(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体圧縮機潤滑系統を調整する装置であり、該装置が
被圧縮低圧気体の入口、潤滑剤の入口及び圧縮気体と潤滑剤が吐出される出口を備える圧縮機と、
潤滑剤を圧縮機の潤滑剤入口に与える源となる手段と、
圧縮機吐出し温度を測定し、該温度に相当する信号を出す第１の温度センサと、
圧縮機吐出し圧力を測定し、該圧力に相当する信号を出す圧力センサと、
前記圧縮機の前記潤滑剤入口に至る潤滑剤の流量を調整する弁機構と、
前記第１の温度センサと前記圧力センサと連絡している状態に配置された制御装置とを備え、前記制御装置は前記温度信号と前記圧力信号に応じて前記弁機構を絶えず制御し、それによって圧縮機の性能を最適化するように前記圧縮機の前記潤滑剤入口に至る潤滑剤の流量を絶えず制御し、前記制御装置は圧力信号に応じて前記圧縮機に至る低圧気体の流量を制御することを特徴とする気体圧縮機潤滑系統の調整装置。
【請求項２】
前記圧縮機の潤滑剤入口における潤滑剤温度を測定し、該温度に対応する信号を前記制御装置に出す第２の温度センサをさらに備え、前記第２の温度信号に応じて前記潤滑剤入口へ流れる潤滑剤の温度を絶えず調整することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
熱交換器と前記制御装置に信号を受ける関係で配置された熱混合弁をさらに備え、前記第２の温度センサによって前記制御装置に与えられる温度信号に応じて前記制御装置が熱混合弁の動作を制御し、それによって前記圧縮機へ供給される潤滑剤の温度を熱交換器を通って流れる潤滑剤の量を制御することによって連続的に調整し、潤滑剤の温度の調整が低圧気体の予熱を最低限にすることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記圧縮機が回転ねじ形圧縮機である請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記制御装置がマイクロプロセッサである請求項１に記載の装置。
【請求項６】
圧縮機、レシーバ、及び潤滑剤を冷却する熱交換器を備える圧縮流体系統と組み合わせて用い、前記圧縮機は被圧縮低圧気体の入口と潤滑剤の入口と、圧縮気体と、潤滑剤の混合物を吐出す出口を備える潤滑調整装置が、
圧縮機出口における吐出し温度を測定し、該温度に相当する信号を前記制御装置へ送る第１の温度センサと、
圧縮機出口における圧力を測定し、該圧力に相当する信号を前記制御装置へ送り、前記圧力信号に応じて前記制御装置が前記圧縮機への低圧気体の流量を調整するようにさせる圧力センサと、
前記圧縮機に至る潤滑剤の流量を調整する弁機構を備え、前記制御装置が第１の温度信号及び圧力信号に応じて前記圧縮機への潤滑剤の供給を連続的に選択的に調整するように前記弁機構を連続的に制御することを特徴とする潤滑調整装置。
【請求項７】
前記圧縮機の潤滑剤入口における潤滑剤温度を測定し、前記潤滑剤温度に対応する信号を前記制御装置に送る第２の温度センサをさらに備える請求項６に記載の潤滑調整装置。
【請求項８】
熱交換器と前記制御装置に信号を受ける関係で配置された熱混合弁をさらに備え、前記第２の温度センサによって前記制御装置に与えられる温度信号に応じて前記制御装置が熱混合弁の動作を制御し、それによって前記圧縮機へ供給される潤滑剤の温度を熱交換器を通って流れる潤滑剤の量を制御することによって連続的に調整し、潤滑剤の温度の調整が低圧気体の予熱を最低限にすることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
圧縮機、レシーバ、及び潤滑剤を冷却する熱交換器を備える圧縮流体系統と組み合わせて用い、前記圧縮機は被圧縮低圧気体の入口と潤滑剤の入口と、圧縮気体と潤滑剤の混合物を吐出す出口を備える満油式圧縮機装置の潤滑装置を調整する方法において、該方法が
気体を前記圧縮機の中で圧縮する工程と、
気体の圧縮によって発生する熱を除くために潤滑剤を前記圧縮機に供給する工程と、
圧縮機の出口における圧縮機の吐出し温度に連続的に測定する工程と、
前記吐出し温度に相当する第１の信号を発生する工程と、
前記圧縮機の出口における圧力を連続的に測定する工程と、
前記圧縮機の出口圧力に相当する第２の信号を発生する工程と、
前記圧縮機に供給されるべき潤滑剤の温度を連続的に測定する工程と、
前記供給潤滑剤温度に相当する第３の信号を発生する工程と、
前記第１、第２及び第３の信号を前記制御装置入力する工程と、
前記第１の信号及び前記第２の信号に応じて前記圧縮機への潤滑剤の供給を連続的に制御する工程と、
前記第３の信号に応じて前記熱交換器を通って流れる潤滑剤の量を制御することによって前記圧縮機に供給される潤滑剤の温度を連続的に制御する工程とを備えることを特徴とする潤滑装置を調整する方法。
【請求項１０】
圧縮室と、被圧縮低圧気体の入口、潤滑剤の入口、高圧の圧縮気体と潤滑剤の出口、圧縮気体と潤滑剤の出口に流れ接続されて前記圧縮室への潤滑剤の源となるリザーバ、及び前記潤滑剤入口への潤滑剤の量を調整する弁機構を備える気体圧縮機への潤滑剤を供給する潤滑剤調整装置において、該潤滑剤調整装置が
気体圧縮室を出て行く潤滑剤の温度信号を生ずる温度センサと、
前記圧縮室を出て行く圧縮気体の圧力を測定し、該圧力に相当する信号を出す圧力センサと、潤滑剤の量と前記圧縮機に入る低圧気体の量を選択的に制御するように前記温度信号と前記圧力信号に応じて前記圧縮機の動作を制御する制御機構を備える潤滑剤調整装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は一般的にいえば、回転圧縮機に関し、さらに詳しくいえば、圧縮機を冷却するためと圧縮機内部でシールを行うための両方の目的で潤滑剤を圧縮機に注入する回転ねじ形気体圧縮機に関する。
回転ねじ形圧縮機の動作中は、１対のかみ合う葉形ロータが圧縮室内で回転する。葉形ロータが回転するにつれて、潤滑剤がロータ間のシールを保ち、圧縮機を冷却するために圧縮室に供給される。潤滑剤は、あとでロータの作用によって圧縮室から排除される。貯蔵タンクが圧縮室から排除された圧縮気体及び潤滑剤を受取る。
圧縮機が所望の圧力の空気を供給するのに用いられている場合、圧縮機は貯蔵タンク内の空気圧力が所望の値に達するまで動作する。この動作は、「有負荷（ローデッド）」状態という。貯蔵タンク内の空気圧力がいったん所望の圧力水準に達してしまうと、圧縮機への気体の入口の孔は、圧縮された空気の量を減らすよう小さくされるか又は閉じられる。この動作は、「無負荷（アンローデッド）」状態という。圧縮機は、貯蔵タンク内の空気圧力が所望の圧力水準以下に落ちるまでこのようにして動作し、その時点でガス入口が再開されて圧縮機は「有負荷」状態で動作する。
回転ねじ形圧縮機の性能と効率を以下の作用の一つ以上を行うことによって最大にすることができる。すなわち、予熱用吸気をしないで済ませるためにできるだけ大きく給油温度を下げること、ロータ速度、系統圧力及び有負荷状態のあらゆる組合せにおいて油潤滑剤の流れを最適化すること、又は油潤滑が系統内で凝縮を生じないのを確実にするために露点より上であるが最大安全動作温度より下の吐出し温度を保つことである。
現在の圧縮機の設計においては、定温熱混合弁及び固定給油絞りを用いて最低所望吐出し温度を達成する。高い周囲温度において許容できる最大吐出し温度より低い吐出し温度を保つことのできる十分に大きい冷却機を用いることによって最高吐出し温度を制御する。しかし、これらの現在の設計は、普通は、これらの圧縮機設計が圧縮機の効率を大きくするのに無効であり、その原因はこれらの圧縮機設計が系統内に凝縮が全く生じないことを確実にする最適給油温度より高い温度を許すこと及び現在の圧縮機設計は、圧縮機吐出し温度が周囲温度の高いときに過大にならないことを確実にするために所望の値より高い油流量を許していることにある。しかし、圧縮機への給油温度と油流量が高くなり過ぎると、圧縮機の総合効率が下がる。
前述のことは、現在の満油式回転ねじ形圧縮機にあると知られている限界を例示している。したがって、上述の限界の一つ以上を解消することを目的とした代替品を提供することは有益であることが明らかである。それ故に、あとでさらに完全に開示する特徴を備える適当な代替品が提供される。
発明の概要
本発明の一面において、これは、制御装置並びに被圧縮気体の入口、潤滑剤の入口および圧縮気体と潤滑剤の混合物を吐出す出口を備える圧縮機を有する圧縮機潤滑系統を調整する装置を提供することによって達成される。貯蔵タンクすなわち受け器が圧縮器の出口に流れ接続（流体が通じるように流路が接続されること）されている。貯蔵タンクは、圧縮ガスと潤滑剤の混合物を受けて、圧縮機への潤滑剤源となる。弁機構が圧縮機の潤滑剤入口へ流れ接続される。制御装置は、圧縮機への潤滑剤の流量を連続的に選択的に調整するために、温度信号に応じて弁機構を制御する。
前述及びその他の面は、添付図面と併せて考慮するとき、以下の発明の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に従って構成された装置の略図を例示している。
図２は、図１に例示された装置の代替実施例を例示している。
詳細な説明
図１を参照すると、本発明の装置を備える回転ねじ形気体圧縮機が総括的に１０で示されている。圧縮機１０は、気体の圧縮によって発生する熱を除くために潤滑剤（図示なし）を用いている。圧縮機１０は、圧縮室１１、低圧の気体を圧縮機に供給する入口１２、油などの潤滑剤を圧縮室へ供給する入口１３及び圧縮気体と潤滑剤の混合物を圧縮室から吐出す出口１４を備えている。吸気調整器１５が圧縮機入口１２へ接続されている。吸気調整器はオン・オフ形のものであっても又は可変開口形のものであってもよい。入口フィルタ１６を吸気調整器１５に流れ接続して被圧縮気体を圧縮機に入る前に濾過するようにできる。圧縮機１０は、電動機又はディーゼルエンジンなどの通常の原動機１７によって適宜に駆動される。
導管１８が圧縮機用の代表的セパレータ形貯蔵タンクであるリザーバ又はレシーバ１９と出口１４の中間に流れ接続されている。普通は、リザーバ１９は、リザーバから吐出される気体からほとんどすべての潤滑剤を除去するフィルタ（図示なし）を備えている。除去された油は、油を予め定め時間に圧縮機１０へ送るリザーバ１９の底部２０に集まる。出口導管２２がリザーバ１９から伸びて圧縮気体を関係のある物体に分配する。
導管２３がリザーバ１９の底部２０に流れ接続されている。図１に示されているように、油は、リザーバ１９から導管２３を通ってポンプ２４へ流れる。ポンプ２４は、熱交換器２５を通すか又は熱交換器２５をバイパスする導管２６を通して油をポンプ送りするよう動作できる。熱交換器２５又はバイパス導管２６を通る油の流路は熱混合弁２８の動作によって調節される。導管２９が圧縮機１０の潤滑剤入口１３に油を運ぶ。
弁機構又は可変オリフィス３０が導管２９内に流れ接続されて潤滑剤の入口１３への供給を調整する。当然のことながら、熱混合弁２８と弁機構３０は図１及び図２において二つの個別装置として略図で示されているが、単一の結合熱混合弁兼弁機構が本発明の範囲内にある。図１において、油バイパス導管３１が弁機構３０に流れ接続されて油を入口１３から所定の時間に導管３１へ運び去る。逆止め弁３２が油バイパス導管３１の中に配置されている。
第１の温度センサ３３及び圧力センサ３４が共に導管１８の中に取付けられている。第１の温度センサ３３は、圧縮機出口１４における吐出し温度を連続的に測定し、吐出し温度に相当する第１の温度信号を制御装置３６に送る。圧力センサ３４は、圧縮機出口１４における圧力を絶えず測定して、対応する圧力信号を制御装置３６へ送る。なお、そして好適実施例において、第２の温度センサ３８が圧縮機１０へ供給される予定の潤滑剤の温度を絶えず測定し、潤滑剤の温度に相当する第２の温度信号を制御装置３６へ送る。しかし、本発明の装置は、制御装置３６と無関係に圧縮機１０へ流れる潤滑剤の温度を制御する通常の熱混合弁を備えていてもよい。
制御装置３６は、第１の温度センサ３３、圧力センサ３４及び第２の温度センサ３８の信号を受ける関係に配置されている。さらに、制御装置３６は、吸気調整器１５、熱混合弁２８及び弁機構３０へそれらをセンサ３３、３４及び３８の信号に応じて制御するために信号を送る関係に配置されている。好適実施例においては、制御装置はマイクロプロセッサである。
動作時には、圧縮機１０への給油が第１の温度信号と圧力信号に応じて弁機構３０の動作を制御することによって給油を絶えず制御する制御装置３６の作用によって最適化される。これについては、図１に示されているように、入口１３への給油が入口１３からの油を弁機構３０の作用によって油バイパス導管３１を通して導管２３へバイパスすることによってポンプ２４を有する潤滑系統において、制御される。しかし、ポンプなし系統においては、そして図２に示されているように、圧縮機１０への給油が弁機構又は可変オリフィス３０の作用によって入口１３への給油を絞ることによって制御される。なお、そして好適実施例において、圧縮機入口１３へ流れる潤滑油の温度は、第２の温度センサ３８によって与えられる温度信号に応じて熱混合弁２８を絶えず調整する制御装置３６の作用によって最小にされる。最後に、制御装置３６は、圧縮気体の露点温度により上及び潤滑剤の所定の安全動作温度より下の予め定めた範囲内に圧縮機吐出し温度を保つように動作できる。
当然のことながら、圧縮機１０の効率は、油の流量と入口１３における給油温度の関数である。本発明は、あらゆる動作条件、例えば、有負荷状態、無負荷状態、及び変動周囲温度などの可変動作状態の下で圧縮機性能を最適化する。なお、本発明は、連続ベースで圧縮機の性能を最適化するために油流量と給油温度に必要な調節値を求めるように系統温度及び系統圧力を含む圧縮機系統状態を連続的に監視する装置を提供する。例えば、圧縮機を出てゆく温度が予め定めた量、すなわち９９℃（２２０°Ｆ）より上、を超えるとき、制御装置３６は、第１の温度センサ３３からの信号に従って作用して圧縮室１１を通過する潤滑剤の量を多くする。逆に、圧縮室を出てゆく潤滑剤の温度が、例えば７１℃（１６０°Ｆ）のように低過ぎるとき、凝縮が系統内に生じる可能性があり、潤滑剤の流量は少なくなって圧縮室内の温度を上げる。
本発明を好適実施例に従って図示して説明したが、変形および変化形を以下の請求の範囲に記載された発明から外れることなく作ることができるのはいうまでもない。
【図１】
0003712004.tif 000002
【図２】
0003712004.tif 000003