KR20200000350A - 스크루 압축기 - Google Patents

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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

스크루 압축기는, 축 주위로 회전함으로써 가스를 압축하는 스크루 로터와, 상기 스크루 로터를 회전 가능하게 수용함과 함께 가스의 흡입구가 마련된 케이싱이며, 상기 흡입구로부터 상기 케이싱 내로 유입됨과 함께 상기 스크루 로터로 흡입되기 전의 가스가 흐르는 흡입측 공간이 마련된 상기 케이싱을 구비한다. 상기 케이싱에는, 상기 흡입측 공간에 체류된 오일을 가온하도록 상기 흡입측 공간에 가온 유체를 도입하기 위한 가온 유체용 통로가 마련되어 있다.

Description

스크루 압축기 {SCREW COMPRESSOR}
본 발명은 스크루 압축기에 관한 것이다.
종래, 일본 특허 출원 공개 제2001-65795호 공보(특허문헌 1)에 개시되는 바와 같이, 수형/암형 한 쌍의 스크루 로터를 구비한 스크루 압축기에 대하여 알려져 있다. 이 스크루 압축기는, 수형 로터 및 암형 로터가 케이싱 내에 있어서 서로 맞물리도록 배치된 것이며, 양쪽 로터를 축 주위로 회전시킴으로써 가스를 소정의 압력으로 될 때까지 승압한다.
특허문헌 1에는, 액화 천연 가스(LNG; Liquefied Natural Gas)의 탱크 내에서 발생한 보일 오프 가스를 소정의 공급 압력까지 승압하여 수요처에 공급하는 보일 오프 가스 처리 장치에 있어서, 당해 보일 오프 가스의 승압에 스크루 압축기를 사용하는 것에 대하여 기재되어 있다. 이 공보에서는, 스크루 압축기에 보일 오프 가스를 유도하기 위한 경로 도중에 열교환기가 설치되어 있어, 압축기로 도입되기 전의 보일 오프 가스를 당해 열교환기에 있어서 가온하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한 동 공보가 개시하는 스크루 압축기는, 주로 압축열의 제거를 목적으로 하여 오일을 공급하는 유랭식의 것이다.
특허문헌 1에 개시된 유랭식 스크루 압축기에 있어서, LNG 탱크 내에서 발생하는 보일 오프 가스와 같은 극저온(약 -160℃)의 가스가 도입되면, 케이싱 내의 오일이 극도로 냉각되어 동결되는 경우가 있다. 이에 의해, 케이싱 내에 있어서의 스크루 로터의 회전이 저해되어, 압축기의 정상적인 운전 동작이 방해되는 경우가 있다. 이에 비해, 특허문헌 1에서는, 압축기로 도입되기 전의 보일 오프 가스가 열교환기에 있어서 미리 가온되는 구성으로 되어 있지만, 이 경우, 열교환기의 설치에 수반하는 설비의 복잡화를 피할 수 없다.
본 발명의 목적은, 압축기에 대한 가스의 도입 경로에 있어서의 설비의 복잡화를 방지하면서, 저온 가스의 압축 용도에 있어서도 케이싱 내에서의 오일의 동결을 방지하는 것이 가능한 스크루 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 국면에 따르면, 스크루 압축기는, 축 주위로 회전함으로써 가스를 압축하는 스크루 로터와, 상기 스크루 로터를 회전 가능하게 수용함과 함께 가스의 흡입구가 마련된 케이싱이며, 상기 흡입구로부터 상기 케이싱 내로 유입됨과 함께 상기 스크루 로터로 흡입되기 전의 가스가 흐르는 흡입측 공간이 마련된 상기 케이싱을 구비하고 있다. 상기 케이싱에는, 상기 흡입측 공간에 체류된 오일을 가온하도록 상기 흡입측 공간에 가온 유체를 도입하기 위한 가온 유체용 통로가 마련되어 있다.
본 발명에 따르면, 압축기에 대한 가스의 도입 경로에 있어서의 설비의 복잡화를 방지하면서, 저온 가스의 압축 용도에 있어서도 케이싱 내에서의 오일의 동결을 방지하는 것이 가능한 스크루 압축기를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 스크루 압축기가 적용되는 가스 압축 시스템의 계통을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 스크루 압축기의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 스크루 압축기의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태 3에 관한 스크루 압축기의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태 3에 관한 스크루 압축기에 있어서의 가온 유체의 도입 타이밍을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은, 본 발명의 실시 형태 4에 관한 스크루 압축기의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은, 본 발명의 실시 형태 4에 관한 스크루 압축기에 있어서의 가온 유체의 도입 타이밍을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은, 본 발명의 실시 형태 5에 관한 스크루 압축기의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 9는, 본 발명의 실시 형태 5에 관한 스크루 압축기에 있어서의 가온 유체의 도입 타이밍을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은, 본 발명의 실시 형태 6에 관한 스크루 압축기의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은, 본 발명의 실시 형태 6에 관한 스크루 압축기에 있어서의 가온 유체의 도입 타이밍을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는, 본 발명의 실시 형태 7에 관한 스크루 압축기의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 13은, 본 발명의 기타 실시 형태에 관한 스크루 압축기를 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 도면에 기초하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
(실시 형태 1)
우선, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 스크루 압축기(1) 및 당해 스크루 압축기(1)가 적용되는 가스 압축 시스템(100A)의 구성에 대하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 각각 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 가스 압축 시스템(100A)의 계통을 모식적으로 도시하고 있다. 도 2는, 스크루 압축기(1)의 부분 단면을 모식적으로 도시하고 있다. 또한, 도 1 및 도 2는, 가스 압축 시스템(100A) 및 스크루 압축기(1)에 있어서의 주요한 구성 요소만을 도시하고 있고, 가스 압축 시스템(100A) 및 스크루 압축기(1)는, 도 1 및 도 2에 도시되어 있지 않은 다른 임의의 구성 요소를 구비할 수 있다.
가스 압축 시스템(100A)은, 예를 들어 탱크 내에 저장된 LNG의 일부가 증발함으로써 발생한 보일 오프 가스를, 소정의 공급 압력까지 승압한 후, 수요처에 공급하기 위한 시스템이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 가스 압축 시스템(100A)은, 보일 오프 가스를 소정의 공급 압력까지 승압하는 스크루 압축기(1)와, 스크루 압축기(1)에 보일 오프 가스를 유도하기 위한 흡입 경로(2)와, 스크루 압축기(1)로부터 토출된 압축 후의 보일 오프 가스가 흐르는 토출 경로(3)와, 압축 가스 중의 오일을 분리하는 오일 회수기(4)와, 오일 분리 후의 압축 가스를 수요처로 유도하기 위한 공급 경로(5)를 주로 구비하고 있다.
스크루 압축기(1)는, 축 주위로 회전함으로써 보일 오프 가스를 압축하는 스크루 로터(10)와, 스크루 로터(10)를 축 주위로 회전 가능하게 수용하는 케이싱(30)과, 스크루 로터(10)를 축 주위로 회전시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동부인 모터(20)를 갖는다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 케이싱(30)에는, 압축 전의 가스의 흡입구(31A) 및 압축 후의 가스의 토출구(32A)가 축 방향 양측에 각각 마련되어 있다. 스크루 압축기(1)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
흡입 경로(2)는, 상류단이 도시 생략된 LNG 탱크에 접속됨과 함께, 하류단이 케이싱(30)의 흡입구(31A)에 접속되어 있다. 이에 의해, LNG 탱크 내에서 발생한 보일 오프 가스를, 흡입 경로(2)를 통하여 케이싱(30) 내로 유도할 수 있다. 여기서, 흡입 경로(2)에는, 압축 전의 가스를 가온하기 위한 설비(예를 들어, 열교환기 등)가 설치되어 있지 않다. 이 때문에, LNG 탱크로부터 유출된 보일 오프 가스는, 저온 상태를 유지한 채 케이싱(30) 내로 도입된다.
토출 경로(3)는, 상류단이 케이싱(30)의 토출구(32A)에 접속됨과 함께, 하류단이 오일 회수기(4)의 입구에 접속되어 있다. 이에 의해, 스크루 압축기(1)로부터 토출된 압축 가스를, 토출 경로(3)를 통하여 오일 회수기(4)로 유도할 수 있다. 또한, 토출 경로(3)에는, 압축 가스의 역류를 방지하는 역지 밸브(3A)가 마련되어 있어도 되지만, 이것에 한정되지 않는다.
오일 회수기(4)는, 스크루 압축기(1)로부터 토출된 압축 가스 중의 오일을 분리하여 회수하기 위한 것이다. 오일 회수기(4)는, 압축 가스로부터 분리된 오일을 저류하는 용기(4B)와, 용기(4B) 내에 배치됨과 함께 미세 섬유 등을 포함하는 필터인 분리 엘리먼트(4A)를 갖는다.
스크루 압축기(1)로부터 토출된 압축 가스는, 토출 경로(3)를 통하여 용기(4B) 내로 유입되어, 분리 엘리먼트(4A)를 통과한다. 이에 의해, 압축 가스 중의 오일이 분리된다. 분리 엘리먼트(4A)를 통과한 가스는, 용기(4B) 밖으로 유출된다. 한편, 분리 엘리먼트(4A)에 의해 포착된 오일은, 용기(4B) 바닥에 고인다.
공급 경로(5)는, 상류단이 오일 회수기(4)의 출구에 접속됨과 함께, 하류단이 수요처에 접속되어 있다. 이에 의해, 오일 회수기(4)로부터 유출된 압축 가스(오일 분리 후의 압축 가스)를, 공급 경로(5)를 통하여 수요처에 공급할 수 있다.
이어서, 스크루 압축기(1)의 구성에 대하여, 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 스크루 압축기(1)는, 축 방향으로 연장되는 형상의 스크루 로터(10)와, 스크루 로터(10)의 축 방향 일단부면(흡입측 단부면)에 접속된 흡입측 축부(11)와, 스크루 로터(10)의 축 방향 타단부면(토출측 단부면)에 접속된 토출측 축부(12)와, 흡입측 축부(11)에 외부 끼움된 흡입측 베어링(41)과, 토출측 축부(12)에 외부 끼움된 토출측 베어링(49)과, 이들을 수용하는 케이싱(30)을 주로 구비하고 있다.
스크루 로터(10)는, 수형/암형 한 쌍의 로터를 갖고 있다. 수형 로터 및 암형 로터는, 각각 축 방향으로 연장되는 형상을 갖고, 또한 외주면에 나선형의 톱니부가 형성되어 있다. 수형 로터 및 암형 로터는, 톱니부끼리 서로 맞물리도록 케이싱(30) 내에 수용되어 있고, 축 방향 일단부측(도 2 중의 좌측 단부측)으로부터 흡입된 가스를, 축 주위의 회전에 의해 압축하고, 압축된 가스를 축 방향 타단부측(도 2 중의 우측 단부측)으로부터 토출한다.
흡입측 축부(11)는, 스크루 로터(10)와 동축 회전 가능하게 접속되어 있고, 일단이 케이싱(30)의 외측면(30A)보다 외측으로 돌출되어 있다. 이 돌출단에 모터(20)가 설치되어 있고, 모터(20)를 구동시킴으로써 스크루 로터(10)를 축 주위로 회전시킬 수 있다. 또한, 흡입측 축부(11)가 케이싱(30)의 외측으로 돌출되는 경우에 한정되지 않고, 모터(20)가 케이싱(30) 내에 수용되어 있어도 된다.
흡입측 베어링(41)은, 레이디얼 베어링(예를 들어, 롤러 베어링)이며, 흡입측 축부(11)의 외주면과 케이싱(30)의 내면(30B)의 사이에 장착되어 있다. 이 흡입측 베어링(41)에 의해, 흡입측 축부(11)는 축 주위에 있어서 회전 가능하게 지지된다.
토출측 축부(12)는, 흡입측 축부(11)와 마찬가지로, 스크루 로터(10)와 동축 회전 가능하게 접속되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 토출측 베어링(49)은, 제1 내지 제3 베어링 요소(42, 43, 44)를 포함한다. 제1 내지 제3 베어링 요소(42 내지 44)는, 토출측 축부(12)에 외부 끼움된 레이디얼 베어링(예를 들어, 롤러 베어링이나 볼 베어링)이며, 토출측 축부(12)의 외주면과 케이싱(30)의 내면(30B)의 사이에 장착되어 있다. 이에 의해, 토출측 축부(12)는, 축 주위에 있어서 회전 가능하게 지지된다. 또한, 토출측 베어링(49)을 구성하는 베어링 요소의 수는 특별히 한정되지 않는다.
케이싱(30)에는, 상면(31)측으로 개구되는 흡입구(31A)와, 하면(32)측으로 개구되는 토출구(32A)가 각각 마련되어 있다. 또한, 흡입구(31A) 및 토출구(32A)의 위치는, 도 2에 도시하는 위치에 한정되지 않는다.
케이싱(30)의 내부 공간은, 내면(30B)에 의해 규정된다. 이 내부 공간은, 스크루 로터(10)가 수용되는 로터 수용 공간(S1)과, 흡입구(31A)로부터 케이싱(30) 내로 유입됨과 함께 스크루 로터(10)로 흡입되기 전의 가스가 흐르는 흡입측 공간(S2)과, 스크루 로터(10)로부터 토출된 압축 가스가 흐르는 토출측 공간(S3)을 포함한다.
흡입측 공간(S2)은, 스크루 로터(10)보다 축 방향 일방측에 마련되어 있고, 흡입구(31A)로부터 유입된 가스를 스크루 로터(10)로 유도한다. 토출측 공간(S3)은, 스크루 로터(10)보다 하측에 마련되어 있고, 스크루 로터(10)로부터 토출된 압축 가스를 토출구(32A)로 유도한다. 또한, 토출측 공간(S3)의 위치는, 스크루 로터(10)의 하측에 한정되지 않는다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 케이싱(30)의 내면(30B)은, 스크루 로터(10)의 하부(10A)보다 하측(하면(32)측)에 위치하는 저면(34)을 포함한다. 이 저면(34)은, 흡입측 공간(S2)에 면하는 면이다.
스크루 압축기(1)는, 스크루 로터(10)의 압축 용량을 조정하는 슬라이드 밸브(45)를 구비하고 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 슬라이드 밸브(45)에는, 피스톤 로드(46)의 선단이 접속되어 있다. 피스톤(48)은, 유압 실린더(47) 내에 작동유를 공급함으로써 수평 이동하고, 그에 수반하여 슬라이드 밸브(45)를 스크루 로터(10)의 축 방향으로 슬라이드시킬 수 있다. 이에 의해, 스크루 로터(10)로부터 토출측 공간(S3)으로 토출되는 가스의 압력을 조정할 수 있다. 또한, 슬라이드 밸브(45)는, 본 발명의 스크루 압축기에 있어서의 필수적인 구성 요소는 아니며, 생략되어도 된다.
스크루 압축기(1)는, 케이싱(30) 내에서 생기는 압축열을 오일에 의해 제거하는 유랭식의 것이며, 오일 회수기(4)에서 회수한 오일을 케이싱(30)으로 되돌리는 오일 공급 유닛(50)을 구비하고 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 오일 공급 유닛(50)은, 오일 공급관(51)과, 오일 공급관(51)에 배치된 오일 쿨러(52), 오일 펌프(53) 및 오일 필터(54)를 갖는다. 오일 공급관(51)은, 오일 회수기(4)에서 회수한 오일을 케이싱(30)으로 되돌리기 위한 배관이다. 오일 공급관(51)의 일단은, 용기(4B)에 고인 오일을 배관 내로 도입하기 위해, 용기(4B)의 저부 근방에 위치하고 있다. 한편, 오일 공급관(5)의 타단(51A)은, 스크루 로터(10), 베어링(41, 49) 혹은 슬라이드 밸브(45)가 수용되는 공간 내에 오일을 공급 가능하도록 케이싱(30)에 접속되어 있다.
오일 쿨러(52)는, 오일 공급관(51) 내를 흐르는 오일을 냉각한다. 오일 펌프(53)는, 용기(4B)에 고인 오일을 오일 공급관(51)으로 끌어올리기 위한 것이며, 오일 쿨러(52)의 후단에 배치되어 있다. 오일 필터(54)는, 오일에 포함되는 이물 등을 제거하기 위한 것이며, 오일 펌프(53)의 후단에 있어서 병렬로 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 케이싱(30)의 후단으로 반출된 오일을 오일 회수기(4)에서 회수하고, 그 회수한 오일을 오일 공급 유닛(50)에 의해 케이싱(30)으로 되돌릴 수 있다. 즉, 케이싱(30)과 오일 회수기(4)의 용기(4B)의 사이에서 오일을 순환시킬 수 있다. 또한, 오일 공급 유닛(50)은 생략되어도 된다.
여기서, 도 2에 도시하는 바와 같이, 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)에는, 오일(O1)이 체류하는 경우가 있다. 구체적으로는, 스크루 로터(10)의 하부(10A)보다 하측에 위치하는 저면(34) 상에 있는 오일(O1)은, 스크루 로터(10)로 흡입되지 않기 때문에, 흡입측 공간(S2)에서 체류된다.
그리고, 극저온의 보일 오프 가스가 흡입구(31A)로부터 흡입측 공간(S2) 내로 유입되면, 저면(34) 상에 체류된 오일(O1)이 동결되어 버린다. 이러한 문제에 대하여, 본 실시 형태에 관한 스크루 압축기(1)는, 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)에 가온 유체를 도입 가능한 구성으로 되어 있고, 이 가온 유체에 의해 오일을 가온함으로써 동결을 방지할 수 있다.
케이싱(30)에는, 흡입측 공간(S2)에 체류된 오일(O1)을 가온하도록 당해 흡입측 공간(S2)에 가온 유체를 도입하기 위한 가온 유체용 통로(33)(이하, 간단히 「통로(33)」라고도 칭함)가 마련되어 있다. 이 통로(33)는, 흡입측 공간(S2)의 하측에 위치하는 케이싱의 하벽부를 두께 방향으로 관통하는 구멍에 의해 구성되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 가온 유체용 통로(33)는, 케이싱(30)의 외측으로 개구되는 입구(33A)와, 흡입측 공간(S2)으로 개구되는 출구(33B)를 갖는다. 입구(33A)는 케이싱(30)의 하면(32)에 마련되고, 출구(33B)는 케이싱(30)의 저면(34)에 마련되어 있다. 따라서, 이 통로(33)는, 저면(34)에 있어서, 즉 스크루 로터(10)의 하부(10A)보다 하측에 있어서 흡입측 공간(S2)으로 개구되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 스크루 압축기(1)는, 당해 스크루 압축기(1)로부터 토출된 압축 가스를 가온 유체로서 통로(33)로 도입하는 가스 도입 경로(6)(가온 유체 도입 경로)와, 가스 도입 경로(6)에 마련된 밸브(7)를 구비하고 있다. 가스 도입 경로(6)는, 일단이 공급 경로(5)에 접속됨과 함께(도 1), 타단이 통로(33)의 입구(33A)에 접속되어 있다(도 2). 밸브(7)는, 도시 생략된 제어부에 의해 개폐 제어되는 것이며, 가스 도입 경로(6) 내에 있어서의 가스의 유통 및 차단을 전환함으로써, 가스 도입 경로(6)로부터 통로(33)로의 가온 유체의 도입을 제어한다. 또한, 밸브(7)는, 수동으로 개폐 상태를 전환하는 것이어도 된다. 또한 밸브(7)는, ON/OFF 밸브여도 되지만 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 유량 조정 밸브여도 된다.
상기 구성에 따르면, 밸브(7)를 개방함으로써, 공급 경로(5) 내를 흐르는 오일 분리 후의 압축 가스를, 가스 도입 경로(6)를 통하여 가온 유체로서 가온 유체용 통로(33)로 도입하고, 당해 통로(33)로부터 흡입측 공간(S2)으로 압축 가스를 도입할 수 있다. 이에 의해, 흡입측 공간(S2)의 저면(34) 상에 체류된 오일(O1)을 가온하여 동결을 방지하고, 또한 동결된 오일(O1)을 융해시킬 수 있다. 또한, 밸브(7)가 생략되고, 공급 경로(5)로부터 일정량의 압축 가스가 통로(33)로 상시 도입되는 구성이어도 된다.
여기서, 상기한 바와 같이 설명한 실시 형태 1에 관한 스크루 압축기(1)의 특징 및 작용 효과에 대하여 열기한다.
스크루 압축기(1)는, 축 주위로 회전함으로써 가스를 압축하는 스크루 로터(10)와, 스크루 로터(10)를 회전 가능하게 수용함과 함께 가스의 흡입구(31A)가 마련된 케이싱(30)이며, 흡입구(31A)로부터 케이싱(30) 내로 유입됨과 함께 스크루 로터(10)로 흡입되기 전의 가스가 흐르는 흡입측 공간(S2)이 마련된 케이싱(30)을 구비하고 있다. 케이싱(30)에는, 흡입측 공간(S2)에 체류된 오일(O1)을 가온하도록 흡입측 공간(S2)에 가온 유체를 도입하기 위한 가온 유체용 통로(33)가 마련되어 있다.
상기 스크루 압축기(1)에 따르면, 가온 유체용 통로(33)를 통하여 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)으로 가온 유체를 도입함으로써, 흡입측 공간(S2)에 체류된 오일(O1)을 가온할 수 있다. 이에 의해, 오일(O1)의 응고점보다 저온의 가스가 흡입구(31A)로부터 흡입측 공간(S2)으로 도입된 때에도, 가온 유체에 의해 오일(O1)을 가온함으로써 동결을 방지할 수 있다. 또한 이미 오일(O1)이 동결되어 있는 경우에는, 그것을 융해시킬 수 있다. 이 스크루 압축기(1)에 따르면, 케이싱(30) 내에서의 오일(O1)의 동결을 방지할 때, 흡입 경로(2)에 가스의 가온 설비 등을 마련할 필요가 없기 때문에, 설비의 복잡화를 방지할 수도 있다. 따라서, 이 스크루 압축기(1)에 따르면, 압축기에 대한 가스의 도입 경로에 있어서의 설비의 복잡화를 방지하면서, 저온 가스의 압축 용도에 있어서도 케이싱(30) 내에서의 오일(O1)의 동결을 방지할 수 있다.
상기 스크루 압축기(1)에 있어서, 가온 유체용 통로(33)는, 스크루 로터(10)의 하부(10A)보다 하측에 있어서 흡입측 공간(S2)으로 개구된다. 이에 의해, 흡입측 공간(S2)에 있어서의 스크루 로터(10)의 하부(10A)보다 하측의 영역에 가온 유체를 도입할 수 있다. 한편, 흡입측 공간(S2)에 있는 오일(O1)은, 스크루 로터(10)의 하부(10A)보다 하측에 있는 경우에, 스크루 로터(10)로 흡입되지 않고 체류된다. 따라서, 상기 구성에 따르면, 흡입측 공간(S2)에 체류된 오일(O1)에 대하여 가온 유체를 직접 공급할 수 있기 때문에, 오일(O1)의 동결을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
상기 스크루 압축기(1)는, 당해 스크루 압축기(1)로부터 토출된 압축 가스를 가온 유체로서 가온 유체용 통로(33)로 도입하는 가스 도입 경로(6)와, 가스 도입 경로(6)에 마련됨과 함께 가스 도입 경로(6)로부터 가온 유체용 통로(33)로의 가온 유체의 도입을 제어하는 밸브(7)를 구비하고 있다. 이와 같이, 스크루 압축기(1)에 의한 압축 후의 가스를 가온 유체로서 이용함으로써, 가스의 압축열에 의해 케이싱(30) 내의 오일(O1)을 효과적으로 가온할 수 있다. 또한 밸브(7)의 개폐 전환이나 밸브(7)의 개방도 조정에 의해, 가온 유체용 통로(33)로의 가온 유체의 도입을 용이하게 제어할 수 있다.
(실시 형태 2)
이어서, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 스크루 압축기(1A)에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다. 실시 형태 2에 관한 스크루 압축기(1A)는, 기본적으로 실시 형태 1에 관한 스크루 압축기(1)와 마찬가지의 구성을 구비하고, 또한 마찬가지의 효과를 발휘하지만, 가온 유체로서 오일이 사용된다는 점에서 실시 형태 1과 상이하다. 이하, 실시 형태 1과 상이한 점에 대해서만 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 2에 있어서의 오일 공급 유닛(50)에서는, 오일 공급관(51)의 타단(오일 회수기(4) 내에 위치하는 일단과 반대측의 단부)은, 주 경로(56)와 오일 도입 경로(55)(가온 유체 도입 경로)로 나누어져 있다.
주 경로(56)는, 오일 회수기(4)에서 회수한 오일을 스크루 로터(10), 베어링 혹은 슬라이드 밸브 등이 수용되는 공간 내로 공급 가능하도록 케이싱(30)에 접속되어 있다. 한편, 오일 도입 경로(55)는, 실시 형태 1의 가스 도입 경로(6)와 마찬가지로, 가온 유체용 통로(33)의 입구(33A)(도 2)에 접속되어 있다. 오일 도입 경로(55)에는, 당해 경로 내에 있어서의 오일의 유통 및 차단을 전환하는 밸브(55A)가 마련되어 있다.
실시 형태 2에 관한 스크루 압축기(1A)에서는, 밸브(55A)를 개방함으로써, 오일 회수기(4)의 용기(4B)로부터 스크루 로터(10)가 수용되는 공간으로 공급되는 오일의 일부를, 오일 도입 경로(55)를 통하여 가온 유체로서 가온 유체용 통로(33)(도 2)로 도입할 수 있다. 이와 같이, 스크루 로터(10)의 윤활 등에 이용되는 오일의 일부를 가온 유체로서 이용할 수 있기 때문에, 오일 공급 유닛(50) 이외의 가온 유체의 공급 기구를 별도로 마련할 필요가 없어, 장치를 간소화할 수 있다. 그러나, 실시 형태 1의 가스 도입 경로(6)와 실시 형태 2의 오일 도입 경로(55)가 병용되는 양태여도 된다.
(실시 형태 3)
이어서, 본 발명의 실시 형태 3에 관한 스크루 압축기(1B)에 대하여, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 실시 형태 3에 관한 스크루 압축기(1B)는, 기본적으로 실시 형태 1에 관한 스크루 압축기(1)와 마찬가지의 구성을 구비하고, 또한 마찬가지의 효과를 발휘하지만, 흡입 가스의 온도에 기초하여 가온 유체의 도입 타이밍을 제어한다는 점에서 실시 형태 1과 상이하다. 이하, 실시 형태 1과 상이한 점에 대해서만 설명한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 흡입 경로(2)에는, 당해 경로 내를 흐르는 가스의 온도를 검지하는 온도 센서(2A)가 마련되어 있다. 이 온도 센서(2A)에 의해, 흡입구(31A)로부터 케이싱(30) 내로 유입되는 가스의 온도(흡입 가스의 온도)를 검지할 수 있다.
스크루 압축기(1B)는, 온도 센서(2A)에 의한 검지 결과를 수신하고, 그것에 기초하여 밸브(7)의 개폐를 제어하는 제어부(100)를 구비하고 있다. 실시 형태 3에서는, 흡입측 공간(S2)에 대한 가온 유체의 도입 타이밍이, 흡입 가스의 온도에 기초하여 이하와 같이 제어된다.
도 5의 흐름도에 도시하는 바와 같이, 우선, 스크루 압축기(1B)를 기동한다(스텝 S51). 이 기동 시에는, 밸브(7)는 폐쇄된 상태로 되어 있다. 그리고, 압축기의 기동 후, 온도 센서(2A)에 의한 흡입 가스의 온도 측정을 개시하고, 그 실측값 Ts가 흡입 가스에 대하여 미리 정해진 기준 온도 Ts0보다 낮은지 여부에 대하여, 제어부(100)가 판정한다(스텝 S52). 이 기준 온도 Ts0으로서는, 예를 들어 오일의 응고점을 사용할 수 있지만, 특별히 한정되지 않는다.
흡입 가스의 온도의 실측값 Ts가 기준 온도 Ts0보다 낮은 경우에는(스텝 S52의 "예"), 제어부(100)로부터의 명령에 의해 밸브(7)가 개방된다(스텝 S53). 이에 의해, 가스 도입 경로(6)로부터 가온 유체용 통로(33)로 압축 가스가 가온 유체로서 도입되고, 당해 가온 유체가 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)으로 도입된다.
한편, 흡입 가스의 온도의 실측값 Ts가 기준 온도 Ts0 이상인 경우에는(스텝 S52의 "아니오"), 제어부(100)는 밸브(7)를 개방하지 않아, 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)으로 가온 유체가 도입되지 않는다. 이 경우, S52의 판정 스텝이 반복된다.
실시 형태 2에 관한 스크루 압축기(1B)에서는, 흡입 가스의 온도가 낮고, 오일의 동결이 일어나기 쉬운 적절한 타이밍에 가온 유체를 도입하여 오일을 가온할 수 있다. 이 때문에, 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)에 있어서의 오일의 동결을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 가온 유체가 압축 가스인 경우에 대하여 설명하였지만, 가온 유체가 오일인 경우(실시 형태 2)에도, 본 실시 형태에서 설명한 가온 유체의 도입 타이밍의 제어를 마찬가지로 적용할 수 있다.
(실시 형태 4)
이어서, 본 발명의 실시 형태 4에 관한 스크루 압축기(1C)에 대하여, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 실시 형태 4에 관한 스크루 압축기(1C)는, 기본적으로 실시 형태 1에 관한 스크루 압축기(1)와 마찬가지의 구성을 구비하고, 또한 마찬가지의 효과를 발휘하지만, 슬라이드 밸브(45)의 위치에 기초하여 가온 유체의 도입 타이밍을 제어한다는 점에서 실시 형태 1과 상이하다. 이하, 실시 형태 1과 상이한 점에 대해서만 설명한다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 4에 관한 스크루 압축기(1C)는, 스크루 로터(10)의 축 방향(슬라이드 밸브(45)의 슬라이드 방향)에 있어서의 슬라이드 밸브(45)의 위치를 검지하는 센서인 위치 검출부(49A)를 구비하고 있다. 이 위치 검출부(49A)에 의한 검지 결과는, 제어부(100)로 송신된다. 실시 형태 4에서는, 슬라이드 밸브(45)의 위치에 기초하여, 이하와 같이 가온 유체의 도입 타이밍이 제어된다.
도 7의 흐름도에 도시하는 바와 같이, 우선, 스크루 압축기(1C)를 기동한다(스텝 S71). 이 기동 시에 있어서, 밸브(7)(도 6)는 폐쇄된 상태로 되어 있다. 그리고, 압축기의 기동 후, 온도 센서(2A)에 의해 흡입 가스의 온도 측정을 개시하고, 그 실측값 Ts가 기준 온도 Ts0보다 낮은지 여부에 대하여, 제어부(100)가 판정한다(스텝 S72). 흡입 가스의 온도의 실측값 Ts가 기준 온도 Ts0보다 낮은 경우에는(스텝 S72의 "예"), 다음 스텝 S73으로 이행한다. 한편, 실측값 Ts가 기준 온도 Ts0 이상인 경우에는(스텝 S72의 "아니오"), 스텝 S72의 판정이 반복된다.
스텝 S73에서는, 슬라이드 밸브(45)를 스크루 로터(10)의 축 방향으로 슬라이드시킴으로써, 슬라이드 밸브(45)의 개방도를 변경한다. 스크루 압축기(1C)에서는, 슬라이드 밸브(45)의 로터축 방향의 위치를 변경함으로써, 스크루 로터(10)로부터의 가스의 토출압이 조정된다. 다음 스텝 S74에서는, 스텝 S73에서 입력한 슬라이드 후의 슬라이드 밸브(45)의 지시 위치 Posi와, 위치 검출부(49A)에 의해 검지된 슬라이드 후의 슬라이드 밸브(45)의 실제 위치 Posa를 비교한다. 그리고, 양자의 차(절댓값)가, 미리 정해진 기준값 A0을 초과하는지 여부에 대하여 제어부(100)가 판정한다.
양자의 차가 기준값 A0을 초과하는 경우에는(스텝 S74의 "예"), 제어부(100)가 밸브(7)를 개방한다(스텝 S75). 이에 의해, 가스 도입 경로(6)로부터 가온 유체용 통로(33)로 압축 가스가 가온 유체로서 도입되고, 당해 가온 유체가 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)으로 도입된다. 한편, 양자의 차가 미리 정해진 기준값 A0 이하인 경우에는(스텝 S74의 "아니오"), 제어부(100)는 밸브(7)를 개방하지 않아, 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)으로 가온 유체가 도입되지 않는다. 이 경우, S72의 판정 스텝으로 되돌아간다.
슬라이드 밸브(45)의 개방도를 변경한 경우에 있어서, 변경 후의 슬라이드 밸브(45)의 실제 위치(위치 검출부(49A)에 의한 검출 위치)와 슬라이드 밸브(45)의 지시 위치(설정 위치)의 차가 큰 경우에는, 케이싱(30) 내에서의 오일의 동결에 의해 슬라이드 밸브(45)의 정상적인 동작이 저해된다고 생각된다. 실시 형태 4에 관한 스크루 압축기(1C)에 따르면, 양쪽 위치의 차가 크고, 케이싱(30) 내에서 오일이 동결될 것으로 생각되는 적절한 타이밍에 가온 유체를 도입할 수 있다. 또한 흡입 가스를 기준 온도와 비교하는 스텝 S72는 생략되어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 가온 유체가 압축 가스인 경우에 대하여 설명하였지만, 가온 유체가 오일인 경우(실시 형태 2)에도, 본 실시 형태에서 설명한 가온 유체의 도입 타이밍의 제어를 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서 설명한 슬라이드 밸브(45)의 위치에 기초하는 제어는, 실시 형태 3에서 설명한 흡입 가스 온도에 기초하는 제어와 조합되어도 된다.
(실시 형태 5)
이어서, 본 발명의 실시 형태 5에 관한 스크루 압축기(1D)에 대하여, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다. 실시 형태 5에 관한 스크루 압축기(1D)는, 기본적으로 실시 형태 1에 관한 스크루 압축기(1)와 마찬가지의 구성을 구비하고, 또한 마찬가지의 효과를 발휘하지만, 오일 회수기(4) 내에 있어서의 오일의 액면 높이에 기초하여 가온 유체의 도입 타이밍을 제어한다는 점에서 상이하다. 이하, 실시 형태 1과 상이한 점에 대해서만 설명한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 오일 회수기(4)의 용기(4B)에는, 레벨 센서(4C)가 마련되어 있다. 이 레벨 센서(4C)는, 용기(4B) 내에 있어서의 오일의 액면 높이가 미리 정해진 기준 높이보다 낮은지 여부를 검지하는 것이며, 그 검지 결과를 스크루 압축기(1D)의 제어부(100)로 송신한다. 실시 형태 5에서는, 용기(4B) 내에 있어서의 오일의 액면 높이에 기초하여, 이하와 같이 가온 유체의 도입 타이밍이 제어된다.
도 9의 흐름도에 도시하는 바와 같이, 우선, 스크루 압축기(1D)를 기동한다(스텝 S91). 이 기동 시에 있어서, 밸브(7)는 폐쇄된 상태로 되어 있다. 그리고, 압축기의 기동 후, 온도 센서(2A)에 의해 흡입 가스의 온도 측정을 개시하고, 그 실측값 Ts가 기준 온도 Ts0보다 낮은지 여부에 대하여 제어부(100)가 판정한다(스텝 S92). 흡입 가스의 온도의 실측값 Ts가 기준 온도 Ts0보다 낮은 경우에는(스텝 S92의 "예"), 다음 스텝 S93으로 이행한다. 한편, 실측값 Ts가 기준 온도 Ts0 이상인 경우에는(스텝 S92의 "아니오"), S92의 판정 스텝이 반복된다. 또한, 이 판정 스텝 S92는 생략되어도 된다.
스텝 S93에서는, 용기(4B) 내에 있어서의 오일의 액면 높이 L이 미리 정해진 기준 높이 L0보다 낮은지 여부에 대하여 제어부(100)가 판정한다. 그리고, 액면 높이 L이 기준 높이 L0보다 낮은 경우에는(스텝 S93의 "예"), 제어부(100)가 밸브(7)를 개방한다(스텝 S94). 이에 의해, 가스 도입 경로(6)로부터 가온 유체용 통로(33)로 압축 가스가 가온 유체로서 도입되고, 당해 가온 유체가 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)으로 도입된다. 한편, 액면 높이 L이 기준 높이 L0 이상인 경우에는(스텝 S93의 "아니오"), 제어부(100)는 밸브(7)를 개방하지 않아, 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)으로 가온 유체가 도입되지 않는다. 이 경우, S92의 판정 스텝으로 되돌아간다.
오일 회수기(4)의 용기(4B) 내에 있어서의 오일의 액면 높이가 낮은 경우에는, 케이싱(30) 내에서 오일이 동결됨으로써, 케이싱(30)으로부터 용기(4B)로의 오일의 흐름이 저해된다고 생각된다. 실시 형태 5에 관한 스크루 압축기(1D)에 따르면, 용기(4B) 내의 오일의 액면 높이가 낮고, 케이싱(30) 내에서의 오일의 동결이 예측되는 적절한 타이밍에 가온 유체를 도입하여 오일을 가온할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 가온 유체가 압축 가스인 경우에 대하여 설명하였지만, 가온 유체가 오일인 경우(실시 형태 2)에도, 본 실시 형태에서 설명한 가온 유체의 도입 타이밍의 제어를 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서 설명한 오일의 액면 높이에 기초하는 제어는, 실시 형태 3의 흡입 가스 온도에 기초하는 제어나 실시 형태 4의 슬라이드 밸브(45)의 위치에 기초하는 제어와 조합되어도 된다.
(실시 형태 6)
이어서, 본 발명의 실시 형태 6에 관한 스크루 압축기(1E)에 대하여, 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다. 실시 형태 6에 관한 스크루 압축기(1E)는, 기본적으로 실시 형태 1에 관한 스크루 압축기(1)와 마찬가지의 구성을 구비하고, 또한 마찬가지의 효과를 발휘하지만, 케이싱(30)의 진동수에 기초하여 가온 유체의 도입 타이밍을 제어한다는 점에서 상이하다. 이하, 실시 형태 1과 상이한 점에 대해서만 설명한다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 스크루 압축기(1E)는, 케이싱(30)의 진동수를 검지하는 센서인 진동 검지부(34A)를 구비하고 있다. 이 진동 검지부(34A)는, 케이싱(30)에 있어서의 한쪽의 외측면(30A)(흡입측 공간(S2)에 가까운 쪽의 외측면)에 설치되어 있지만, 설치 위치는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 케이싱(30)의 상면(31), 하면(32) 또는 다른 쪽의 외측면에 설치되어 있어도 된다. 실시 형태 6에서는, 케이싱(30)의 진동수에 기초하여, 이하와 같이 가온 유체의 도입 타이밍이 제어된다.
도 11의 흐름도에 도시하는 바와 같이, 우선, 스크루 압축기(1E)를 기동한다(스텝 S110). 이 기동 시에 있어서, 밸브(7)는 폐쇄된 상태로 되어 있다. 그리고, 압축기의 기동 후, 온도 센서(2A)에 의해 흡입 가스의 온도 측정을 개시하고, 그 실측값 Ts가 기준 온도 Ts0보다 낮은지 여부에 대하여 제어부(100)가 판정한다(스텝 S111). 흡입 가스의 온도의 실측값 Ts가 기준 온도 Ts0보다 낮은 경우에는(스텝 S111의 "예"), 다음 스텝 S112로 이행한다. 한편, 실측값 Ts가 기준 온도 Ts0 이상인 경우에는(스텝 S111의 "아니오"), S111의 판정 스텝이 반복된다. 또한, 이 판정 스텝 S111은 생략되어도 된다.
스텝 S112에서는, 진동 검지부(34A)에 의해 검지된 케이싱(30)의 진동수와 케이싱(30)의 고유 진동수를 비교하여, 양자의 차가 미리 정해진 기준값 이상인지 여부에 대하여 제어부(100)가 판정한다. 그리고, 양자의 차가 기준값 이상인 경우(스텝 S112의 NG), 제어부(100)가 밸브(7)를 개방한다(스텝 S113). 이에 의해, 가스 도입 경로(6)로부터 가온 유체용 통로(33)로 압축 가스가 가온 유체로서 도입되고, 당해 가온 유체가 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)으로 도입된다. 한편, 양자의 차가 기준값 미만인 경우에는(스텝 S112의 OK), 제어부(100)는 밸브(7)를 개방하지 않아, 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)으로 가온 유체가 도입되지 않는다. 이 경우, S111의 판정 스텝으로 되돌아간다.
케이싱(30)의 진동수가 그 고유 진동수로부터 크게 벗어나는 경우에는, 케이싱(30) 내에 있어서의 오일의 동결이 영향을 미쳤다고 생각된다. 실시 형태 6에 관한 스크루 압축기(1E)에 따르면, 케이싱(30)의 진동수의 고유 진동수로부터의 어긋남이 크고, 케이싱(30) 내에서 오일이 동결될 가능성이 높은 적절한 타이밍에 가온 유체를 도입하여 오일을 가온할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 가온 유체가 압축 가스인 경우에 대하여 설명하였지만, 가온 유체가 오일인 경우(실시 형태 2)에도, 본 실시 형태에서 설명한 가온 유체의 도입 타이밍의 제어를 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서 설명한 케이싱(30)의 진동수에 기초하는 제어는, 실시 형태 3의 흡입 가스 온도에 기초하는 제어, 실시 형태 4의 슬라이드 밸브(45)의 위치에 기초하는 제어 혹은 실시 형태 5의 오일 액면 높이에 기초하는 제어와 조합되어도 된다.
(실시 형태 7)
이어서, 본 발명의 실시 형태 7에 관한 스크루 압축기(1F)에 대하여, 도 12를 참조하여 설명한다. 실시 형태 7에 관한 스크루 압축기(1F)는, 기본적으로 실시 형태 1에 관한 스크루 압축기(1)와 마찬가지의 구성을 구비하고, 또한 마찬가지의 효과를 발휘하지만, 케이싱(30)의 온도에 기초하여 가온 유체의 도입 타이밍을 조정한다는 점에서 상이하다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 케이싱(30)의 외면에는, 당해 케이싱(30)의 온도(외면 온도)를 측정하는 온도 센서(110)가 마련되어 있다. 온도 센서(110)의 설치 위치는 특별히 한정되지 않지만, 흡입측 공간(S2)의 근처에 설치되는 것이 바람직하며, 예를 들어 흡입측 공간(S2)을 규정하는 케이싱벽의 외면에 설치할 수 있다.
실시 형태 7에 관한 스크루 압축기(1F)에서는, 온도 센서(110)에 의해 검지된 케이싱 온도에 기초하여, 가온 유체의 도입 타이밍이 제어된다. 즉, 실시 형태 3에 있어서의 흡입 가스 온도 대신에 케이싱 온도를 채용하고, 상술한 실시 형태 3의 제어 플로우(도 5)와 동일한 흐름으로 가온 유체의 도입 타이밍이 제어된다. 이에 의해, 케이싱 온도가 낮고, 오일의 동결이 일어나기 쉬운 적절한 타이밍에 가온 유체를 도입하여 오일을 가온할 수 있다. 또한, 실시 형태 7의 타이밍 제어는, 실시 형태 3 내지 6에서 설명한 타이밍 제어와 조합되어도 된다.
(기타 실시 형태)
마지막으로, 본 발명의 기타 실시 형태에 대하여 설명한다.
상기 실시 형태 1에서는, 가온 유체용 통로(33)가 케이싱(30)의 하벽을 관통하는 구멍에 의해 구성되는 경우에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 케이싱(30)의 측벽을 관통하는 구멍에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한 가온 유체용 통로(33)는, 스크루 로터(10)의 하부(10A)보다 하측에 있어서 흡입측 공간(S2)으로 개구되는 경우에 한정되지 않고, 스크루 로터(10)의 하부(10A)보다 상측에 있어서 흡입측 공간(S2)으로 개구되어 있어도 된다.
상기 실시 형태 1, 2에서는, 압축 가스 또는 오일을 가온 유체로서 사용하는 경우에 대해서만 설명하였지만 이것에 한정되지 않고, 이들 이외의 가온 유체의 공급 설비를 별도로 마련해도 된다.
상기 실시 형태 1에서는, 1개의 스크루 로터(10)만을 구비하는 단단식 스크루 압축기(1)에 대하여 설명하였지만 이것에 한정되지 않고, 2단 이상의 스크루 로터를 구비하는 다단식 스크루 압축기에도 본 발명을 적용할 수 있다.
상기 실시 형태 1에서는, 스크루 압축기(1)가, LNG 탱크 내에서 발생한 보일 오프 가스를 압축하기 위해 사용되는 경우에 대하여 설명하였지만, 압축 용도는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 수소나 공기 등의 다른 종류의 가스 압축 용도에 있어서도, 본 발명을 적용할 수 있다.
상기 실시 형태 1에서는, 가스 도입 경로(6)가 공급 경로(5)에 접속되는 경우에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 가스 도입 경로(6)가 토출 경로(3)에 접속되고, 오일 분리 전의 압축 가스가 가온 유체로서 케이싱(30)의 흡입측 공간(S2)으로 도입되어도 된다. 그러나, 이와 같이 오일을 포함하는 압축 가스를 가온 유체로서 케이싱(30)으로 되돌리는 경우, 밸브(7)를 기액 혼합 유체에 적합한 설계로 하기가 곤란한 경우도 있다. 이 때문에, 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 오일 분리 후의 압축 가스를 가온 유체로서 케이싱(30)으로 되돌리는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시 형태를 개략적으로 설명하면, 이하와 같다.
상기 실시 형태에 관한 스크루 압축기는, 축 주위로 회전함으로써 가스를 압축하는 스크루 로터와, 상기 스크루 로터를 회전 가능하게 수용함과 함께 가스의 흡입구가 마련된 케이싱이며, 상기 흡입구로부터 상기 케이싱 내로 유입됨과 함께 상기 스크루 로터로 흡입되기 전의 가스가 흐르는 흡입측 공간이 마련된 상기 케이싱을 구비하고 있다. 상기 케이싱에는, 상기 흡입측 공간에 체류된 오일을 가온하도록 상기 흡입측 공간으로 가온 유체를 도입하기 위한 가온 유체용 통로가 마련되어 있다.
이 스크루 압축기에 따르면, 가온 유체용 통로를 통하여 케이싱의 흡입측 공간으로 가온 유체를 도입함으로써, 당해 공간에 체류된 오일을 가온할 수 있다. 이에 의해, 오일의 응고점보다 온도가 낮은 가스가 흡입구를 통하여 당해 흡입측 공간으로 도입된 경우에도, 가온 유체에 의해 가온함으로써 오일의 동결을 방지할 수 있다. 이 스크루 압축기에 따르면, 케이싱 내에서의 오일의 동결을 방지할 때, 종래와 같이 압축기에 대한 가스의 도입 경로에 가온 설비 등을 마련할 필요가 없기 때문에, 설비의 복잡화를 방지할 수도 있다. 따라서, 상기 실시 형태에 따르면, 압축기에 대한 가스의 도입 경로에 있어서의 설비의 복잡화를 방지하면서, 저온 가스의 압축 용도에 있어서도 케이싱 내에서의 오일의 동결을 방지하는 것이 가능한 스크루 압축기를 제공할 수 있다.
상기 스크루 압축기에 있어서, 상기 가온 유체용 통로는, 상기 스크루 로터의 하부보다 하측에 있어서 상기 흡입측 공간으로 개구되어 있어도 된다.
이 구성에 따르면, 흡입측 공간에 있어서의 스크루 로터의 하부보다 하측의 영역에 가온 유체를 도입할 수 있다. 한편, 흡입측 공간에 있는 오일은, 스크루 로터의 하부보다 하측에 있는 것이, 스크루 로터로 흡입되지 않고 체류된다. 따라서, 상기 구성에 따르면, 흡입측 공간에 체류된 오일에 대하여 가온 유체를 직접 공급할 수 있기 때문에, 오일의 동결을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
상기 스크루 압축기는, 상기 스크루 압축기로부터 토출된 압축 가스를 상기 가온 유체로서 상기 가온 유체용 통로로 도입하는 가스 도입 경로를 더 구비하고 있어도 된다.
이 구성에 따르면, 스크루 압축기에 의한 압축 후의 가스를 가온 유체로서 이용함으로써, 가스의 압축열에 의해 케이싱 내의 오일을 효과적으로 가온할 수 있다.
상기 스크루 압축기는, 상기 가스 도입 경로에 마련되고, 상기 가스 도입 경로로부터 상기 가온 유체용 통로로의 상기 가온 유체의 도입을 제어하는 밸브를 더 구비하고 있어도 된다.
이 구성에 따르면, 밸브의 개폐 전환이나 밸브 개방도의 조정에 의해, 가온 유체용 통로에 대한 가온 유체(압축 가스)의 도입을 용이하게 제어할 수 있다.
상기 스크루 압축기는, 상기 스크루 로터가 수용되는 상기 케이싱 내의 공간에 오일을 공급하는 유닛이며, 상기 오일의 일부를 상기 가온 유체로서 상기 가온 유체용 통로로 도입하는 오일 도입 경로를 갖는 오일 공급 유닛을 더 구비하고 있어도 된다.
이 구성에 따르면, 스크루 로터의 윤활 등에 이용되는 오일의 일부를 가온 유체로서 이용할 수 있기 때문에, 오일 공급 유닛 이외의 가온 유체의 공급 기구를 별도로 마련할 필요가 없어, 장치를 간소화할 수 있다.
상기 스크루 압축기는, 상기 흡입구로부터 상기 케이싱 내로 유입되는 가스의 온도가 미리 정해진 기준 온도보다 낮은 것에 기초하여, 상기 가온 유체용 통로로 상기 가온 유체를 도입하는 제어를 행하는 제어부를 더 구비하고 있어도 된다.
이 구성에 따르면, 흡입 가스의 온도가 낮고, 오일의 동결이 일어나기 쉬운 적절한 타이밍에 가온 유체를 도입하여 오일을 가온할 수 있기 때문에, 오일의 동결을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
상기 스크루 압축기는, 상기 스크루 로터의 축 방향으로 슬라이드함으로써, 상기 스크루 로터의 압축 용량을 조정하는 슬라이드 밸브와, 상기 축 방향에 있어서의 상기 슬라이드 밸브의 위치를 검출하는 위치 검출부와, 상기 위치 검출부에 의해 검지된 상기 슬라이드 밸브의 위치와 상기 슬라이드 밸브의 지시 위치의 차가 미리 정해진 기준값을 초과하는 것에 기초하여, 상기 가온 유체용 통로로 상기 가온 유체를 도입하는 제어를 행하는 제어부를 더 구비하고 있어도 된다.
슬라이드 밸브의 실제 위치(위치 검출부에 의한 검출 위치)와 슬라이드 밸브의 지시 위치(설정 위치)의 차가 큰 경우에는, 케이싱 내에서의 오일의 동결에 의해 슬라이드 밸브의 정상적인 동작이 저해된다고 생각할 수 있다. 상기 구성에 따르면, 양쪽 위치의 차가 크고, 케이싱 내에서 오일이 동결될 것으로 생각되는 적절한 타이밍에 가온 유체를 도입하여 오일을 가온할 수 있다.
상기 스크루 압축기는, 상기 케이싱과의 사이에서 오일을 순환시키는 용기 내에 있어서의 상기 오일의 액면 높이가 미리 정해진 기준 높이보다 낮은 것에 기초하여, 상기 가온 유체용 통로로 상기 가온 유체를 도입하는 제어를 행하는 제어부를 더 구비하고 있어도 된다.
상기 용기 내에 있어서의 오일의 액면 높이가 낮은 경우에는, 케이싱 내에서 오일이 동결됨으로써, 케이싱으로부터 용기로의 오일의 흐름이 저해된다고 생각할 수 있다. 상기 구성에 따르면, 용기 내의 오일의 액면 높이가 낮고, 케이싱 내에서의 오일의 동결이 예측되는 적절한 타이밍에 가온 유체를 도입하여 오일을 가온할 수 있다.
상기 스크루 압축기는, 상기 케이싱의 진동수를 검지하는 진동 검지부와, 상기 진동 검지부에 의해 검지된 상기 진동수와 상기 케이싱의 고유 진동수의 차가 미리 정해진 기준값 이상인 것에 기초하여, 상기 가온 유체용 통로로 상기 가온 유체를 도입하는 제어를 행하는 제어부를 더 구비하고 있어도 된다.
케이싱의 진동수가 그 고유 진동수로부터 크게 벗어나는 경우에는, 케이싱 내에 있어서의 오일의 동결을 그 원인으로서 생각할 수 있다. 상기 구성에 따르면, 케이싱의 진동수의 고유 진동수로부터의 어긋남이 크고, 케이싱 내에서 오일이 동결될 가능성이 높은 적절한 타이밍에 가온 유체를 도입하여 오일을 가온할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 이해되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 설명이 아니라 특허청구범위에 의해 나타나며, 특허청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (9)

  1. 축 주위로 회전함으로써 가스를 압축하는 스크루 로터와,
    상기 스크루 로터를 회전 가능하게 수용함과 함께 가스의 흡입구가 마련된 케이싱이며, 상기 흡입구로부터 상기 케이싱 내로 유입됨과 함께 상기 스크루 로터로 흡입되기 전의 가스가 흐르는 흡입측 공간이 마련된 상기 케이싱을 구비하고,
    상기 케이싱에는, 상기 흡입측 공간에 체류된 오일을 가온하도록 상기 흡입측 공간으로 가온 유체를 도입하기 위한 가온 유체용 통로가 마련되어 있는, 스크루 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가온 유체용 통로는, 상기 스크루 로터의 하부보다 하측에 있어서 상기 흡입측 공간으로 개구되는, 스크루 압축기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스크루 압축기로부터 토출된 압축 가스를 상기 가온 유체로서 상기 가온 유체용 통로로 도입하는 가스 도입 경로를 더 구비하는, 스크루 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가스 도입 경로에 마련되고, 상기 가스 도입 경로로부터 상기 가온 유체용 통로로의 상기 가온 유체의 도입을 제어하는 밸브를 더 구비하는, 스크루 압축기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스크루 로터가 수용되는 상기 케이싱 내의 공간에 오일을 공급하는 유닛이며, 상기 오일의 일부를 상기 가온 유체로서 상기 가온 유체용 통로로 도입하는 오일 도입 경로를 갖는 오일 공급 유닛을 더 구비하는, 스크루 압축기.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 흡입구로부터 상기 케이싱 내로 유입되는 가스의 온도가 미리 정해진 기준 온도보다 낮은 것에 기초하여, 상기 가온 유체용 통로로 상기 가온 유체를 도입하는 제어를 행하는 제어부를 더 구비하는, 스크루 압축기.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스크루 로터의 축 방향으로 슬라이드함으로써, 상기 스크루 로터의 압축 용량을 조정하는 슬라이드 밸브와,
    상기 축 방향에 있어서의 상기 슬라이드 밸브의 위치를 검출하는 위치 검출부와,
    상기 위치 검출부에 의해 검지된 상기 슬라이드 밸브의 위치와 상기 슬라이드 밸브의 지시 위치의 차가 미리 정해진 기준값을 초과하는 것에 기초하여, 상기 가온 유체용 통로로 상기 가온 유체를 도입하는 제어를 행하는 제어부를 더 구비하는, 스크루 압축기.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 케이싱과의 사이에서 오일을 순환시키는 용기 내에 있어서의 상기 오일의 액면 높이가 미리 정해진 기준 높이보다 낮은 것에 기초하여, 상기 가온 유체용 통로로 상기 가온 유체를 도입하는 제어를 행하는 제어부를 더 구비하는, 스크루 압축기.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 케이싱의 진동수를 검지하는 진동 검지부와,
    상기 진동 검지부에 의해 검지된 상기 진동수와 상기 케이싱의 고유 진동수의 차가 미리 정해진 기준값 이상인 것에 기초하여, 상기 가온 유체용 통로로 상기 가온 유체를 도입하는 제어를 행하는 제어부를 더 구비하는, 스크루 압축기.
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