 저단 슬라이드 밸브(71)의 로터축을 따른 슬라이드 이동이 제어되어, 저단 스크루 로터(10)로부터 토출되는 가스의 압력을 조정할 수 있다.
또한 고단 스크루 로터(20)에 있어서도 마찬가지로 압축 용량의 조정 방법을 전환할 수 있다. 즉, 고단 스크루 로터(20)가 오일 프리이면 회전수 제어만에 의한 압축 용량의 조정을 행하기 때문에, 제어부(130)는 밸브(77AA)의 개방도 제어를 행하지 않고 모터(40)의 회전수만을 제어한다. 한편, 고단 스크루 로터(20)가 유랭식이면 회전수 제어만에 의한 압축 용량의 조정이 행해져도 되고, 고단 슬라이드 밸브(75)의 제어만에 의한 압축 용량의 조정이 행해져도 되고, 회전수 제어 및 슬라이드 밸브 제어의 조합에 의한 압축 용량의 조정이 행해져도 된다.
슬라이드 밸브 제어 시에는, 제어부(130)는 밸브(77AA)의 개방도를 조정하여 고단 유압 실린더(77) 내로의 작동유의 공급량을 조정함으로써 고단 피스톤(79)의 수평 방향의 이동을 제어한다. 이에 수반하여, 고단 슬라이드 밸브(75)의, 로터축을 따른 이동이 제어되어, 고단 스크루 로터(20)에 흡입된 가스 중 압축되지 않고 흡입측으로 복귀되는 가스의 양을 조정할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 2에 따른 스크류 압축기(1A)에서는, 모터(40)가 발생시키는 가변 구동력에 의하여 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)의 회전수를 변화시킬 수 있기 때문에, 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)가 오일 프리인 상태에서도 회전수 제어에 의한 압축 용량의 조정을 행할 수 있다. 또한 스크루 로터가 오일 프리인 상태에서는 회전수 제어만을 행하는 한편, 스크루 로터가 유랭식인 상태에서는 회전수 제어 및 슬라이드 밸브 제어 중 적어도 한쪽을 이용한 압축 용량의 조정을 행할 수 있다. 따라서 압축 용량의 조정 방법의 자유도가 높아진다. 예를 들어 회전수 제어만 행하는 경우에는 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)의 압축 용량을 각각 독립적으로 조정할 수는 없지만, 슬라이드 밸브 제어를 조합함으로써 각각 독립된 압축 용량의 조정이 가능해진다.
(그 외의 실시 형태)
끝으로, 본 발명의 그 외의 실시 형태에 대하여 설명한다.
상기 실시 형태 1, 2에서는 2단식의 스크류 압축기(1, 1A)에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 스크류 압축기는, 3개 이상의 스크루 로터가 직렬로 배치된 다단식 스크류 압축기에 적용되어도 된다. 또한 고단 스크루 로터(20)가 생략된 단단식 스크류 압축기에 적용되어도 된다.
상기 실시 형태 1에서는, 스크류 압축기(1)가, LNG 탱크 내에서 발생한 보일 오프 가스를 압축하는 가스 압축 시스템(100)에 적용되는 경우에 대하여 설명하였지만, 스크류 압축기의 용도는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 수소, 공기, 또는 에틸렌 가스 등의 다른 종류의 가스의 압축 시스템에 있어서도 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다.
상기 실시 형태 1에서는, 흡입 경로(7)에 마련된 온도 센서(8)에 의하여 흡입 가스의 온도를 검지하는 경우에 대하여 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 흡입구(31)(도 2) 근방을 흐르는 가스의 온도를 검지해도 되고, 저단 흡입 유로(32A)를 흐르는 흡입 가스의 온도를 검지해도 된다.
상기 실시 형태 1에서는, 고단 스크루 로터(20)도 오일 프리와 유랭식으로 전환 가능한 경우에 대하여 설명하였지만, 고단 스크루 로터(20)는 상시 유랭식이어도 된다. 즉, 가스 온도와 무관하게 밸브(86AA, 86BB, 86CC)(도 4)가 상시 열린 상태여도 된다.
상기 실시 형태 1에 있어서, 오일 회수 유닛(90)이 생략되어도 된다.
상기 실시 형태 1에서는, 저단 및 고단 스크루 로터(10, 20)가 하나의 케이싱(30) 내에 수용되는 경우에 대하여 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 각 스크루 로터가 제각각의 케이싱 내에 수용되어도 된다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 나타나며, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1, 1A: 스크류 압축기
10: 저단 스크루 로터
10A: 저단 로터실
20: 고단 스크루 로터
20A: 고단 로터실
30: 케이싱
32: 흡입측 저단 케이스(저단 케이스)
33: 저단 로터 케이스(저단 케이스)
34: 토출측 저단 케이스(저단 케이스)
35: 중간 케이스
36: 흡입측 고단 케이스(고단 케이스)
37: 고단 로터 케이스(고단 케이스)
38: 토출측 고단 케이스(고단 케이스)
40: 모터(구동부)
71: 저단 슬라이드 밸브
80: 오일 공급 유닛
90: 오일 회수 유닛
130: 제어부

Claims (6)

  1. 흡입 가스를 압축하는 저단 스크루 로터와,
    상기 저단 스크루 로터가 수용되는 저단 로터실로의 오일의 공급 및 그의 정지를 전환하는 오일 공급 유닛을 구비하고,
    상기 오일 공급 유닛은, 상기 흡입 가스의 온도가 미리 정해진 기준 온도 이하인 것에 기초하여 상기 저단 로터실로의 상기 오일 공급을 정지함과 함께, 상기 흡입 가스의 온도가 상기 기준 온도를 초과하는 것에 기초하여 상기 저단 로터실에 상기 오일을 공급하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저단 로터실이 마련된 케이싱과,
    상기 케이싱으로부터 상기 오일을 회수함과 함께, 회수한 상기 오일을 상기 케이싱에 있어서의 상기 저단 로터실 이외의 부분으로 복귀시키는 오일 회수 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 저단 스크루 로터에 의하여 압축된 상기 흡입 가스를 압축하는 고단 스크루 로터를 더 구비하고,
    상기 오일 공급 유닛은, 상기 고단 스크루 로터가 수용되는 고단 로터실로의 상기 오일의 공급 및 그의 정지를 전환하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저단 스크루 로터에 의하여 압축된 상기 흡입 가스를 압축하는 고단 스크루 로터와,
    상기 저단 로터실이 내부에 마련된 저단 케이스와, 상기 저단 케이스와 일체이고 또한 상기 고단 스크루 로터가 수용되는 고단 로터실이 내부에 마련된 고단 케이스를 포함하는 케이싱을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기.
  5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저단 스크루 로터를 축 둘레로 회전시키는 구동부이며, 상기 저단 스크루 로터의 회전수를 변화시키기 위한 가변 구동력을 발생시키는 상기 구동부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 저단 스크루 로터의 축을 따라 슬라이드 이동함으로써 상기 저단 스크루 로터의 압축 용량을 조정하는 저단 슬라이드 밸브와,
    상기 저단 로터실로의 상기 오일의 공급이 정지되는 동안에는, 회전수 제어에 의한 상기 저단 스크루 로터의 압축 용량의 조정을 행함과 함께, 상기 저단 로터실에 상기 오일이 공급되는 동안에는, 회전수 제어에 의한 상기 저단 스크루 로터의 압축 용량의 조정, 및 상기 저단 슬라이드 밸브에 의한 상기 저단 스크루 로터의 압축 용량의 조정 중 적어도 한쪽을 행하도록 상기 구동부 및 상기 저단 슬라이드 밸브의 동작을 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스크류 압축기.
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