(57)【要約】  圧縮機の稼働効率に影響を与えずに、排風熱を効率よく利用する。  圧縮機本体と、これを駆動する駆動源と、圧縮機本体が吐き出す圧縮気体と熱交換する熱交換器と、熱交換器に流れる冷却風を生成するファン装置とを備える圧縮機と、熱交換器と熱交換し、圧縮機から外部に掃気された排風が流通する排風路とを有する圧縮機システムであって、排風路が少なくとも２つに分岐して、第１の分岐路が第１空間と、第２の分岐路が第1空間とは異なる第２空間とに連通するものであり、第1の分岐路及び第２の分岐路の少なくともいずれかに配置して、排風路に冷却風を流通させる排風制御装置と、第1の空間の温度を検出する温度センサと、ファン装置により圧縮気体の温度を所定温度に制御するとともに、温度センサの検出温度に基づいて、排風制御装置によって第1の分岐路を流通する排風の量を制御する制御装置とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体と、これを駆動する駆動源と、前記圧縮機本体が吐き出す圧縮気体と熱交換する熱交換器と、前記熱交換器に流れる冷却風を生成するファン装置とを備える圧縮機と、前記熱交換器と熱交換し、前記圧縮機から外部に掃気された排風が流通する排風路とを有する圧縮機システムであって、
前記排風路が少なくとも２つに分岐して、第１の分岐路が第１空間と、第２の分岐路が該第1空間とは異なる第２空間とに連通するものであり、
前記第1の分岐路及び第２の分岐路の少なくともいずれかに配置して、前記排風路に前記冷却風を流通させる排風制御装置と、
前記第1の空間の温度を検出する温度センサと、
前記ファン装置により前記圧縮気体の温度を所定温度に制御するとともに、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記排風制御装置によって前記第1の分岐路を流通する排風の量を制御する制御装置とを備える圧縮機システム。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記制御装置が、
前記ファン装置が掃気する排風量と、前記排風制御装置が前記第1の分岐路及び前記第２の分岐路を流通する排風量とが同等以上となるように前記排風制御装置を制御するものである圧縮機システム。
【請求項３】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記制御装置が、
前記温度センサの検出値が所定値未満或いは以下であるときに、前記第1の分岐路を流通する排風量が、前記第２の分岐路を流通する排風量よりも大として前記排風制御装置を制御するものである圧縮機システム。
【請求項４】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記制御装置が、
前記温度センサの検出値が、所定値より大或いは以上であるときに、前記第1の分岐路を流通する排風量が、前記第２の分岐路を流通する排風量よりも小として、前記排風制御装置を制御するものである圧縮機システム。
【請求項５】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記制御装置が、
前記温度センサの検出値に基づいて、前記第1の排風路を流通する排風量をＰ、ＰＩ又はＰＩＤ制御により前記排風制御装置を制御するものである圧縮機システム。
【請求項６】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記排風制御装置が、電動ファンであり、
前記制御装置が、前記電動ファンの回転数を制御することで、前記第１及び第２の排風路を流通する排風量を制御するものである圧縮機システム。
【請求項７】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記排風制御装置を、前記第１及び第２の排風路に備える圧縮機システム。
【請求項８】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記排風制御装置が、前記第1又は第２の排風路の開度を制御する遮蔽体である圧縮機システム。
【請求項９】
請求項８に記載の圧縮機システムであって、
前記排風制御装置が、
前記第１又は第２の排風路の一方に配置する電動ファンであり、
前記電動ファンが配置する排風路と異なる他方の排風路に配置する遮蔽体である圧縮機。
【請求項１０】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記排風制御装置によって流通する排風量が、前記ファン装置によって流通する排風量と同等である圧縮機システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記排風路に案内される排風以外の排熱が前記圧縮機の外部に案内される排熱流路と、
前記圧縮機を配置する圧縮機設置空間から前記第１空間と異なる空間に前記排熱を掃気する換気ファン装置と、
前記圧縮機設置空間の温度を検出する圧縮機室温度センサとを備え、
前記制御装置が、
前記圧縮機室温度センサの検出温度に基づいて、前記換気ファン装置を制御するものである圧縮機システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記圧縮機が、空気を吸気し、圧縮空気を吐き出すものである圧縮機システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記圧縮機本体が圧縮室に液体を供給して気体を圧縮する給液式圧縮機であり、
前記圧縮機が、前記液体と熱交換を行う液体用熱交換器を備え、
前記ファン装置が、前記液体用熱交換器に流通する冷却風も生成するものである圧縮機システム。
【請求項１４】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記圧縮機本体が単段又は複数段からなる無給液式圧縮機である圧縮機システム。
【請求項１５】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記制御装置が、
有線又は無線の通信線を介して他の制御装置と通信可能に接続するものであり、
前記他の制御装置からの制御指令によって、前記ファン装置及び前記排風制御装置の少なくとも一つを制御するものである圧縮機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機システムに係り、気体を圧縮する流体機械からの排風熱を利用する圧縮機システムに関する
【背景技術】
【０００２】
流体機械システムとしては、気体を圧縮して圧縮気体を吐き出す圧縮機や圧縮気体を膨張して回転動力等を生成する膨張機等が知られている。【０００３】
例えば、気体圧縮機は、空気などの気体を圧縮する圧縮機本体、圧縮により発生する熱を吸収する冷却系統、圧縮機の駆動力源であるモータなどにより構成される。また、気体圧縮機では、モータ入力電力を１００％とすると、冷却系統において吸収される熱量はそのうちの９０％以上にも相当し、通常、その熱量は外気に放出され、非常に多くのエネルギが圧縮機本体や気体圧縮機の外部に放出されている。エネルギ効率を高めるために、圧縮機本体やモータの高効率化が推進されているが、依然として放出される熱エネルギの割合は多く、排熱の有効利用が望まれる。【０００４】
気体圧縮機からの排熱の有効利用に関しては、例えば、暖房への利用、温水活用、ボイラの給水予熱への活用などがある。例えば、特許文献１は、蒸気を用いて圧縮機を駆動すると共に、圧縮機で発生する熱を、ボイラに供給する水（給水）の予熱に利用して、ボイラでの消費エネルギを削減させる技術を開示する。【０００５】
また、特許文献２は、本体ケース内に圧縮機本体と、クーラと、クーラ用ファンとを収容した空気圧縮機において、クーラに送風されてこれを通過することで温度上昇した空気を本体ケースの上方に導く排気ダクトを有し、この排気ダクトの側面外壁の開口を開閉自在に覆う扉を備える構成を開示する。そして、寒冷時には扉を開けることで空気圧縮機を暖房装置として利用する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３２９８７５号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１２／０２６３１７Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、圧縮機から外部に放出される温風の熱は、例えば６０℃以上の高温に達するのが一般的である。特許文献２のものは圧縮機排熱を温風として活用するものであるが、圧縮機本体等を格納する本体ケース内の温風流路途中の側面外壁の開口から圧縮機内部で発生した排熱を本体ケース外部に開放する構成を開示するに留まる。従って、当該開口から放出される温風の温度は６０℃以上と高温であり、このような高温排熱を直接暖房として利用するには、圧縮機の設置環境が当該高温の排熱風によって適温まで十分に上昇し得る空間等に制限される。即ち吐出排熱風の風量に対して、吐出先の空間が狭小である場合には直接温風を当該空間に吐出すことはできない。これを暖房熱として適温にまで低下させて利用するとすれば、排熱利用効率が著しく低下するという課題が残る。【０００８】
更に、特許文献２は、排熱の利用側から排熱量を制御することについて開示が無い。即ち特許文献２は、例えば、排熱風の利用先でより熱量を必要とする場合、その分、熱の発生源である圧縮機をより稼働させる必要があるが、より排熱風（熱エネルギ）を生成するために圧縮機の稼働エネルギを増加させることは排熱利用の思想からは離れるものである。同様に、圧縮機の稼働エネルギに影響を与えないようにする場合には、排熱利用先の熱需要に柔軟に対応することはできない。
圧縮機の稼働効率に影響を与えずに、排風熱を効率よく利用する技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、例えば、特許請求の範囲に記載の構成を適用する。即ち圧縮機本体と、これを駆動する駆動源と、前記圧縮機本体が吐き出す圧縮気体と熱交換する熱交換器と、前記熱交換器に流れる冷却風を生成するファン装置とを備える圧縮機と、前記熱交換器と熱交換し、前記圧縮機から外部に掃気された排風が流通する排風路とを有する圧縮機システムであって、前記排風路が少なくとも２つに分岐して、第１の分岐路が第１空間と、第２の分岐路が該第1空間とは異なる第２空間とに連通するものであり、前記第1の分岐路及び第２の分岐路の少なくともいずれかに配置して、前記排風路に前記冷却風を流通させる排風制御装置と、前記第1の空間の温度を検出する温度センサと、前記ファン装置により所定温度の前記圧縮気体の温度を所定温度に制御するとともに、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記排風制御装置によって前記第1の分岐路を流通する排風の量を制御する制御装置とを備える圧縮機システム。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧縮機の稼働効率に影響を与えずに、排風熱を効率よく利用できる。本発明の他の課題、構成、効果は、以下の記載から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用した実施例１による圧縮機システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】実施例１による圧縮機の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】実施例１による圧縮機システムの処理を示すフロー図である。
【図４】本発明を適用した実施例２による圧縮機システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の気体圧縮機システムの実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１に、本発明を適用した気体圧縮機システム１００の構成例を模式的に示す。気体圧縮機システム１は、圧縮機１と、圧縮機１の冷却風排気口と接続するダクト２と、ダクト２に、圧縮機１の排気口を介して吐き出された排熱風を流通させる複数のファン装置３と、温度センサＴａ、Ｔｂ及びＴｃとを備える。【００１４】
圧縮機１は、容積型やターボ型の圧縮機構を有する圧縮機本体１を有し、吸い込んだ空気等を圧縮して高圧の圧縮空気を吐き出す。ダクト２は、上流側が圧縮機１の排気口と接続され、下流側で複数に分岐するダクト２ａ及びダクト２ｂを有する。ダクト２ｂの下流側出口は、圧縮機１を設置する圧縮室Ａと異なる他の空間（本例では屋外）と連通する。ダクト２ａの下流側出口は、圧縮機室Ａ及び屋外とも異なる他の空間（本例では、圧縮機室Ａとは空間的に仕切られた室Ｂ）と連通する。即ち室Ｂは、ダクト２ｂを介して圧縮機１と連通するとも言える空間であり、圧縮室Ａと、室Ｂとは位置として隣接する空間であってもよいし、離間する空間であってもよい。【００１５】
ダクト２ａ及び２ｂは、その内部に、排熱風を流す為のファン装置３ａ及び３ｂを有する。ファン装置３ａ及び３ｂは、ターボ型やプロペラ型の翼と、これを回転駆動する電動機とからなる。ファン装置３ａ及び３ｂは、ダクトファンインバータ４ａや４ｂを介して圧縮機１の制御部３０と接続され、その駆動が制御されるようになっている。なお、ファン装置３ａ及び３ｂ回転型のファンに限定するものではなく又その配置場所もダクト２ａや２ｂの内部に限らず、出口の外側（屋外側や室Ｂ側）に配置してもよい。また、ファン装置３ａ及び３ｂは回転型のファンに限定するものではない。【００１６】
温度センサＴａは、圧縮機１が生成し、吐き出す圧縮空気の温度を検出する。検出値は圧縮機１の種々の制御に利用される。温度センサＴｂは、室Ｂに配置して室Ｂの室温を検出する温度検出装置である。温度センサＴｂは、有線又は無線の通信線で圧縮機１の制御部３０等と接続され、検出した室Ｂの温度を送信するようになっている。温度センサＴｃは、圧縮機室Ａに配置し、圧縮機室Ａの室温を検出する温度検出装置である。また、ファン装置４は、圧縮機室Ａから他の空間（本例では、屋外とする。）に室内空気を排気する装置である。【００１７】
図１において、圧縮機室Ａには、他の空間（本例では、屋外とする。）から、圧縮室Ａに当該他の空間の気体（本例では、外気とする。）が流入する。この流入は、圧縮機１の駆動吸気によって圧縮機Ａが負圧となることにより流入するものであるが、不図示の吸気ファン等を配置して屋外から圧縮室Ａに外気を流入させるようにしてもよい。【００１８】
圧縮機１は、吸い込んだ外気を圧縮機本体１２で圧縮し、これを吐出配管を介して圧縮機１外部に吐出す。排熱風Ｆ１は、圧縮によって高温となった吐出圧縮空気と、熱交換器及びファン装置１０を介して熱交換した排熱風であり、圧縮機１の排気口からダクト２に流れる（Ｆ１等）。【００１９】
また、排熱風Ｆ２は、圧縮機１の制御部３０や（ドライヤを装備する場合にはそれからも）の排熱風であり、ダクト２と接続した排気口とは異なる排気口から圧縮機１の外部に吐き出される排熱風である。排熱風Ｆ２は、主に圧縮機室Ａの排気を行うファン装置４によって、外部から圧縮室Ａに流入した外気の一部とともに屋外に排出されるようになっている。本実施例では、圧縮機室Ａの室温が吸気先である屋外温度よりも高くなるように、温度センサＴｃの検出値に基づいてファン装置４の回転数を制御（起動・停止を含む。）するようになっている。即ち屋外温度が低い場合には、圧縮機１の圧縮空気からドレンが発生する虞があることから、ファン装置４の駆動を低減させ、排熱風Ｆ２によって圧縮機室Ａの温度が高くなるように（例えば、屋外温度に対して＋５℃程度等）する。逆に、屋外温度が高い場合には、機器への熱影響や使用者側に提供する吐出圧縮空気が十分に冷却されない虞があることからファン装置４の駆動を増加させ、排熱風Ｆ２によって圧縮機室Ａの室温を低くするようになっている。本実施例では、温度センサＴｃの検出値に基づくファン装置４の制御を制御部３０等が行うようになっている。【００２０】
図２に、圧縮機１の構成を模式的に示す。
圧縮機１は、圧縮作動室に潤滑油を供給して圧縮空気を生成するスクリュー圧縮機である。なお、圧縮機１はこれに限定するものではない。圧縮媒体として空気以外の気体を用いる圧縮機であってもよいし、潤滑油以外に水等を用いる給液式であってもよいし、液体を使用しない無給液式であってもよい。更に、圧縮空気を生成する圧縮機本体１２が複数（多段構成を含む。）であってもよい。【００２１】
圧縮機１は、空気を圧縮する圧縮機構を有する圧縮機本体１２、駆動源としての主モータ１１、主モータ１１の電力周波数を変換する主モータインバータ３１、吐出圧縮空気が流通する吐出配管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、これら吐出配管系統上に配置する気液分離機２１、エアクーラ１０、オイルクーラ１８、これらクーラに供給する冷却風を生成するファン装置１９、圧縮機１の制御を行う制御部３０及びこれらの機器を格納するパッケージ筐体５０を主に備える。【００２２】
制御部３０は、圧縮機本体が吐き出す圧縮空気が流通する吐出配管１５上に配置して、圧縮空気の温度を検出する吐出温度センサＴａや圧力センサ２５からの検出値に応じて、所定圧力及び温度の圧縮空気を生成したり、効率運転の制御をしたりするように主モータ１１やファン装置１９等を制御するようになっている。なお、吐出温度センサＴａは、吐出配管１５の任意の場所に設置することができる。【００２３】
制御部３０は、吐出温度センサＴａが検出する吐出温度に応じて、ファン用インバータ２０を介してファン装置１９の運転を制御（増速・減速・停止等）したり、切替弁を切り替えたりすることでオイルクーラ１８に流入する潤滑油量を制御することにより、使用者側に提供する圧縮空気を所定の温度範囲に維持するようになっている。【００２４】
制御部３０が実行する効率運転の制御例としては、例えば、起動後、制御部３０に入力設定された目標圧力に達するまでは、圧力センサ２５の検出値に基づいてＰ、ＰＩ乃至ＰＩＤ制御を行い、主モータインバータ３１からの出力周波数を変更させることで主モータ１１の回転数を制御する制御である。【００２５】
また他の制御例としては、ＰＩＤ等の制御運転により吐出圧力が目標圧力に達した後、圧縮空気の使用量が減少する等により、これよりも高い所定の上限圧力に達すると、主モータインバータ３１の回転数を低下させて動力の低減を図る無負荷運転を制御することが上げられる。無負荷運転では、主モータ１１の回転数を低下させるのみならず、吸込絞り弁１４を「閉」として吸気量を減らす、放気弁１７を「開」として圧縮空気を吐出配管系から放気する等を行う。【００２６】
更に制御例を上げれば、無負荷運転時に、徐々に圧縮空気の仕様が増加する等して目標圧力以上の所定の圧力（下限圧力）まで吐出圧力が低下すると、制御部３０は、負荷運転に切り替える。負荷運転とは、主モータ１１の回転数が低下している状態で、吸込絞り弁１４を「開」及び／又は放気弁を「閉」とすることで、再昇圧を行う運転である。負荷運転によって吐出圧力が再度上限圧力に達すると、制御部３０は、再度無負荷運転に切り替えるようになっている。このように、目標圧力より高い圧力帯域で圧縮空気の消費量が少ない状況では、制御部３０は、無負荷運転と負荷運転を繰り返し、圧縮機１の動力を低減するようになっている。
なお、圧縮空気の消費量が増加し、吐出圧力が無負荷運転から負荷運転に切り替える下限圧力を下回る場合には、制御部３０はＰＩＤ等の制御による運転に切り替えるようになっている。【００２７】
また、制御部３０は、上述の温度センサＴｂ、Ｔｃ、ファン装置３ａ、３ｂと有線又は無線による通信線を介して接続し、これらとの通信及び制御を行うようになっている。【００２８】
なお、温度センサＴｂやファン装置３ａ等を、制御部３０以外に、他の制御系と接続し、制御するように構成してもよい。例えば、温度センサやファン装置を、有線・無線の通信線（ネットワーク）６０を介して遠隔の制御装置６５と接続し、制御装置６５やこれと通信可能に有線・無線の通信線６１を介して接続された端末６６や可搬端末６７からの入力によって遠隔から制御するように構成してもよい。また、吐出温度センサＴａの検出値も、制御部３０を介して制御装置６５に出力するようにしてもよい。【００２９】
パッケージ筐体５０は、外部からの吸気用として、吸気口４０ａ、４０ｂを備える。吸気口４０ａは、主に、主モータ１１、圧縮機本体１２等の駆動系の領域に流す外気を取り入れる開口であり、吸気口４０ｂは、エアクーラ１０やオイルクーラ１１といった冷却器系統の領域に主に外気を取り入れる開口である。また、パッケージ筐体５０は、例えば、上面に排気口４５ａ及び４５ｂを備える。排気口４５ａは、吸気口４０ａから吸気され、主モータ１１や圧縮機本体１２等の駆動系を冷却した気流が主として排気される排気口である。本実施例において、排気口４５ｂは、ダクト２と接続する。排気口４５ｂは、吸気口４０ｂから吸気され、エアクーラ１０等の冷却器系統を冷却した気流が主として排気される排気口である。本実施例において、排気口４５ａは、ダクト２とは接続せずに、圧縮機室Ａ（図１参照）に排熱風を掃気するようになっている。制御部３０等の制御系は、外部から直接吸気する独立した吸気口として構成し、排気口４５ａから掃気するようにしてもよい。また、ドライヤを配置する場合には、これの吸排気系も独立にしてもよいし、一部供用としてもよい。【００３０】
なお、これら吸排気口４０ａ−４５ａ間及び４０ｂ−４５ｂの気流は、主にファン装置１９、やファン装置３ａ・３ｂの駆動によって生成されるものである。また、主モータ１１に自励（或いは他励）ファンを備える場合には、これも気流発生の要素となり得る。【００３１】
このように構成した圧縮機１の動作は、以下となる。【００３２】
圧縮機本体１は、パッケージ筐体の一部に開口する吸気口４０ａから吸気配管１３ａを介して外気を吸気する。吸気された空気は、エアフィルタ１３ｂを介して圧縮機本体の吸気部に流れ込み、吸気量を制御する吸込絞り弁１４を介して圧縮作動室に流入する。圧縮機本体１は、スクリューロータの歯溝及び圧縮本体のボア壁面によって形成された圧縮作動室で、供給された潤滑油とともに作動室の容積を小にすることで空気を圧縮し、やがて高圧・高温（例えば、１１０℃程度）の混合圧縮空気を吐出配管１５ａに吐き出すようになっている。【００３３】
吐出配管１５ａは、遠心分離型或いは衝突型の気液分離器２１と接続し、この中で、混合圧縮空気が、空気と潤滑油に分離される。分離された圧縮空気は、調圧逆止弁を介して、吐出配管１５ｂに流れる。気液分離器２１で分離された潤滑油は、潤滑油配管１６ａを介して熱交換器から構成されるオイルクーラ１８に流れる。【００３４】
吐出配管１５ｂは、熱交換器からなるエアクーラ１０と接続し、気液分離器２１から流れた圧縮空気は、ファン装置１９によって生成された冷却風と熱交換をすることで、所望の温度（例えば、７０℃程度）まで冷却され、やがて吐出配管１５ｃを介して、圧縮空気の利用者側に供給されるようになっている。なお、エアクーラ１０の上流に、油分を更に除去する二次フィルタが配置する場合もある
同様に、潤滑油配管１６ａからオイルクーラ１８に流れた潤滑油は、ファン装置１９ａが生成する冷却風と熱交換を行い、所定の温度まで冷却された後、潤滑油配管１６ｂ及びオイルフィルタ２２を介して、圧縮機本体１２に還流されるようになっている。なお、本実施例では、潤滑油配管１６ａの途中は切替弁を介して分岐し、一方がオイルクーラ１８に連通し、他方が直接潤滑油配管１６ｂと連通するようになっている。冷却を不要とする油温であるときには、制御部３０が切替弁を切り替えることで、過冷却を防止する。【００３５】
ファン装置１９は、制御部３０による温度センサＴａが検出する混合圧縮空気の温度に応じた制御指令により、インバータ２１の出力周波数が変更され、最終的な吐出し圧縮空気の温度が所定温度（例えば、７０℃程度）となるように生成する風量を制御する。【００３６】
次いで、制御部３０による温度センサＴｂ、Ｔｃと、ファン装置３ａ・３ｂの制御について説明する。【００３７】
制御部３０は、通常は、ファン装置３ｂを運転させ、ダクト２を流通する排熱風を全てダクト２ｂから屋外に掃気する。これに対し、圧縮機１の排熱風Ｆ１をＢ室の暖房等として利用する場合には、屋外に掃気するファン装置３ｂの運転を制限（減速及び停止を含む。）し、代わりに室Ｂと連通するダクト２ａに排熱風Ｆ１を流通させるために、室Ｂに配置する温度センサＴｂが所定の温度を検出するまで、ファン装置３ａを駆動（起動及び増速を含む。）する。所定の温度とは、例えば、室Ｂが目標とする室内温度である（以下、「Ｂ室設定温度」と称する場合がある。）。Ｂ室設定温度は、入力手段によって使用者が任意に設定することができるようになっている。例えば、温度センサＴｂとともにＢ室にコントローラとして温度設定装置を実装してもよいし、圧縮機１の制御操作盤から設定できるように温度設定装置を実装してもよいし、管理装置６５や端末６６から遠隔で設定できるように実装してもよい。【００３８】
やがて制御部３０が、温度センサＴｂから室Ｂ設定温度の検出信号を受信すると、ファン装置３ａの駆動を制限（減速及び停止を含む。）し、代わりにファン装置３ｂの駆動（起動及び増速を含む）を再開するようになっている。【００３９】
次いで、本実施例の特徴の一つである、各ファン装置が生成する風量の関係について説明する。本実施例において、圧縮機１のファン装置１９の最大風量と、ダクト２のファン装置３ａ又は３ｂとの最大風量とが少なくとも同等以上となる仕様となっている。
更に、圧縮機１のファン装置１９と、ダクト用のファン装置３ａ（及び／又は３ｂ）とによって発生する風量の和が、少なくとも圧縮機１の冷却に十分となる風量を確保できる出力以上の関係で運転するようになっている。【００４０】
つまり、ダクト２ａに排熱風Ｆ１を流通させないとき、圧縮機１の冷却性能を確保する為にファン装置１９の排熱風Ｆ１をファン装置３ｂによって全て屋外に排気する必要があることから、ファン装置３ｂは、ファン装置１９の最大風量と同等以上の掃出し風量とするのが好ましい。
逆に、ダクト２ａのみに排熱風Ｆ１を流通させるときには、ファン装置３ａの最大風量は、ファン装置１９の最大風量と同等以上の掃出し風量とするのが好ましい。
ダクト２ａと２ｂに排熱風Ｆ１を分散するときは、ファン装置３ａと３ｂとの掃出し風量の和が、ファン装置１９の掃出し風量と同等以上とするのが好ましい。【００４１】
以上のように、ファン装置１９、３ａ及び３ｂが生成する風量の関係は、下記〔数１〕の関係にあるのが好ましい。【００４２】
【数１】
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【００４３】
上記、〔数１〕の関係を満たす風量となるように、各ファン装置のサイズや回転数を設定することで、圧縮機１の冷却性能と、それからの排熱風の利用効率を最大にすることができる。なお、ダクト２、２ａ及び２ｂ等の排熱風Ｆ１の流路特性による圧損や流路抵抗を考慮する場合には、上記〔数１〕に圧損分や流路抵抗分を加味するようにしてもよい。【００４４】
以上の構成を有する圧縮機システム１００の処理の流れについて、図３を用いて説明する。以下の処理は、プログラムと演算装置の協働によって、制御部３０によって実行される。【００４５】
Ｓ１０１で、制御部３０は、圧縮機を起動すると、Ｓ１０３で、ＰＩＤ制御に基づいて電動機１１の回転数を制御し、予め設定された目標吐出圧力の圧縮空気を生成する。【００４６】
Ｓ１０５で、制御部３０は、吐出温度センサＴａの検出温度と、閾値温度とを比較し、検出温度が閾値を超過していれば（Ｓ１０５：Ｙ）、ファン装置１９及びファン装置３ｂを駆動させ、吐出温度に応じてファン装置の回転数を制御する。例えば、吐出温度センサＴａの検出温度が１１０℃である場合には、制御部３０は、圧縮空気の使用者側に供給する圧縮空気温度が７０℃程度になるように、エアクーラ１０及びオイルクーラ１８と熱交換する冷却風量を制御する。
吐出温度センサＴａの検出温度が、閾値以下である場合には、ファン装置１９及び３ｂの回転を停止する（Ｓ１１５）。【００４７】
Ｓ１０７で、制御部３０は、制御部３０のメモリに設定されている排熱利用設定がＯＮかＯＦＦかをチェックし、ＯＮである場合（Ｓ１０７：Ｙ）はＳ１０９に進み、ＯＦＦである場合には（Ｓ１０７：Ｎ）に進む。排熱利用設定がＯＦＦの場合、圧縮機１からダクト２を介して排出される冷却風（排熱風）は、全てダクト２ｂから屋外に排出される。【００４８】
Ｓ１０９で、制御部３０は、室Ｂの温度センサＴｂの検出温度が、室Ｂ設定温度以上であるかをチェックし、検出温度が室Ｂ設定温度以上である場合（Ｓ１０９：Ｙ）にはＳ１１１に進み、室Ｂ設定温度を下回る場合（Ｓ１０９：Ｎ）には、Ｓ１１３に進む。【００４９】
Ｓ１１１で、制御部３０は、室Ｂの温度センサＴｂの検出温度と、室Ｂの設定温度との差に応じて、ファン装置３ａ及びファン装置３ｂの回転数を決定し、当該回転数となるようにファン装置３ａの駆動を開始し、ファン装置３ｂの駆動を制限する。例えば、温度センサＴｂの検出温度が１５℃であり、室Ｂ設定温度が２０℃であるとき、制御部３０は、ファン装置３ａの回転数を最高回転とするとともにファン装置３ｂの回転を停止して、圧縮機１からダクト２に吐き出される排熱風が全てダクト２ａに流れるようにする。【００５０】
なお、ダクト２ａに流れる排熱風量は、温度センサＴｂの検出値と、Ｂ室設定温度との差分に応じたＰＩＤ制御により決定されることから、差分が大であればファン装置２ａと２ｂの回転数比はファン装置２ａが高く、差分が小であれば、ファン装置２ｂの回転数比が高くなる。また、回転数比が同じの場合もある。【００５１】
他方、Ｓ１１３で、制御部３０は、温度センサＴｂの検出温度がＢ室の設定温度よりも低い場合、ファン装置３ａの回転数を減少（停止を含む。）させ、逆に、ファン装置３ｂの回転数を増加（起動を含む。）させるようになっている。【００５２】
上記Ｓ１１１及びＳ１１３において、ファン装置２ａ及び２ｂが生成する風量の和は、ファン装置１９によって生成される風量と同等乃至それ以上である。制御部３０は、Ｓ１１１又はＳ１１３の処理を実行してから再度Ｓ１０５に戻り、ファン装置１９の回転数確認を行い、その後、上述の処理を順次実行する。
よって、圧縮機１の冷却性能には影響は与えず、更に、その排熱風の熱エネルギを効率的に利用することが可能となる。【００５３】
このように実施例１によれば、圧縮機１の排熱風の利用量を動的に制御することができる。更に、圧縮機１の冷却性能に影響することなく、熱エネルギを効率的に利用することができる。【００５４】
特に、実施例１は、ファン装置３ａ及び３ｂが夫々生成する風量のバランスを、Ｂ室の検出温度値によって変化させるようになっていることから、ファン装置１９が生成する風量変化に対しても熱エネルギを柔軟に利用することができる。例えば、圧縮機１の冷却需要が低下し、ファン装置１９が生成する風量が少ない場合、ダクト２ａの全ての排熱風は、Ｂ室側に流通するが、風量が低下する分、排熱風の温度は比較的維持される傾向となる。【００５５】
また、実施例１は、ファン装置１９とファン装置３ａ（及び／又は３ｂ）という複数のファン装置によって圧縮機１を冷却するための冷却風を生成する。よって、圧縮機１に実装するファン装置１９の出力やサイズを小さくすることができる。出力の低下にはファン装置１９の動力削減が期待でき、サイズダウンには圧縮機１の小型化が期待できる。【００５６】
以上、実施例１を説明したが、本発明は上記種々の構成や動作に限定されるものではない。例えば、実施例１では、ファン装置１９、３ａ及び３ｂが生成する風量が同等であるとして説明したが、生成する最大風量が異なる組み合わせであってもよい。例えば、ファン装置３ａの最大風量よりも、ファン装置３ｂの最大風量が小である組み合わせも可能である。即ち排熱風の利用側の都合（例えば、Ｂ室の空間容積等）によって、最大で必要とする排熱風の量が、ファン装置１９の最大風量を必要としない場合等もある。よって、各ファン装置の出力（最大風量）が、上記数１の関係を満たす範囲にあれば、ファン装置の体格（サイズ）、数、定格が異なっていても、本発明の趣旨に適うものである。【００５７】
また、実施例１は、ファン装置１９がインバータ制御による可変速としたが、一定速のファン装置であってもよい。ファン装置３ａ、３ｂの可変速制御によって、排熱風の効率的な利用効果が期待できるためである。更には、ファン装置１９が可変速で、ファン装置３ａ又は３ｂが可変速という組み合わせであって上記効果を期待することができる。【００５８】
また、実施例１では、ファン装置２ａ及び２ｂを温度センサＴｂの検出温度等に応じたＰＩＤ制御として説明したが、設定温度を基準としたＯＮ／ＯＦＦ制御とするとも可能である。【００５９】
また、実施例１では、ダクト２が２つに分岐し、排出先の一方が屋外、他方が屋内としたが、ダクトの分岐数はこれに限定するものではなく又排出先の両方が屋内であってもよい。更に、ダクト２ｂの排出先が必ずしも屋内とは限らず、ダクト２ｂがＢ室内を通過し、排出先を屋外とし、ダクト２ｂ自体の輻射熱としてＢ室での熱利用をする態様であってもよい。
【実施例２】
【００６０】
実施例２の圧縮機システムについて説明する。実施例１は、ダクト２の各分岐路であるダクト２ａ及び２ｂを流れる排熱風量を、ファン装置３ａ、３ｂによって制御する構成であった。実施例２は、一の分岐路の排熱風量を制御するのがファン装置であり、他の分岐路の排熱風量の制御に、それ専用のファン装置を利用しない点が実施例１と異なる。また、実施例２は、分岐路の一方又は両方に、流路の開度を可変とする制御装置（遮蔽板７）を備える点で、実施例１と相違する。【００６１】
図４に、実施例２の圧縮機システム２００の構成を模式的に示す。図４（ａ）は、屋外に連通するダクト２ｂの排熱風量を制御する専用のファン装置は配置せず、Ｂ室と連通するダクト２ａの排熱風量を制御するための専用ファン装置３ａを配置する構成である。【００６２】
ダクト２ｂには、ダクト内流路の開度を制御し、流通する排熱風量を制御可能とする制御装置として、遮蔽板７を配置する。遮蔽板７は不図示の電動駆動装置（モータやソレノイド等）を備え、傾倒角度を調整可能とすることで、ダクト２ｂ流路の開度を変更するようになっている。また、遮蔽板７の開度は、圧縮機１の制御部３０（或いは外部通信を可能とする制御装置６５等）によって動的に制御されるようになっている。例えば、ダクト２の全ての排熱風をＢ室側に流通させる場合には、遮蔽板７を全閉とする。逆に屋外に全て吐き出す場合には、遮蔽板７を全開とする。また、Ｂ室側への流通量が１/２のときは、遮蔽板７の開度を５０％とする。なお、ダクト２ｂの流通量と、開度との関係は、ダクト径、ダクト長、ファン装置３ａの風量等によって定まる設計値である。【００６３】
図４（ｂ）は、図４（ａ）とは逆に、Ｂ室側に連通するダクト２ａに遮蔽板７が配置し、屋外と連通するダクト２ｂ側に、ファン装置３ｂが配置する構成例である。本構成では、図４（ａ）のファン装置３ａ、遮蔽板７の関係と逆に、ファン装置３ｂ及び遮蔽板７が動作するようになっている。【００６４】
実施例２によれば、主にダクト２の排熱風量を制御する専用のファン装置（３ａ又は３ｂ）の数を減らすことができる。【００６５】
また、遮蔽板７により開度を調節することで、排出側のダクトに向かって逆流する排風を規制することができる。例えば、図４（ａ）の構成で、排熱風をダクト２ａに全て流通させる際、ファン装置３ａが生成するダクト２ａへの吸い込み気流に対して、ダクト２ｂを介した屋外からの逆流を防止することができる。この場合、屋外からの低温の逆流外気によって排熱風Ｆ１の熱が放熱することも防止でき、排熱エネルギをより効率的に利用することができる。【００６６】
以上、実施例２を説明したが、本発明は上記種々の例に限定されない。例えば、遮蔽板７の開度は駆動装置を用いた動的な構成としたが、ダクト内の排熱風の風力によって傾倒する他励式とすることもできる。また、遮蔽板７を実施例１のダクト２ａ、２ｂ又は両方に適用する構成も当然に可能である。この場合、ファン装置３ａや３ｂを一定速とし、遮蔽板７による開度調整で、ダクト２ａや２ｂの排熱風流量を制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…圧縮機、２・２ａ・2b…ダクト、３ａ・３ｂ…ファン装置、４ａ・４ｂ…ダクトファンインバータ、５…ファン装置、７…遮蔽板、１０…エアクーラ、１１…主モータ、１２…圧縮機本体、１３ａ…吸気配管、１３ｂ…吸気フィルタ、１４…吸込絞弁、１５ａ・１５ｂ・１５Ｃ…吐出配管、１６…潤滑油配管、１７…放気弁、１８…オイルクーラ、１９…ファン装置、２０…ファンインバータ、２１…気液分離器、２２…オイルフィルタ、２５…圧力センサ、３０…制御部、３１…主モータインバータ、４０ａ・４０ｂ…吸気口、
４５ａ・４５ｂ…排気口、５０…パッケージ筐体、６０・６１…ネットワーク、６５…制御装置、６６…端末、６７…可搬端末、１００・２００…圧縮機システム、Ａ…圧縮機室、Ｂ…Ｂ室、Ｔａ…吐出温度センサ、Ｔｂ・Ｔｃ…温度センサ、Ｆ１・Ｆ２…排熱風
【図１】
2018198459.tif 000004
【図２】
2018198459.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月11日(2019.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体と、これを駆動する駆動源と、前記圧縮機本体が吐き出す圧縮気体と熱交換する熱交換器と、前記熱交換器に流れる冷却風を生成するファン装置とを備える圧縮機と、前記熱交換器と熱交換し、前記圧縮機から外部に掃気された排風が流通する排風路とを有する圧縮機システムであって、
前記排風路が少なくとも２つに分岐して、第１の分岐路が第１空間と、第２の分岐路が該第１空間とは異なる第２空間とに連通するものであり、
前記第１の分岐路及び第２の分岐路の少なくともいずれかに配置して、前記排風路に前記冷却風を流通させる排風制御装置と、
前記第１空間の温度を検出する温度センサと、
前記ファン装置により前記圧縮気体の温度を所定温度に制御するとともに、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記排風制御装置によって前記第１の分岐路を流通する排風の量を制御する制御装置とを備える圧縮機システム。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記制御装置が、
前記ファン装置が掃気する排風量と、前記排風制御装置が前記第１の分岐路及び前記第２の分岐路を流通する排風量とが同等以上となるように前記排風制御装置を制御するものである圧縮機システム。
【請求項３】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記制御装置が、
前記温度センサの検出値が所定値未満或いは以下であるときに、前記第１の分岐路を流通する排風量が、前記第２の分岐路を流通する排風量よりも大として前記排風制御装置を制御するものである圧縮機システム。
【請求項４】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記制御装置が、
前記温度センサの検出値が、所定値より大或いは以上であるときに、前記第１の分岐路を流通する排風量が、前記第２の分岐路を流通する排風量よりも小として、前記排風制御装置を制御するものである圧縮機システム。
【請求項５】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記制御装置が、
前記温度センサの検出値に基づいて、第１の排風路を流通する排風量をＰ、ＰＩ又はＰＩＤ制御により前記排風制御装置を制御するものである圧縮機システム。
【請求項６】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記排風制御装置が、電動ファンであり、
前記制御装置が、前記電動ファンの回転数を制御することで、第１及び第２の排風路を流通する排風量を制御するものである圧縮機システム。
【請求項７】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記排風制御装置を、第１及び第２の排風路に備える圧縮機システム。
【請求項８】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記排風制御装置が、第１又は第２の排風路の開度を制御する遮蔽体である圧縮機システム。
【請求項９】
請求項８に記載の圧縮機システムであって、
前記排風制御装置が、
前記第１の排風路又は前記第２の排風路の一方に配置する電動ファンであり、
前記電動ファンを配置する前記排風路と異なる他方の前記排風路に配置する遮蔽体である圧縮機システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記排風制御装置によって流通する排風量が、前記ファン装置によって流通する排風量と同等である圧縮機システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記排風路に案内される排風以外の排熱が前記圧縮機の外部に案内される排熱流路と、
前記圧縮機を配置する圧縮機設置空間から前記第１空間と異なる空間に前記排熱を掃気する換気ファン装置と、
前記圧縮機設置空間の温度を検出する圧縮機室温度センサとを備え、
前記制御装置が、
前記圧縮機室温度センサの検出温度に基づいて、前記換気ファン装置を制御するものである圧縮機システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記圧縮機が、空気を吸気し、圧縮空気を吐き出すものである圧縮機システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記圧縮機本体が圧縮室に液体を供給して気体を圧縮する給液式圧縮機であり、
前記圧縮機が、前記液体と熱交換を行う液体用熱交換器を備え、
前記ファン装置が、前記液体用熱交換器に流通する前記冷却風も生成するものである圧縮機システム。
【請求項１４】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記圧縮機本体が単段又は複数段からなる無給液式圧縮機である圧縮機システム。
【請求項１５】
請求項１に記載の圧縮機システムであって、
前記制御装置が、
有線又は無線の通信線を介して他の制御装置と通信可能に接続するものであり、
前記他の制御装置からの制御指令によって、前記ファン装置及び前記排風制御装置の少なくとも一つを制御するものである圧縮機システム。
【国際調査報告】
2018198459.tif 000008
2018198459.tif 000009
2018198459.tif 000010
2018198459.tif 000011