(57)【要約】【課題】  油冷式スクリュー圧縮機を寒冷環境で長時間停止した後に起動する場合に、作動室内に溜まった油の粘度上昇により起動トルクが増大し、通常運転に必要なより大容量の駆動手段を必要としていた。【解決手段】  ケーシングと、ケーシングに内蔵され、ねじ山状の歯溝を有する一対のロータと、これらのロータを回転駆動する電動機と、この電動機を制御する制御装置と、前記一対のロータの歯溝を噛み合わせて、前記ロータと前記ケーシングにより囲まれて形成した作動室内へ油を供給する油供給機構と、前記作動室から吐出された圧縮気体から油を分離する油分離機構と、を有する油冷式スクリュー圧縮機において、起動直度の短時間だけトルクが拡大しない低速で駆動し油を排出してから通常の運転速度まで加速する。または、停止後に残圧を放出した後で短時間ロータを回転させることで作動室内に溜まった油を排出し次回の起動を軽くする。【選択図】図１
2010031814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、ケーシングに内蔵され、ねじ山状の歯溝を有する一対のロータと、これらのロータを回転駆動する電動機と、この電動機を制御する制御装置と、前記一対のロータの歯溝を噛み合わせて、前記ロータと前記ケーシングにより囲まれて形成した作動室内へ油を供給する油供給機構と、前記作動室から吐出された圧縮気体から油を分離する油分離機構と、を有する油冷式スクリュー圧縮機において、
前記ロータが通常運転状態から回転停止状態となり、この回転停止状態から前記電動機を起動して前記ロータが通常運転状態となる間に、前記制御装置は、前記一対のロータを収納するケーシング内の空間に供給された油の少なくとも一部を前記空間の外に排出することを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載の油冷式スクリュー圧縮機において、
前記ロータの回転停止状態から前記電動機を起動して前記ロータが通常運転時の回転速度に至るまでに、通常運転時の回転速度に対して遅い回転速度で前記ロータを回転させた後に、前記ロータの回転速度を通常運転時の回転速度に加速することを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
【請求項３】
請求項２記載の油冷式スクリュー圧縮機において、
温度検出手段を有し、定められた温度以下で起動する際には、通常運転時の回転速度に対して遅い回転速度で前記ロータを回転させた後に、前記ロータの回転速度を通常運転時の回転速度に加速することを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
【請求項４】
請求項１記載の油冷式スクリュー圧縮機において、
停止指令を受けた際には電動機を停止して前記ロータを回転停止状態にして、前記ケーシングと接続して前記作動室の吐出口と連通する吐出配管の内部に残留する高圧力の圧縮空気を大気に開放し、前記作動室と連通する吸入口の圧力まで前記吐出口内の圧力が低下した後に、前記ロータを低速で一定時間回転させることを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
【請求項５】
上記請求項１記載の油冷式スクリュー圧縮機において、
前記油供給機構は、前記油分離機構で油を分離した気体の気体圧力と、前記作動室内の吐出前の気体圧力との差圧を利用して前記作動室内に油を供給し、前記油分離機構で分離した油を溜める油溜めと、前記油分離機構で油を分離した気体が供給された空間と吐出前の圧力状態にある前記作動室とを接続する流路と、を有することを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
【請求項６】
請求項１記載の油冷式スクリュー圧縮機において、
前記電動機は前記制御装置を経由した電流により駆動され、前記電動機の出力軸と前記ロータの回転軸とが接続してあることを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
【請求項７】
請求項１記載の油冷式スクリュー圧縮機において、
前記ロータを収納した空間の下方に前記油分離機構で分離した油を溜める油溜めと、この油溜めに連通する流路と、その流路の途中に前記ロータを収納した空間から前記油溜め方向にのみ流れることを許す逆止弁とを有することを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
【請求項８】
駆動対象物と接続される電動機と、この電動機の回転数を制御するインバータと、前記駆動対象物の運転条件を設定する設定装置からの設定情報及び前記駆動対象物の出力情報を検出する検出器からの検出情報に基づいて前記インバータに対して第一の回転速度指令を付与する制御装置とを備え、この制御装置は、前記電動機の起動時に、前記インバータに対して、前記駆動対象物の起動トルク推定情報に基づいて前記第一の回転速度指令よりも低い回転速度となる第二の回転速度指令を付与し、前記電動機が前記第二の回転速度指令に基づいて駆動された後に、前記インバータに対して前記第一の回転速度指令を付与するモータ駆動システム。
【請求項９】
駆動対象物に接続される電動機とこの電動機の回転数を制御するインバータとを備えたモータ駆動システムを制御するモータ制御装置であって、
前記電動機の起動時に、前記インバータに対して、前記駆動対象物の起動トルク推定情報に基づいて起動回転速度指令を付与し、前記電動機が前記起動回転速度指令に基づいて駆動された後に、前記駆動対象物の運転条件を設定する設定装置からの設定情報及び前記駆動対象物の出力情報を検出する検出器からの検出情報に基づいて前記インバータに対して前記起動回転速度指令よりも低い回転速度となる回転速度指令を付与することを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油冷式スクリュー圧縮機に係わり、この圧縮機を駆動する電動機や電源回路への負担増大を回避する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
油冷式スクリュー圧縮機は、対となるロータの歯溝との噛み合いや、各ロータとケーシング内面との隙間を小さくすることにより形成された作動室と呼ばれる複数の閉じられた空間を、その内部に有している。
【０００３】
双方のロータの回転に伴って作動室は移動するとともに、その容積は拡大と縮小を繰り返す。また、作動室は、ロータの回転位置により、ケーシングに設けた開口部を通じて外部と連通したり密閉空間となったりする。作動室の容積の拡大中には吸入口と呼ばれる開口部と連通が継続し、外部から作動室内に被圧縮気体が吸入される。作動室が最大容積時に吸入口との連通は終了し被圧縮気体は閉じ込められて、容積が縮小することにより被圧縮気体を圧縮する。所定の圧力になったところで、吐出口と呼ぶ開口部に連通し、それ以降容積が０となるまで被圧縮気体を吐出する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
油冷式スクリュー圧縮機は、圧縮過程にある作動室の内部に油を注入しながら圧縮動作が進行する。油を注入する理由はロータの潤滑と冷却、そしてロータ相互間やロータとケーシング内面との隙間を油で埋めて、高圧となった作動室から低圧の作動室への被圧縮気体の漏洩を抑制するためである。
【０００６】
運転中の油の温度は空気圧縮機の場合、５０〜７０℃であり、粘度（厳密には動粘度、以下同じ）は４０mm／ｓ2以下と低く、ロータの周囲にある油は回転の支障にならない。
【０００７】
作動室内に油を注入する機構として圧縮機自身が作り出した吸入側と吐出側の圧力差を利用した差圧給油機構が一般的である。この機構は、作動室から出た直後の被圧縮気体に混在した油を分離して溜めた高圧下にある油溜めと、圧縮開始直後の吸入圧力に近い作動室とを配管でつなぎ、両端の差圧を利用して送油するものである。この機構では圧縮機のロータが停止した後に、約１０〜２０秒程度の間は残っている差圧で圧縮機への給油が継続するため、作動室に油が多く溜まり、その状態で圧縮機が停止となる。
【０００８】
運転中は圧縮熱等で圧縮機は吐出流路付近を中心に８０〜１００℃程度の高温となっているが、長く停止していると圧縮機全体が周囲環境と同じ温度となる。寒冷地の冬季にあっては氷点下となることもあり、作動室内に溜まった油は低温のため粘度が１５０mm／ｓ2以上に上昇する。
【０００９】
このため、低温で起動しようとすると高粘度の油がロータの回転を阻害し起動に必要なトルクを増大させてしまう。特にスクリュー圧縮機においては、作動室が移動し吐出端面に達したときに端面に衝突した油の反力が歯面に作用し、大きな慣性力をトルクという形で発生する。
【００１０】
大容量の電動機を採用し、可変速運転する機種ではインバータに代表される電力装置を強化すれば、必要な大きな起動トルクを電動機に発生させて圧縮機は起動できる。しかし、低温環境での起動だけを目的に、運転中に必要な容量の何倍もの電動機や電力装置を備えることは無駄である上に運転中の効率も適正容量の電動機よりも劣ってしまう。
【００１１】
誘導式など旧来の一部の電動機においては、極短時間であれば過大な起動トルクであっても短時間であれば耐える余力があり、起動は可能であった。しかし、その場合には、圧縮機は瞬間的に大電流を消費していた。
【００１２】
近年使用が広がってきた電動機にはインバータ等に代表される半導体素子により電流を制御して駆動される方式が多い。この方式では、過大電流は一瞬でも半導体素子を損傷するため、大きな起動トルクを受容できず、過大トルクがある場合の起動は苦手である。
【００１３】
駆動力の伝達系では、電動機の出力軸と、ロータの回転軸とを一体化したものや、軸継手による結合、歯車やベルト等を介して回転伝達されるものなど、いくつかの形式がある。柔軟な軸継手やベルトを介した結合では、瞬間的に過大な起動トルクが発生しても途中の軸継手やベルトが緩衝材となり、電動機への負担が軽減される効果がある。しかし、結合が剛であれば、その効果が無く、特にロータと電動機の軸が一体化していれば、過大トルクは直に伝達するため電動機への負担は大きいままであり、電動機にとっては過酷な条件となりやすい。
【００１４】
スクリュー圧縮機において起動トルクの問題は古くからの課題であり、種々の取り組みがなされている。例えば、特許文献１には、通常の吐出口に加え起動時のみ開口する吐出口を設け、起動トルクを軽減する方法が示されている。
【００１５】
この方法は従来の圧縮機本体に新たに弁装置ならびにその開閉手段を付加する必要があり、構造の複雑化や製造コストの増加に課題がある。
【００１６】
本発明の目的は上記課題に鑑み、油によって発生する過大な起動トルクを軽減することで、定常運転時に適正な容量となる電動機を備えながら、低温環境にあっても確実な起動が可能である油冷式スクリュー圧縮機を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の他の目的は、電動機の起動状況に応じてインバータに指令を与える制御装置を備えたモータ駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために本発明の油冷式スクリュー圧縮機は、ケーシングと、ケーシングに内蔵され、ねじ山状の歯溝を有する一対のロータと、これらのロータを回転駆動する電動機と、この電動機を制御する制御装置と、前記一対のロータの歯溝を噛み合わせて、前記ロータと前記ケーシングにより囲まれて形成した作動室内へ油を供給する油供給機構と、前記作動室から吐出された圧縮気体から油を分離する油分離機構と、を有する油冷式スクリュー圧縮機において、前記ロータが通常運転状態から回転停止状態となり、この回転停止状態から前記電動機を起動して前記ロータが通常運転状態となる間に、前記制御部は、前記一対のロータを収納するケーシング内の空間に供給された油の少なくとも一部を前記空間の外に排出するものである。
【００１９】
また、上記目的を達成するために本発明のモータ駆動システムは、駆動対象物と接続される電動機と、この電動機の回転数を制御するインバータと、前記駆動対象物の運転条件を設定する設定装置からの設定情報及び前記駆動対象物の出力情報を検出する検出器からの検出情報に基づいて前記インバータに対して第一の回転速度指令を付与する制御装置とを備え、この制御装置は、前記電動機の起動時に、前記インバータに対して、前記駆動対象物の起動トルク推定情報に基づいて前記第一の回転速度指令よりも低い回転速度となる第二の回転速度指令を付与し、前記電動機が前記第二の回転速度指令に基づいて駆動された後に、前記インバータに対して前記第一の回転速度指令を付与するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、油冷式スクリュー圧縮機の円滑な起動を確実に行うことができる。また、小型小出力の機器で十分起動できるため、小型軽量そして製造コストの低減が可能であり、通常運転時に最適な電動機を選択できエネルギ効率も良くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例における油冷式スクリュー圧縮機は、ケーシングと、ケーシングに内蔵され、ねじ山状の歯溝を有する一対のロータと、これらのロータを回転駆動する電動機と、この電動機を制御する制御装置と、一対のロータの歯溝を噛み合わせて、ロータとケーシングにより囲まれて形成した作動室内へ油を供給する油供給機構と、作動室から吐出された圧縮気体から油を分離する油分離機構と、を有する。
【００２２】
このような油冷式スクリュー圧縮機において、円滑な起動を確実に行うために、ロータが通常運転状態から回転停止状態となり、また、この回転停止状態から電動機を起動してロータが通常運転状態となる間に、制御装置は、一対のロータを収納するケーシング内の空間に供給された油の少なくとも一部を前記空間の外に排出するようにしたものである。
【００２３】
従来の油冷式スクリュー圧縮機では、ケーシング内に設けられたロータが配された空間に油が溜まっていても、起動から一気に加速し通常の運転速度に至る。
【００２４】
それに対し本実施例では、起動時には、通常の運転速度に比較し十分に遅い回転速度で一定の間だけロータを回転させ、その後に、通常の回転速度まで加速するようにした。具体的には、例えば毎分３０００回転を定格運転速度とする圧縮機においては、毎分３００回転以下の回転速度で、３秒間程度あるいはロータの回転回数で約５回転だけロータを回転させるものである。
【００２５】
この圧縮機の起動は、温度感知手段により、起動時の温度が定められた温度よりも低いときに限り、通常の運転速度に比較し十分に遅い回転速度で一定の間だけ回転した後に通常の回転速度まで加速するようにしてもよい。
【００２６】
また、停止時には、圧縮機が運転中に停止指令を受けたとき、電動機を停止する動作がなされるが、それとともにケーシング吐出側に連なる配管内部に残留する高圧力を開放する動作がなされる。そのため吐出側の高圧は次第に吸入側圧力と同程度まで圧力が低下する。その後に、低速で短時間だけロータを回転させるように制御する。
【００２７】
また、ロータを収納した吸入側空間の下部から、それよりも下方に位置する前記油貯めに連通する流路を設け、その流路の途中にロータ収納空間から油貯め方向にのみ流れることを許す逆止弁を備えるようにしてもよい。
【００２８】
次に、具体的に実施例を説明する。本発明の第１の実施例を、図１と図２を用いて説明する。図１は空気用油冷式スクリュー圧縮機を示す模式図である。図２は起動前後のロータの回転速度の変化を示すグラフである。
【００２９】
空気圧縮機１はその内部に圧縮機本体２を備え、その中には互いに噛み合った雌雄のロータ３，４が回転可能に設けられている。各ロータ３，４は、軸方向表面にねじ山状の歯溝を有している。
【００３０】
両ロータを収納するケーシング５は、ロータ３，４の軸半径方向の外周と軸方向の端面とを塞ぐ内部空間を有している。この内部空間には、被圧縮気体を吸い込むための開口部である吸入口６と、圧縮された気体を排出する開口部である吐出口７とがその内部空間に設けられている。
【００３１】
吐出口７から先の流路は、一旦は軸方向に向かって伸びその後で下向きに曲がってＵターンし、圧縮機本体２の下部に位置し、ケーシング５と一体に設けられた油分離器８と接続する。
【００３２】
雄ロータ３の一部である軸は電動機９の回転軸と接続する。電源装置であるインバータ１０から供給される電力で電動機９は雄ロータ３を回転させる回転動力を生み出す。インバータ１０は、付属するモータ制御装置である制御装置１１の指令に基づいて電動機９に送る電力の周波数や電圧を制御する。
【００３３】
吐出口７の下流側には温度検出手段として温度センサ１２を備え、その出力は制御装置１１に入力される。この温度センサ１２は圧縮機の吐出温度を監視し異常の有無を判断するためのものである。
【００３４】
油分離器８は、サイクロンセパレータの原理で圧縮空気に混じって圧縮機本体２から吐出される油を遠心分離し、油は内部下方に落下して溜まる。その油は油分離器８下方より引き出した管路から油冷却器１３を経て再び圧縮機本体２の圧縮開始直後の作動室１４ならびに両ロータ３，４を軸支する軸受１５に注入される。油分離器８内はほぼ吐出圧力に等しい高圧であり、作動室１４の内圧や軸受１５の周囲の圧力は、吸入圧力よりやや高いものの油分離器８の内圧よりも低い圧力である。そのため本実施例における油供給機構は、油ポンプを油分離器８と作動室１４や軸受１５との間に設けなくとも、油は差圧で給油することができる差圧給油機構を形成している。これらの構成により、作動室１４に注入された油は圧縮空気の流れに混じって吐出口７から出て、再び油分離器８に戻り循環する。
【００３５】
油分離器８の上部中央には圧縮空気の出口があって、大部分の油を分離した圧縮空気の流路と接続する。その流路から分岐する放気流路を設け、分岐直後に電磁弁１６を備える。この電磁弁１６は制御装置１１の指示で開閉する。電磁弁１６の２次（下流）側は消音器を経て圧縮空気を大気に開放する。電磁弁１６は、後述するように、運転時は閉じておき、停止時には開く制御がなされる。
【００３６】
運転状態にある圧縮機１の制御装置１１に対し使用者がスイッチをオフにするなどの停止操作をすると、制御装置１１はインバータ１０に減速と停止の指示を出す。直ちにインバータ１０は電動機９への供給電力の周波数を下げていき、停止に至る。電動機９とその出力軸に直結した雄ロータ３とそれに噛み合った雌ロータ４の回転も、若干の慣性による遅れはあるものの、供給電力が停止された直後には回転を止める。制御装置１１からは電動機９の停止指示とほぼ同時に電磁弁１６へ開く指示が出される。圧縮機本体２の吐出口７から油分離器８そして更に下流に連なる高圧の配管内にある圧縮空気は、開かれた電磁弁１６を経て大気へ放出され、その空間の内圧は約１０〜３０秒の時間をかけて次第に低下する。この間、油分離器８と作動室１４の間の差圧は残っているため、ロータが停止してから暫くの間は停止した作動室内１４への油の注入が続くことになる。この油は差圧がなくなった後にも作動室１４内部に溜まったままとなり、長時間停止が続くと周囲温度まで次第に冷える。
【００３７】
次に本実施例の油冷式スクリュー圧縮機の起動プロセスについて説明する。
【００３８】
圧縮機の起動スイッチが押されたときに、温度センサ１２が周囲環境の温度を定められた温度、例えば１０℃以下であると感知した場合は、制御装置１１が判断して通常の起動とは異なる低温モードを採用する。図２に示すように通常モードでは、時刻Ｔ０の起動直後からロータを加速し通常運転時の回転速度Ｎまで一気に加速する。そうすることによって、使用者が必要とする圧縮空気をいち早く供給することができる。低温モードにおいては起動直後に一定の間（Ｔ０〜Ｔ１）だけ低速Ｎｓで回転させる。具体例として３秒間だけ毎分３００回転程度の速さでロータを回転することを想定している。その後は通常運転時の回転速度Ｎ（毎分３０００〜４０００回転）まで一気に加速する。
【００３９】
低温時に一定の間だけ低速Ｎｓでロータを回転させる理由は、作動室１４内部に溜まっていた油を排出するためである。油を排出するのに要するトルクはロータの回転速度と相関があり、低温で粘度が高くなった油であっても、低速で押し出せばトルクは小さくてすむ。しかも、内部に溜まった油の量は限られているため、ロータを例えば５回転程度あるいは１〜２秒間だけ回せばスクリューロータの性質で溜まっていた油の大部分を吐出口７から排出させることができる。油を排出した後には、油の排出トルクは発生しないので電動機９やインバータ１０に負担をかけることなく一気に加速することができる。
【００４０】
また、一気に加速する前に低速で数回転させることは、軸受や軸封などの油潤滑を必要とする機械要素に油を行き渡らせてから、負荷を増すことになる。これは潤滑条件をよくする効果があり、これら機械要素の摩耗防止ひいては寿命延長の効果を享受することができる。
【００４１】
説明した起動プロセスは、特に長時間停止後の起動時に対して有効である。低温時にも一気に加速したい場合には、余裕をもたせた大容量の電動機９やインバータ１０を備える方法もある。しかし、定常運転時には必要のない大容量の機器を備えることはエネルギ効率の面でも製造コストの面でも無駄が大きくなる。したがって、本実施例の構成によれば、コスト増と定常運転時のエネルギ効率を犠牲にすることなく、油冷式スクリュー圧縮機を低温環境でも円滑に起動できる。
【００４２】
また、周囲温度が十分高い場合には従来どおりの加速により迅速な圧縮空気の供給が可能である。停止期間中には作動室１４内に油が溜まっているので、圧縮機内部の防錆効果も期待できる。さらに、本実施例では従来の空気圧縮機に対して高額の部品の追加が不要で、設計変更も容易である。
【００４３】
本実施例のモータ駆動システムは、半導体の電流制限から必要性の高いインバータによる可変速運転する機種を例としたが、インバータを持たない一定速運転の機種でも同様の作用と効果がある。電動機９の出力軸と雄ロータ３の入力軸が直結せず、間に軸継手や歯車，ベルトなどの動力伝達手段を仲介した機種でも同様の効果がある。ただし、誘導電動機でベルトを介して駆動する方式では、瞬間的な起動トルクのピークは柔らかいベルトで緩和され、更に半導体を用いたインバータ等を経由しない誘導電動機は瞬間的ならば過大なトルクも発生できるので、本実施例の構成を必ずしも要しない。また、本実施例では空気圧縮機を例としたが、冷媒ガスや燃料ガス等、他の気体を圧縮する目的の油冷式スクリュー圧縮機であっても同様の効果がある。
【００４４】
本実施例において、一定の間だけ低速Ｎｓでロータを回転させたが、低速Ｎｓは必ずしも一定速度である必要はない。例えば、通常運転時の回転速度Ｎに対して十分に低いならば、徐々に加速しても同様の効果を得ることができる。
【００４５】
本発明の他の実施例を、図３を用いて説明する。図３は空気用油冷式スクリュー圧縮機において、停止動作がなされている間のロータの回転速度，吐出側圧力，注入油量，作動室内部に溜まっている油量の時間変移を示すグラフである。本実施例において第１の実施例と共通する構造，作用や効果、そして適応可能な範囲については説明を省略する。
【００４６】
本実施例における空気圧縮機の機器構成は図１に示した第１の実施例と同じであるが、制御装置１１に内蔵されるソフトウェアが異なり、停止動作が従来と異なる手順となる。また、温度センサ１２は必ずしも必要とされない。
【００４７】
本実施例は停止操作時に特徴があり、その作用を図３を用いて説明する。
【００４８】
運転状態にあり回転速度Ｎ，吐出圧力Ｐｄで圧縮空気を供給しているスクリュー圧縮機１の運転スイッチを使用者がオフにするなどして、時刻Ｔ５に停止操作がなされる。直ちに制御装置１１はインバータ１０へ停止の指示を出し、インバータ１０は電動機９への供給電力の周波数を下げていき、時刻Ｔ６（具体例として２〜５秒後）には電力供給を停止する。これに合わせて電動機９ならびに両ロータ３，４の回転速度も次第に低下しほぼ時刻Ｔ６に停止に至る。
【００４９】
制御装置１１からは電動機９の停止指示とほぼ同時刻Ｔ５に電磁弁１６へ弁を開く指示が出される。圧縮機本体２の吐出口７から油分離器８、そして更に下流に連なる高圧の管路内から電磁弁１６を通って圧縮空気が大気へ放出され、管路内の圧力は運転時の吐出圧Ｐｄから約１０〜３０秒の時間をかけて次第に低下し、時刻Ｔ６にはほぼ大気圧Ｐａとなる。時刻Ｔ６からＴ７まで時間差があるので、ロータの回転停止後暫くの間は差圧が残っており、停止した作動室内１４への油の注入が続く。図３に示すように、運転中にはロータの回転で次々に排出されていた油は、ロータ停止により排出が無くなった時刻Ｔ６から急激に作動室１４内部に溜まり時刻Ｔ７まで増加が続く。
【００５０】
従来の油冷式スクリュー圧縮機においては、この油の溜まった状態で次の起動となっていた。本実施例では、この後の動作に特徴がある。
【００５１】
残圧が十分に低くなったＴ８の時点で、制御装置１１は低速Ｎｓで短時間（Ｔ８〜Ｔ９）だけの回転を指示し、インバータ１０は低い周波数で電動機９を駆動し両ロータ３，４が毎分１００回転程度の低速Ｎｓで回転して、作動室１４内部に溜まった油を吐出口７から排出する。このとき、圧縮機本体２全体は運転中の温度からそれほど低下しておらず油の粘度も低いので排出するに要するトルクは軽く、ロータ３，４は容易に回転できる。また、低速で短時間の回転であり、電磁弁１６も開いたままなので吐出側の圧力は上がらず、油分離器８から作動室１４へ油が送られることはない。
【００５２】
したがって、このロータ３，４の回転によって圧縮機本体２の内部に溜まった油の多くは、低速運転の終了する時刻Ｔ９には排出されている。この状態で停止動作は完了し次回の起動まで待機することになる。なお、低速運転を開始する時刻Ｔ８や終了する時刻Ｔ９は、制御装置１１に内蔵したタイマー機能で停止操作されたＴ５を基準に定めておく。
【００５３】
以上の停止動作がなされた次の起動では、低温環境からであっても、ロータの周囲に油は多くは溜まっておらず、油排出に要するトルクは問題となるレベルではない。したがって、電動機９やインバータ１０を大容量にせずとも円滑で確実な起動が可能となる。
【００５４】
停止動作の過程における短時間で低速のロータの回転は、制御装置１１に内蔵したソフトウェアの設定で制御される。この回転の量は例えば２〜３秒間といった時間で制御してもかまわないし、ロータを５〜１０回転といった回転総数で制御してもかまわない。いずれにしても油量やトルクを検出するセンサは不要で従来機種に対しソフトウェアの変更以外に大きな設計変更は必要ない。
【００５５】
本実施例によれば、従来の機種に大きな設計変更を加えることなく、本発明の目的を達することができる。また、低温時であっても起動直度から加速できるので、スイッチを入れてから短時間で圧縮空気を供給することができる。
【００５６】
本発明の次の実施例を図３を用いて説明する。図３は空気用油冷式スクリュー圧縮機において、停止動作がなされている間のロータの回転速度，吐出側圧力，注入油量，作動室内部に溜まっている油量の時間変移を示すグラフである。本実施例において第１の実施例と共通する構造，作用や効果、そして適応可能な範囲については説明を省略する。
【００５７】
本実施例における空気圧縮機の機器構成は図１に示した第１の実施例と同じであるが、特段の制御装置ならびに制御ソフトウェアは必要としない。また、温度センサ１２は必ずしも必要とされない。
【００５８】
代わって、雌雄のロータ３，４が収納されたケーシング５内部の空間のうち、吸入側で最下部となる吸入室下部２５から油分離器上部空間２６に連通する連通路２１を設ける。この連通路２１の途中には断面積が広い弁室２２を設け、その中で自在に動ける球形の弁体２３を収納する。弁室の下方には弁室壁面より内側に向けて複数個の突起２４を設けておき、弁体２３が通り抜けない構造とし落下を防止する。一方で弁室２２上部で連通路２１につながる部分は弁体２３で塞がれる構造としておく。
【００５９】
本圧縮機の運転状態においては、圧縮の作用により吸入室下部２５内の圧力よりも油分離器上部空間２６内の圧力の方が高くなる。したがって、弁体２３は弁室２２の上端まで押し上げられ、連通路２１を塞ぐ。そのため、圧縮が完了した高い圧力の気体が吸入室下部２５に戻ってしまうことはない。
【００６０】
本圧縮機の停止状態においては、内部の圧力が均一となり、弁体２３は重力で下方に落下し突起２４に引っかかる。弁体２３の外径は弁室２２の内径よりも小さく、突起２４の周囲も隙間が開いている。そのため、連通路２１を通って吸入室下部２５から油分離器上部空間２６まで連通し、吸入室に溜まる油は連通路２１を通って重力で油分離器８に落下する。したがって、次回の再起動時にはロータ３，４の周囲の油はわずかしかなく、起動に支障となることはない。
【００６１】
本実施例によれば、特段の電気的あるいは制御的機能を付加することなく、目的を達成することができる。したがって一定速度で運転することを想定し、インバータ等の可変速機能を有しない機種に採用することが可能である。
【００６２】
本実施例においては、逆止弁として球体で円形穴をふさぎ、開くときは重力を利用する方式とした。同じ機能があれば、もちろん他の方式の逆止弁であってもよく、ちょうつがいで開閉する板状の弁体や、ばねの作用で開くなどの方式であってもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１と第２の実施例の油冷式スクリュー圧縮機の本体周辺と油系統の模式図である。
【図２】起動前後のロータの回転速度の変化を示すグラフである。
【図３】停止動作の間のロータの回転速度や注油量の変化のグラフである。
【図４】第３の実施例の油冷式スクリュー圧縮機の本体周辺と油系統の模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  空気圧縮機
２  圧縮機本体
３  雄ロータ
４  雌ロータ
５  ケーシング
６  吸入口
７  吐出口
８  油分離器
９  電動機
１０  インバータ
１１  制御装置
１２  温度センサ
１３  油冷却器
１４  作動室
１５  軸受
１６  電磁弁
２１  連通路
２２  弁室
２３  弁体
２４  突起
２５  吸入室下部
２６  油分離器上部空間
【図１】
2010031814.tif 000003
【図２】
2010031814.tif 000004
【図３】
2010031814.tif 000005
【図４】
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