(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの冷却剤入口（８）を有する圧縮チャンバと、気体出口（４）と、該気体出口（４）に接続された気体／冷却剤分離タンク（５）と、該分離タンク（５）と該冷却剤入口（８）の間を延びる冷却器（１０）が装備された冷却回路と、を備えた液体注入式圧縮機要素（２）、及び、該液体注入式圧縮機要素（２）に供給される冷却剤流れの温度を調節する制御手段を具備する圧縮機デバイスであって、
前記制御手段は、各々が異なるターゲットパラメータを有する第１及び第２のサブコントローラ（２５及び２６）を含み、前記制御手段（２５及び２６）は、該２つのサブコントローラの一方（２５又は２６）を作動状態にかつ該２つのサブコントローラの他方（２５又は２６）を停止状態に置く切り換え手段（３７及び３８）も含み、
前記第１のサブコントローラ（２５）は、第１の自動温度調節遮断弁を含み、
前記第２のサブコントローラ（２６）は、第２の自動温度調節遮断弁を含み、
前記第１及び第２の自動温度調節遮断弁には、共通ハウジング（１４）が装備され、
前記ハウジング（１４）は、３つの接続チャネル（４１、４２、４３）によって接続された入口チャネル（１５）及び出口チャネル（１６）を含み、そのうち第１の接続チャネル（４１）及び第２の接続チャネル（４３）は、閉鎖することができ、従って、該入口チャネル（１５）に熱的に接続された第１のセンサ要素（３３）を有する第１の自動温度調節遮断弁が、該入口チャネル（１５）内の温度の基準値が超過した時に該第１の接続チャネル（４１）を可逆的に遮断することができ、該出口チャネル（１６）に熱的に接続された第２のセンサ要素（３４）を有する第２の自動温度調節遮断弁が、該出口チャネル（１６）内の温度の基準値が超過した時に該第２の接続チャネル（４３）を可逆的に遮断することができ、従って、該第３の接続チャネル（４２）によって形成されたリンクが、前記冷却器（１０）を通じて延びる、ことを特徴とする圧縮機デバイス。
【請求項２】
前記第１のサブコントローラ（２５）は、前記冷却器（１０）の前記入口での冷却剤の温度又は実際的にそれに等しい温度のコントローラの形態で構成される請求項１に記載の圧縮機デバイス。
【請求項３】
前記第２のサブコントローラ（２６）は、前記圧縮機要素（２）の前記冷却剤入口（８）での冷却剤の温度又は実際的にそれに等しい温度のコントローラの形態で構成される請求項１又は請求項２に記載の圧縮機デバイス。
【請求項４】
前記冷却器（１０）にわたるバイパスを含み、
前記第１及び／又は第２のサブコントローラ（２５及び／又は２６）は、それが、前記冷却器（１０）及び前記バイパスを通るそれぞれの冷却剤流量の比率を調節することにより、該冷却器（１０）の前記入口での又は前記冷却剤入口（８）での前記冷却剤の温度又は実際的にそれに等しい温度を調節することができるように構成される、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧縮機デバイス。
【請求項５】
前記第１及び／又は第２のサブコントローラ（２５及び／又は２６）は、それが、前記冷却器（１０）の２次回路内の流れ又は温度を調節することにより、該冷却器（１０）の前記入口での又は前記冷却剤入口（８）での前記冷却剤の温度又は実際的にそれに等しい温度を調節することができるように構成される請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の圧縮機デバイス。
【請求項６】
前記第１及び第２の接続チャネル（４１、４３）は、前記ハウジング（１４）において内部を延び、前記第３の接続チャネル（４２）は、該ハウジング（１４）に対して外部を延びる請求項１乃至５のいずれかに記載の圧縮機デバイス。
【請求項７】
前記自動温度調節遮断弁の各々が、通路（２９又は３０）を有するプランジャ（２７又は２８）を含み、このプランジャ（２７又は２８）は、少なくとも２つの位置、すなわち、該通路（２９又は３０）が前記入口チャネル（１５）と前記出口チャネル（１６）の間の接続を形成しない第１の位置と該通路（２９又は３０）が前記第１又は第２の接続チャネル（４１又は４３）の一部を形成する第２の位置との間で移動することができる請求項１乃至６のいずれかに記載の圧縮機デバイス。
【請求項８】
前記自動温度調節遮断弁の各々が、温度の上昇時に膨脹するセンサ要素（それぞれ３３、３４）を含み、このセンサ要素は、前記プランジャ（２７又は２８）と接触しており、該プランジャ（２７又は２８）は、上述の位置の間で移動することができ、各々が、該センサ要素（３３又は３４）によって及ぼされる力に対抗するバネ（３１又は３２）を含み、従って、前記切り換え手段は、プランジャ（２７又は２８）をその第１の位置にブロックすることができるブロック手段（３８）及び他方のプランジャ（２７又は２８）の該センサ要素（３３又は３４）に対する端部停止部（３９）を形成する手段から構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の圧縮機デバイス。
【請求項９】
各自動温度調節遮断弁の前記センサ要素（３３及び３４）は、開口部を有するチャンバ（１９又は２０）に固定され、両方の自動温度調節遮断弁の該チャンバ（１９及び２０）の寸法が同じであり、前記切り換え手段は、前記プランジャ（２７、２８）のブロックされた位置に対応する長さを有して該センサ要素（３３又は３４）の自由な膨脹を可能にする凹部（４０）が設けられた作動停止キャップ（３８）と、作動キャップ（３７）が該センサ要素（３３又は３４）の端部停止部（３９）を形成するような長さを有する作動キャップ（３７）とを含む請求項１乃至８のいずれかに記載の圧縮機デバイス。
【請求項１０】
上述の切り換え手段は、測定計器にそれらからの測定信号を受信するために接続されたデータ処理ユニット（４４）を含み、
前記サブコントローラ（２５又は２６）のうちの一方の自動作動に向けて制御信号に変換された上述の測定信号に基づいて結果を判断する選択アルゴリズムが、上述のデータ処理ユニットにプログラムされる、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の圧縮機デバイス。
【請求項１１】
前記第１及び第２のサブコントローラ（２５及び２６）は、前記制御信号に応答することができる磁気制御式弁（４６）を含む請求項１０に記載の圧縮機デバイス。
【請求項１２】
１つ又はそれよりも多くの冷却剤入口（８）を有する圧縮チャンバが設けられた液体注入式圧縮機要素（２）と、該圧縮機要素（２）の出口（４）に接続された気体／冷却剤分離タンク（５）と、該タンク（５）と該冷却剤入口（８）の間に冷却剤の流れを供給するためのものであり、冷却器（１０）が装備された管（７）とが装備された圧縮機デバイス（１）を制御する方法であって、
前記圧縮機要素（２）の前記冷却剤入口（８）での前記冷却剤の温度を調節するために、互いに排他的であり、かつ一定であるが異なるターゲットパラメータに作用する２つ又はそれよりも多くのサブコントローラ（２５及び２６）のうちの１つが、予想された又は実際の作動条件に基づいて作動される選択段階、
を含み、
前記第１のサブコントローラ（２５）は、第１の自動温度調節遮断弁を含み、
前記第２のサブコントローラ（２６）は、第２の自動温度調節遮断弁を含み、
前記第１及び第２の自動温度調節遮断弁には、共通ハウジング（１４）が装備され、
前記ハウジング（１４）は、３つの接続チャネル（４１、４２、４３）によって接続された入口チャネル（１５）及び出口チャネル（１６）を含み、そのうち第１の接続チャネル（４１）及び第２の接続チャネル（４３）は、閉鎖することができ、従って、該入口チャネル（１５）に熱的に接続された第１のセンサ要素（３３）を有する第１の自動温度調節遮断弁が、該入口チャネル（１５）内の温度の基準値が超過した時に該第１の接続チャネル（４１）を可逆的に遮断することができ、該出口チャネル（１６）に熱的に接続された第２のセンサ要素（３４）を有する第２の自動温度調節遮断弁が、該出口チャネル（１６）内の温度の基準値が超過した時に該第２の接続チャネル（４３）を可逆的に遮断することができ、従って、該第３の接続チャネル（４２）によって形成されたリンクが、前記冷却器（１０）を通じて延びる、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記冷却器（１０）の前記入口での前記冷却剤の温度又は実際的にそれに等しい温度を基準値に調節することができる第１のサブコントローラ（２５）を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上述の制御手段は、前記圧縮機要素（２）の前記冷却剤入口（８）での前記冷却剤の温度又は実際的にそれに等しい温度を基準値に調節することができる第２のサブコントローラ（２６）を含むことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記選択段階は、必要に応じて前記圧縮機要素（２）によって引き込まれた気体の湿度及び前記圧縮機デバイス（１）の作動圧力によって補足された前記温度に基づいて行われることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のサブコントローラ（２５）の基準温度が、最大可能温度と必要に応じて吸気の湿度及び最大可能作動圧力とに基づいて決定されることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のサブコントローラ（２５）の基準温度が、吸気の最大発生温度及び湿度及び／又は期間内の作動圧力に基づいてこれらのパラメータのうちの１つが前記圧縮機デバイス（１）の最大許容値よりも低い時にはいつでも決定され、従って、異常な作動を伴う各部分期間に対して、該第１のサブコントローラ（２５）を正しい基準温度に設定することができることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記サブコントローラ（２５、２６）は、手動で作動されることを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記サブコントローラ（２５、２６）は、作動キャップを用いて作動され、
他のサブコントローラには、作動停止キャップが設けられる、
ことを特徴とする請求項１２乃至１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
判断表又は図が、いずれのサブコントローラ（２５、２６）を作動しなければならないか、かつその結果いずれを作動停止しなければならないかを決定するのに使用されることを特徴とする請求項１２乃至１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記サブコントローラ（２５、２６）の自動選択及び作動が、制御ユニット（４４）によって制御される電磁弁（４６）を用いて行われることを特徴とする請求項１２乃至２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記サブコントローラ（２５、２６）の自動選択を行う前記制御ユニット（４４）は、必要に応じて吸気の湿度及び前記圧縮機デバイス（１）の作動圧力によって補足された測定温度に基づいてそれを行うことを特徴とする請求項１２乃至２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記選択段階及び前記サブコントローラ（２５、２６）の前記作動は、自動的に行われることを特徴とする請求項１６から請求項１２乃至２２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機デバイス及び圧縮機デバイスを制御する方法に関する。
【０００２】
より具体的には、本発明は、液体冷却を有し、従って、冷却剤が圧縮チャンバに注入され、液体冷却が行われる圧縮機デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
圧縮機デバイスは、気体又は空気のような気体の混合物の圧縮に使用される。圧縮空気は、例えば、空圧移送又は類似物における推進体として空圧ツールの駆動のためなどに圧縮機デバイスから下流に位置する消費ネットワークに使用することができる。
【０００４】
多くの用途に関して、この気体が消費ネットワークに注入される時に冷却剤がまだ圧縮気体に存在することは望ましくない。従って、冷却剤をこの圧縮気体から除去するために、気体／冷却剤分離器が一般的に設けられる。この分離器は、一般的に、冷却剤が圧縮気体から遠心分離されるタンクの形態を取る。
【０００５】
圧縮気体から分離された冷却剤は、一般的に、好ましくは冷却された後に圧縮機要素への注入に再び使用される。例えば、スクリュー圧縮機に関して、冷却剤は、圧縮機要素の回転子の注油及び／又は密封に使用される。
【０００６】
圧縮機要素の冷却は、一般的に、分離タンクと圧縮機要素の間を延びる液体管を通常含む冷却回路に基づいて実現され、この液体管には、冷却器が設けられる。更に、このような冷却回路は、多くの場合に、冷却器にわたるバイパスと、冷却器及びバイパスを通るそれぞれの冷却剤流量間の比率を変えることができる制御手段、例えば、弁とを含む。この目的のために、冷却剤の実際の冷却レベルを変えることができ、従って、冷却剤温度は、望ましい値に調節される。
【０００７】
圧縮機要素の冷却の制御は、これに代えて、２次冷却回路に作用することにより、例えば、ファンをより速く又はより遅く回転させることにより（２次冷却回路内の媒体はその時は空気である）、又は２次冷却回路内の媒体の流量又は温度を制御することによって行うことができる。
【０００８】
冷却回路内の冷却剤の流れは、通常は、圧縮機要素内へのこの冷却剤の１つ又は複数の注入点とのその接続部での冷却剤管内の圧力により決定され、この注入点は、一般的に、圧縮機要素の圧縮工程において入口又は入口の直後に設けられる。しかし、冷却剤（例えば、オイルであるが、これに限定されない）を推進するポンプを設けることも可能であり、これは、圧縮機要素内の冷却剤注入開口部の幾何学的形状と共に冷却剤流量を決定する。
【０００９】
圧縮機要素が、圧縮される気体として空気を圧縮するのに使用される場合に、この気体は、一般的に水蒸気を含む。圧縮機デバイス内のある一定の位置での温度及び圧力に基づいて、この水蒸気は、その位置で液体の水に凝縮する可能性がある。
【００１０】
圧縮機デバイスの最適な使用の重要な前提条件は、タンク内の温度が常にタンクに存在する圧縮気体の露点よりも高いようなものでなければならず、従って、タンク内に形成された復水が冷却剤と混合するのを防止するということであり、その理由は、これが、冷却剤の冷却機能に悪影響を与え、かつ圧縮機デバイスの構成要素の損傷を引き起こす可能性があり、かつ潤滑性に有害でもあるからである。
【００１１】
この前提条件は、冷却器にわたるバイパス及び／又は圧縮機要素に供給される冷却剤の流量を調節することにより、すなわち、主要冷却回路に作用することによって実際に実現される。２次冷却回路に作用することによる前提条件の実現は、高い経費（ファン速度の調節、２次冷却剤流量の調節）、及び一般的に圧縮機施設の信頼性（感温構成要素、多数の切り換えサイクル）及び特に冷却器の信頼性（２次冷却回路内の流量の低減は、延いては冷却器を傷つけるか又は損傷する可能性がある冷却回路内の高すぎる温度を引き起こす可能性がある）に及ぼす悪影響を考慮して実際には適用が少ない。
【００１２】
従って、実際には、気体／冷却剤タンク内の温度は、固定の温度に設定され、これは、恐らくはある一定のマージンを持たせて、最大可能凝縮温度よりも高く、これは、次に、圧縮される気体の最大許容温度、圧縮される気体の湿度、及び気体／冷却剤タンク内の最大許容作動圧力の関数である。
【００１３】
しかし、この最大可能凝縮温度は、以前の３つのパラメータが同時に最大許容値を有する場合に限り発生し、これは、平均的な施設の作動期間中に間欠的に発生するに過ぎない。これは、圧縮機施設の作動期間の大半に関して、気体／冷却剤タンクの温度は、発生する作動条件において凝縮を防止するために高すぎる値に設定されることを意味する。
【００１４】
従って、作動条件は、圧縮機要素を出る圧縮気体の温度と、気体／冷却剤分離タンク内の実際的には同じ温度とをより低く保つことによって最適化することができる。実際に、オイルが冷却剤として使用される場合に、例えば、熱的劣化を通じて、このオイルは潤滑性を失い、これらの同じより高い温度によってオイルの寿命の一般的な短縮が発生し、従って、劣化の程度が大きく、従って圧縮機デバイスを傷つけるオイルでの作動を防止するために、オイルは、より短期間に交換しなければならなくなる。
【００１５】
更に、各圧縮機施設に関して、圧縮機施設の効率が最適であるような圧縮機要素内の冷却剤の既知の注入温度が存在する。
【００１６】
この既知の注入温度よりも高い及び低い注入温度は、共に圧縮機施設のエネルギ消費量増大を引き起こす。
【００１７】
圧縮機要素において加熱により増大した後では冷却剤流量及び圧縮機要素の電力の関数であり、この後者が、次に、供給される圧縮気体流量、圧縮される気体流の圧力、及び圧縮工程の効率の関数であるこの既知の注入温度は、気体／冷却剤分離タンク内のある一定の温度に対応し、これは、一般的に、最大可能凝縮温度を考慮する場合に設定しなければならない温度よりも幾分低い。
【００１８】
従って、出て行く気体の温度は、凝縮温度よりも高くなければならないが、長い冷却剤寿命及び低いエネルギ消費量に関する論理的目標を考慮して高すぎもしないことが好ましい。
【００１９】
圧縮機要素によって供給される気体の温度を制御するいくつかの方法が既に公知である。一方、パラメータを測定し、それらに基づいて圧縮機要素に供給される冷却剤の温度及び／又は流量、又は冷却器の２次回路内の媒体の温度及び／又は流量を制御式弁を通じて又はポンプ又はファン速度のコントローラによって制御しようとする電子機器ベースの制御システムが存在する。このようなシステムは、例えば、ＷＯ  ９４／２１９２１、ＢＥ  １．０１６．８１４、及びＥＰ  １．１５６．２１３に説明されている。
【００２０】
このようなシステムは、多くの弁、電子コントローラ、及び測定センサを含むので比較的高価である可能性がある。このような公知のシステムはまた、感温電子構成要素を含む。これらの公知のシステムはまた、一般的に多数の切り換えサイクルを必要とし、それによって複雑性及び従って経費が増大し、信頼性が減少する。
【００２１】
冷却器を通る及びバイパスを通る冷却剤流量間の比率を制御するための自動温度調節要素を備えた冷却システムも市販されている。これらの冷却システムは、実際に廉価かつ堅牢であるが、それらが制御される温度が固定であるという制約を有する。
【００２２】
自動温度調節要素を有する冷却システムでは、従来、以下に説明するように２つのターゲットパラメータの一方だけが基準値に設定される。
【００２３】
一方、最大凝縮温度（すなわち、凝縮がまだタンクに発生する可能性がある最高温度）は、「最悪の場合」の計算を通じて圧縮機デバイスの設計値に基づいて決定される。この最大凝縮温度は、最大設計作動圧力が吸気の最大設計温度及び湿度で供給される時に到達する。
【００２４】
自動温度調節制御は、次に、圧縮機要素出口の温度又は分離タンク内の又は冷却器入口での冷却剤の実際的に同じ温度をターゲットパラメータとして用いて作動され、かつこの温度が最大凝縮温度よりも高い場合により多くの冷却剤が冷却器を通って流れ、一方、他の状況では、より多くの冷却剤が望ましい温度に到達するまでバイパスを通って流れることを保証する。
【００２５】
冷却剤の温度が、基準値、すなわち、計算された最大凝縮温度にほぼ等しい時に、制御平衡に到達し、冷却剤は、部分的にバイパスを通りかつ部分的に冷却器を通り、又は完全に冷却器を通り又は完全にバイパスを通って流れることになる。
【００２６】
最大凝縮温度を決定する時に、取りわけ、制御システムにおけるあらゆる遅延を補償するために、安全マージンを考慮に入れることができることは言うまでもない。
【００２７】
この方法の利点は、原則的に凝縮が常に防止されるということであるが、上述の様々な短所と共に、作動条件の殆どにおいて、すなわち、吸気の最大許容湿度及び／又は温度よりも低い及び／又は圧縮機要素の最大許容作動圧力よりも低いものに関して、圧縮機要素の出口温度が必要以上に遥かに高い値に設定されるという短所がある。
【００２８】
他方、上述の方法で決定された最大凝縮温度は、圧縮機要素入口での冷却剤の基準温度に変換して戻すことができ、その理由は、可変速度を有する圧縮機に対して最大作動圧力及び最大速度で圧縮機要素が冷却剤に放出する熱は既知であるからである。
【００２９】
入口での冷却剤の温度がこの基準温度よりも高い限り、原則的に、圧縮機デバイスはまた、凝縮から保護される。
【００３０】
これは、バイパスを通る及び冷却器を通る冷却剤流量の比率を圧縮機要素の入口での温度に実際的に等しいこれらの２つの流れの混合温度に基づいて調節する可能性を開く。
【００３１】
これは、自動温度調節制御が、冷却器及びバイパスからの冷却剤の混合温度を基準温度として取り、かつこの温度が基準温度よりも高い場合により多くの冷却剤が冷却器を通って流れ、一方、他の状況では、より多くの冷却剤が望ましい温度に再度到達するまでバイパスを通って流れることを保証するように行われる。
【００３２】
冷却剤の温度が基準値にほぼ等しい時に、制御平衡に到達し、冷却剤は、部分的にバイパスを通りかつ部分的に冷却器を通り、又は完全に冷却器を通り又は完全にバイパスを通って流れることになる。
【００３３】
基準温度を冷却剤の入口温度に対して決定する時に、安全マージンをここでもまた考慮することができることは言うまでもない。
【００３４】
圧縮機デバイスは、速度制御式圧縮機に対して最大許容圧力又は速度よりも低く作動することが多いので、そのような場合に、圧縮機要素内の最終温度は、最大圧力及び速度時よりも低くなることになり、従って、圧縮機要素内で平均的により低い温度に到達し、これは、上述の利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】ＷＯ  ９４／２１９２１
【特許文献２】ＢＥ  １．０１６．８１４
【特許文献３】ＥＰ  １．１５６．２１３
【特許文献４】ＢＥ  １．０１８．０７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかし、ここでの短所は、凝縮が確実には防止されないということである。実際に、凝縮が発生する可能性がある作動条件は、発生する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
本発明の目的は、少なくとも１つの冷却剤入口を有する圧縮チャンバが装備され、かつ気体出口と、気体出口に接続された気体／冷却剤分離タンクと、分離タンクと冷却剤入口の間を延びる冷却器が装備され、かつ圧縮機要素に供給された冷却剤流れの温度を調節する制御手段を備えた冷却回路とを更に含む液体注入式圧縮機要素を含み、従って、上述の制御手段が、各々が異なるターゲットパラメータを有する第１及び第２のサブコントローラを含み、従って、上述の制御手段が、２つのサブコントローラの一方を作動状態にかつ２つのサブコントローラの他方を停止状態に置く切り換え手段を含む圧縮機デバイスを与えることにより、上述の及び／又は他の短所のうちの１つ又はそれよりも多くの解決法を提供することである。
【００３８】
このような圧縮機デバイスの利点は、より多くの制御柔軟性を有し、かつよりエネルギ効率が高い方法で作動させることができることである。
【００３９】
別の利点は、冷却剤を高温に露出することが少ないために、より長く潤滑性を保つということである。
【００４０】
別の利点は、それを冷却剤中の復水の存在の防止と組み合わせることができることである。
【００４１】
圧縮機デバイスは、冷却剤入口に接続されて冷却器を含む冷却回路を含むことが好ましい。
【００４２】
上述の第１のサブコントローラは、冷却器の入口での冷却剤の温度又は実際的にそれに等しい温度に対するコントローラの形態で構成されることが好ましい。
【００４３】
上述の第２のサブコントローラは、圧縮機要素の冷却剤入口での冷却剤の温度又は実際的にそれに等しい温度に対するコントローラの形態で構成されることが好ましい。
【００４４】
これは、直接かつ簡単な制御を可能にするという利点を有する。
【００４５】
実際的な実施形態により、第１及び第２のサブコントローラの各々は、自動温度調節遮断弁を含み、従って、これらのそれぞれの自動温度調節遮断弁は、共通ハウジングを含むことが好ましい。
【００４６】
自動温度調節遮断弁の上述のハウジングは、好ましくは、３つの接続チャネルにより互いに接続された入口チャネルと出口チャネルを含み、その第１及び第２の接続チャネルは、遮断することができ、従って、入口チャネルに熱的に接続された第１のセンサ要素を有する第１の自動温度調節遮断弁は、入口チャネル内の温度の基準値が超過した時に第１の接続チャネルを可逆的に遮断することができ、従って、出口チャネルに熱的に接続された第２のセンサ要素を有する第２の自動温度調節遮断弁は、出口チャネル内の温度の基準値が超過した時に第２の接続チャネルを可逆的に遮断することができ、従って、第３の接続チャネルによって形成されたリンクが、冷却器を通じて延びている。
【００４７】
入口チャネル及び出口チャネルの幾何学的形状は、冷却剤が、２つの自動温度調節遮断弁のセンサ要素の上をこれらの自動温度調節遮断弁の位置とは無関係に完全に又は部分的に常に流れるようなものである。
【００４８】
これは、圧縮機デバイスを廉価、簡単、コンパクト、堅牢、かつ信頼性の高い構成のものとすることができるという利点を有する。
【００４９】
更に別の好ましい実施形態において、各遮断弁のセンサ要素は、開口部を有するチャンバに固定され、従って、両方の遮断弁のチャンバの寸法は、同じであり、従って、切換手段は、プランジャの位置に対応する長さを有する作動停止キャップを含み、従って、接続チャネルは、閉鎖され、かつ温度に従ってセンサ要素の自由な膨脹を可能にする凹部が設けられ、かつ作動キャップを含み、これは、この作動キャップが他のセンサ要素のための固定端部停止部を形成するようなものである長さを有し、従って、このセンサ要素は、温度に従って接続チャネルを完全に又は部分的に閉鎖することができる。
【００５０】
これは、文字入れ、記号、又は色でマーク付けすることができる２つのキャップの簡単な交換に起因して、第１又は第２のサブコントローラは、迅速かつ簡単に作動させることができ、同じくこの目的に対して圧縮機デバイス自体に修正を加えることなく特別の訓練を受けていない職員により作動させることができ、更に、これは、圧縮機施設を一時的に運転休止にする必要がないという利点を有する。
【００５１】
２つのサブコントローラのいずれを作動させなければならないかを決定するために、吸気の温度及びその時間に発生する作動圧力に従って又は吸気の予想最高温度及び次の切り換えまでの作動圧力に従って最適選択肢を示す判断表又は図を利用することができる。判断表又は図はまた、第３の判断パラメータとして吸気の湿度を用いて補足することができる。この判断表又は図は、すなわち、気体／液体分離器内の温度を凝縮点よりも上に保つサーモスタットをいつオンにしなければならないか、又は圧縮機要素の冷却剤入口の温度を制御するサーモスタットを恐らくは吸気の湿度により補足された吸気の温度及び作動圧力の関数としていつオンに切り換えることができるかを示している。
【００５２】
これは、最小数の簡単な手動切り換えにより、圧縮機を真に必要な時にのみ気体／冷却剤分離タンク内の復水の発生から保護することができ、他の場合では、冷却剤の寿命を短縮すること又は圧縮機施設のエネルギ消費量を増大することなく作動させることができるという利点を有する。
【００５３】
本発明はまた、圧縮機要素に冷却機能を供給するための１つ又はそれよりも多くの冷却剤入口を有する圧縮チャンバを備えた液体注入式圧縮機要素と、圧縮機要素の出口に接続された気体／冷却剤分離タンクと、タンクと冷却剤入口の間に冷却剤の流れを供給するための冷却器を備えた管とを含む圧縮機デバイスを制御する方法に関し、従って、本方法は、圧縮機要素の冷却剤入口での冷却剤の温度を調節するために、互いに排他的であり、かつ固定であるが異なるターゲットパラメータに作用する２つ又はそれよりも多くのサブコントローラのうちの１つが、予想された又は実際の作動条件に基づいて作動される選択段階を含む。
【００５４】
これは、圧縮機デバイスを予想された作動状況に向けて準備することができるという利点を有する。
【００５５】
本発明の特性をより良く示す意図で、本発明による圧縮機デバイスのいくつかの好ましい実施形態、並びに圧縮機デバイスを制御する方法を一例としていかなる制限的性質もなく添付図面を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による圧縮機デバイスを概略的に示す図である。
【図２】より大きい尺度で図１のＦ２によって示す部分を示す図である。
【図３】図２の場合と同様であるが、圧縮機デバイスの使用中に発生する可能性がある異なる状況で示す図である。
【図４】図２の場合と同様であるが、圧縮機デバイスの使用中に発生する可能性がある異なる状況で示す図である。
【図５】図２の場合と同様であるが、圧縮機デバイスの使用中に発生する可能性がある異なる状況で示す図である。
【図６】本発明による圧縮機デバイスの変形の図２による図である。
【図７】圧縮機デバイスと共に使用される決定図の例を示す図である。
【図８】圧縮機デバイスと共に使用される決定図の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
図１に示す圧縮機デバイス１は、気体入口３と、下流に位置するユーザネットワークに向けて圧縮気体タップオフ点６が設けられた気体／冷却剤分離タンク５に接続された気体出口４と、を有する圧縮機要素２を含む。
【００５８】
圧縮機デバイスには、上述の分離タンク５とオイル注入器として構成された圧縮機要素２のうちの１つ又はそれよりも多くの冷却剤入口８との間に液体管７が更に設けられる。
【００５９】
この例では、液体管７は、冷却器１０に２本の管により（すなわち、冷却管１１及び冷却戻り管１２を通じて）接続されたサーモスタットブロック９によって中断される。冷却管１１、冷却戻り管１２、冷却剤が流れる冷却器１０の部分、及びサーモスタットブロック９によって形成された組を１次冷却回路と呼ぶ。この例では、冷却器１０には、冷却をもたらすファン１３が装備される。ファン、冷却器に供給される冷却のための空気、及びこの冷却のための空気が流れる冷却器の部分は、２次冷却回路を形成する。
【００６０】
液体管７、冷却器１０、及び冷却管及び冷却戻り管１１及び１２は、冷却剤で満たされ、タンク５は、冷却剤で部分的に満たされる。この冷却剤は、圧縮機要素２の潤滑剤として作用することができる。
【００６１】
サーモスタットブロック９は、図２でより詳細に説明するように、各々が液体管７に接続された入口チャネル１５及び出口チャネル１６が中にあるハウジング１４を含む。更に、サーモスタットブロック９は、冷却管１１に接続された冷却出口１７と、冷却戻り管１２に接続された冷却入口１８とを含む。
【００６２】
ハウジング１４は、少なくとも２つのチャンバ１９及び２０、並びにチャネル部分２１、２２、２３、及び２４を含むように形成される。チャンバ１９及びチャネル部分２１及び２２は、第１の自動温度調節遮断弁２５の一部を形成する。チャンバ２０及びチャネル部分２３及び２４は、第２の自動温度調節遮断弁２６の一部を形成する。自動温度調節遮断弁２５及び２６は、共通ハウジング１４を有することが好ましい。
【００６３】
自動温度調節遮断弁２５及び２６は、更に、それぞれ通路２９、３０を有するそれぞれのプランジャ２７、２８を含み、これらのプランジャ２７及び２８は、それぞれ上述のチャンバ１９、２０において軸線方向に移動することができ、かつ２つの端部位置、それぞれのプランジャ２７及び２８に押圧するそれぞれのバネ３１、３２、及びそれぞれプランジャ２７、２８のそれぞれの空洞３５、３６に嵌合するそれぞれのセンサ要素３３、３４を有する。センサ要素３３及び３４は、温度上昇で膨張するワックス又は別の物質から本質的に成る。
【００６４】
チャンバ１９及び２０は、各々が、それぞれ、キャップ３７、３８により閉鎖される。キャップの一方は、キャップが第１のセンサ要素３３の端部停止部３９を形成するように長さＬを有する作動キャップ３７である。他方のキャップは、作動停止キャップ３８であり、Ｌよりも大きく、かつプランジャ２８が発生する温度にかかわらずバネ３２が圧縮された状態である端部位置、従って、プランジャ２８内のセンサ要素の位置のままであるようなものである長さＬ’を有する。プランジャの位置に影響を与えることなく、センサ要素の自由な膨張を可能にするために、この作動停止キャップ３８には、膨張空洞４０が設けられる。
【００６５】
圧縮機デバイス１の作動は、簡単であり、かつ以下の通りである。
【００６６】
圧縮機要素２が作動中である時に、気体又は空気のような気体の混合物が、気体入口３を通じて引き込まれ、気体出口４を通じてより高い圧力下で吹き出される。圧縮気体中には、冷却及び潤滑化するための冷却剤が冷却剤入口８を通じて圧縮機要素２に注入されるので、有意な量の冷却剤、例えば、オイルが存在する。
【００６７】
気体／冷却剤混合物が、圧力下で気体／冷却剤分離タンク５に入り、気体及び冷却剤が、互いから分離される。
【００６８】
圧縮気体は、この分離タンク５から圧縮気体タップオフ点６を通じてユーザが取ることができる。分離された冷却剤は、タンク５の底部に行き、タンク５と冷却剤入口８間の圧力差の影響を受けて液体管７及びサーモスタットブロック９を通じて冷却剤入口８に流れ、冷却剤入口８から、冷却剤は、圧縮機要素２に注入される。
【００６９】
それによって冷却剤は、サーモスタットブロック９を通る接続チャネル４１を通じてのみすなわち従って直接に冷却剤入口８に、又は冷却器１０を通ってのみすなわち従って間接的に、又は両方を通じて部分的に、作動条件による変動する最少の抵抗の経路を辿る。
【００７０】
その結果、冷却剤の流れ方向を矢印の手段により図１に示す閉じた冷却回路が生じる。
【００７１】
圧縮される気体の温度及び湿度及び作動圧力が特に重要である予想される凝縮温度を計算することにより、冷却剤の温度を制御しなければならない時のためのターゲットパラメータ及びそれによって冷却剤の温度が制御される方法を選択する。通常は、予め準備された判断表又は図においてどのターゲットパラメータを選択しなければならないかを読み取ることによってこの判断が与えられる。
【００７２】
このような図の例を図７及び８に示している。
【００７３】
これらの図では、圧縮機デバイスの最低設計限界値から最高設計限界値までの流入空気の温度が、横軸に対してプロットされてＸによりマーク付けされている。図７では、０から１００％までの流入空気の相対湿度、図８では、最低設計圧力から最高設計圧力までの圧縮機デバイスの作動圧力が縦軸に対してプロットされ、Ｙによりマーク付けされている。
【００７４】
線５２、５３、５４、５５、５６は、領域５７及び５８の境界を形成し、領域５７は、作動されるターゲットパラメータが入口８での冷却剤の温度であることを示し、領域５８は、作動されるターゲットパラメータが冷却器１０に入る冷却剤の温度であることを示している。
【００７５】
線５２、５３、５４、及び５５は、圧縮機デバイスの異なる作動圧力の分割線を示し、作動圧力は、順序５２、５３、５４、５５で降下する。
【００７６】
この選択は、時々行い、例えば、年２回、夏の設定と冬の設定の間で区別するために行い、又は非常に頻繁に行うことができ、従って、現在の測定されたパラメータにより、数回／分、又はそれらの間の全ての頻度で選択が決定され、従って、特定の実施形態に基づいて、選択を変える難しさは、変更の利益に照らして重み付けされなければならない。
【００７７】
例えば、高い気体入口温度及び湿度を考慮に入れなければならず、従って、高い凝縮温度が予想される夏の期間に準備するために、及び／又は高い作動圧力が設定されることになる期間に準備するために、選択肢が、ターゲットパラメータとして冷却器入口温度に関する場合に、この選択は、第１の自動温度調節遮断弁２５のチャンバ１９を作動キャップ３７で閉鎖することによってこの第１の自動温度調節遮断弁２５を作動させることによって実施される。作動停止キャップ３８は、第２の自動温度調節遮断弁２６のチャンバ２０を閉鎖することによってこの第２の自動温度調節遮断弁２６を作動停止するのに使用される。
【００７８】
作動された自動温度調節遮断弁２５のサーモスタットの臨界温度、すなわち、ワックス要素が最大膨張に到達した温度は、上述の高い凝縮温度に基づいて決定され、この凝縮温度は、次に吸気の最大可能温度及び湿度、及び最大可能作動圧力の関数であり、例えば、９５℃である。しかし、圧縮機が、圧縮機の最大許容温度及び／又は吸気の湿度に決して到達せず、及び／又は作動圧力が常に最大許容作動圧力未満である用途に使用される場合に、この特定の用途の最大可能凝縮温度を計算することができ、第１の自動温度調節遮断弁２５の臨界温度がこれに調節される。ある一定の期間中に、圧縮機が、吸気の非常に異なる最大発生温度及び湿度、及び／又は作動圧力内で作動する場合、及びこれらのパラメータの１つが圧縮機の最大許容値よりも小さい時はいつでも、この調節は、定期的に行うことができる。このようにして、異なる臨界温度（例えば、８０℃、８５℃、９０℃、９５℃）を有するいくつかの自動温度調節遮断弁２５を利用可能にすることができ、適切な臨界温度を有する自動温度調節遮断弁２５を定期的に設けることができる。
【００７９】
チャンバ２０内の作動停止キャップ３８の配置により、ランジャ２８は、閉鎖後の端部位置に押し進められ、従って、通路３０は、チャネル部分２３及び２４間にリンクを形成しない。それによってバネ３２が緊張する。高温の結果としての自動温度調節センサ要素の膨張時に、この第２のセンサ要素３４は、プランジャ２８の位置に影響を与えることなく自由に膨脹することができるように利用可能な膨張空洞４０を有する。
【００８０】
圧縮機デバイス１を使用する時に、オイルのような冷却剤は、加熱されることになる。これが第１の自動温度調節遮断弁２５の臨界温度、例えば、９５℃に到達する前は、第１のセンサ要素３３は、膨張状態ではないか又は僅かに膨張状態であるにすぎず、従って、プランジャ２７は、開放端位置にあり、この位置では、通路２９は、チャネル部分２１及び２２を互いに接続され、かつこれらのチャネル部分２１及び２２と共に接続チャネル４１を形成する。
【００８１】
冷却剤は、冷却器１０及び接続チャネル４１の両方において流れ抵抗を受けるので、この冷却剤は、部分的に冷却器１０を通じて及び部分的に接続チャネル４１を通じて入口チャネル１５から出口チャネル１６へ、更に、そこから液体管７を通じて冷却剤入口８に流れることになり、明瞭さを期すために、言及される点として、冷却剤は、プランジャ２６周りの出口チャネル１６を流れることができる。十分に設計されたシステムでは、冷却管及び冷却戻り管１１及び１２及び冷却器１０を通る流れ抵抗は、接続チャネル４１を通るよりも高く、従って、冷却剤は、主として接続チャネル４１を通って流れることにここで注意しなければならない。この最終ルートは、図２に矢印Ａに示されている。
【００８２】
臨界温度を超えた時に、第１のセンサ要素３３は、力が反対側で掛けられる表面としての端部停止部３９でプランジャ２７を閉状態の端部位置に押し進めるように、すなわち、プランジャ２７がチャネル部分２１及び２２間の遮断部を形成するように膨張状態である。それによって接続チャネル４１が閉鎖される。
【００８３】
この結果として、冷却剤は、図３で矢印Ｂによって示すように、冷却管１１、冷却器１０、及び冷却戻り管１２を通じて入口チャネル１５から出口チャネル１６まで、更に、そこから液体管７を通じて冷却剤入口８まで完全に流れることになる。入口チャネル１５内の冷却剤は、プランジャ２５周りを流れることができる。
【００８４】
冷却管１１、冷却器１０、及び冷却戻り管１２を通じた入口チャネル１５と出口チャネル１６の間のリンクは、外部接続チャネル４２と考えることができる。
【００８５】
冷却剤は、冷却器１０に沿って流れたので、それは冷却されている。実際には、平衡が確立され、そこではプランジャ２７はその２つの端部位置間に存在し、通路２９は、チャネル部分２１及び２２を互いにリンクするが、同じく様々な制限を形成し、従って、冷却剤は、部分的に接続チャネル４１を通じてかつ部分的に外部接続チャネル４２を通じて入口チャネル１５から出口チャネル１６に流れ、従って、配分が、プランジャ２７の位置により決定され、従って、実際的にタンク５の温度に等しい冷却器１０の入口でのオイル温度は、臨界温度に設定されることになる。
【００８６】
実際の又は予想された作動条件が、低い作動圧力、低い入口温度、又は低い湿度に起因して予想された凝縮温度が制限されるようなものである場合に、温度調節の選択されるターゲットパラメータは、冷却剤入口８でのオイル温度、又は冷却器１０及び内部接続チャネル４１、４３の一方を通るオイル流れの実際的に同一の混合温度とすることができる。
【００８７】
この選択は、第１の自動温度調節遮断弁２５のチャンバ１９を作動停止キャップ３８で閉鎖することによってこの第１の自動温度調節遮断弁２５を作動停止することによって実施される。作動キャップ３７は、図４に示すように、第２の自動温度調節遮断弁２６のチャンバ２０を遮断することによって第２の自動温度調節遮断弁２６を作動させるのに使用される。
【００８８】
この第２の自動温度調節遮断弁の臨界温度、すなわち、ワックス要素が最大膨張に到達する温度は、圧縮機施設がエネルギ効率が最も高く作動するように選択され、例えば、５０℃である。
【００８９】
チャンバ１９内の作動停止キャップ３８の配置は、この作動停止キャップ３８がチャンバ２０に設けられた時に第２の自動温度調節遮断弁２６及び構成要素に対して上述したように、第１の自動温度調節遮断弁２５に対して類似の結果を有する。
【００９０】
圧縮機デバイス１を使用する時に、冷却剤は、加熱されることになる。入口チャネル内の冷却剤は、流れる時に第１の自動温度調節遮断弁２５を通過することになり、接続チャネル４１は、この自動温度調節遮断弁２５が作動停止された後なので閉鎖位置にある。
【００９１】
出口チャネルにおいて第２の自動温度調節遮断弁２６の臨界混合温度、例えば、５０℃に到達する前に、第２のセンサ要素３４は、膨張状態ではないか又は僅かに膨張状態であるにすぎず、従って、プランジャ２８は、開放位置にあり、通路３０がチャネル部分２３及び２４を互いにリンクし、これらのチャネル部分２３及び２４と共に接続チャネル４３を形成する。
【００９２】
冷却剤は、冷却器１０において、従って、外部接続チャネル４２及び接続チャネル４３の両方において流れ抵抗を受けるので、この冷却剤は、部分的に冷却器１０を通じて及び部分的に接続チャネル４３を通じて入口チャネル１５から出口チャネル１６へ、及びそこから液体管７を通じて冷却剤入口８まで流れることになる。十分に設計されたシステムでは、冷却管及び冷却戻り管１１及び１２及び冷却器１０を通る流れ抵抗は、接続チャネル４３を通るよりも高く、従って、冷却剤は、主として接続チャネル４３を通じて流れることに注意しなければならない。この最終ルートは、図４に矢印Ｃに示されている。接続チャネル４３の出口を含むチャネル部分２４は、第２のセンサ要素３４から上流にある。冷却戻り管１２は、第２のセンサ要素３４から上流にある。
【００９３】
臨界温度を超えた時に、第２のセンサ要素３４は、力が反対側で掛けられる表面としての端部停止部３９で閉状態の端部位置にプランジャ２８を押し進めるように、すなわち、プランジャ２８がチャネル部分２３及び２４間の遮断部を形成するように膨張状態である。従って、接続チャネル４３は閉鎖される。
【００９４】
この結果として、冷却剤は、上述の外部接続チャネル４２を通って入口チャネル１５から出口チャネル１６に流れる。出口チャネル１６から、冷却剤は、液体管７を通じて冷却剤入口８に流れる。このルートは、図５に矢印Ｄに示されている。
【００９５】
冷却剤は、冷却器１０に沿って流れたので、それは冷却されている。実際には、平衡が生じ、そこではプランジャ２８は、その２つの端部の間に存在し、通路３０は、チャネル部分２３及び２４を互いにリンクするが、同じく冷却剤が部分的に接続チャネル４３を通じてかつ部分的に外部接続チャネル４２を通じて入口チャネル１５から出口チャネル１６に流れるように様々な制限を形成し、従って、配分は、プランジャ２８の位置により決定され、従って、部分的に冷却器１０を通じて及び部分的に接続チャネル４３を通じて流れた冷却剤混合物の温度は、臨界温度に設定されることになる。
【００９６】
この実施形態において、接続チャネル４１及び４３は、冷却器１０のバイパスのための２つの選択肢を形成する。
【００９７】
任意的に、１つ又はそれよりも多くのオイルフィルタをサーモスタットブロック９に一体化することができる。
【００９８】
誤差は、２つの異なるキャップ３７及び３８を使用することによって回避される。
【００９９】
図示の例では、制御手段は、キャップ３７及び３８を設けることによって選択される。この選択は、図６に示すように、自動的に行うことができる。
【０１００】
２本の制御ライン４５を通じて２つの電磁弁４６に、すなわち、各自動温度調節遮断弁２５及び２６上に１つの電磁弁に接続されたデータ処理ユニット４４がここでは設けられる。キャップ３７及び３８の代わりに、それぞれ、チャンバ１９又は２０の縦方向に移動することができる作動要素４７が設けられる。弁４６の各々は、圧縮空気管４８が当該のチャンバ１９又は２０に接続された第１の位置と、このチャンバ１９又は２０が大気に接続された位置との間で切り換えることができる。
【０１０１】
データ処理ユニットには、圧縮機デバイス１の作動圧力、すなわち、気体／冷却剤分離タンク５内の圧縮気体の圧力、圧縮機要素２により引き込まれる気体の温度、及びこれに加えて但し必然的ではなくこの吸気の湿度をそれぞれ決定する測定計器への接続部４９、５０、及びこれに加えて但し必然的ではなく５１が装備される。
【０１０２】
これの作動は、簡単であり、かつ以下の通りである。データ処理ユニット４４は、作動される自動温度調節遮断弁２５又は２６に関して判断が為される判断アルゴリズムを通じて、それが受信した測定データを処理する。
【０１０３】
これに基づいて、弁４６の一方は、圧縮空気が付随の作動要素４７をプランジャ２７又は２８に押し当てることによって付随の遮断弁２５及び２６を作動停止する位置に置かれる。他方の弁４６は、チャンバ１９又は２０が大気との開放接続を有し、それによって作動要素４７が、このチャンバ１９又は２０内で自由に移動することができ、かつ付随する自動温度調節遮断弁２５又は２６が作動されるような位置に置かれる。
【０１０４】
オイル注入点も、負荷が変わった場合に一時的にバイパスを開放するために、ＢＥ  １．０１８．０７５から公知のようにサーモスタットブロック９に、及び／又はＢＥ  １．０１６．８１４から公知のように施設に一体化することができる。後者の場合では、入口チャネル１５と出口チャネル１６間のサーモスタットブロック９に、補助接続チャネルをそれによって一体化することができる。
【０１０５】
本発明は、一例として説明して図面に示した実施形態に決して限定されず、本発明による圧縮機デバイスは、本発明の範囲から逸脱することなく全ての種類の変形に実現することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
２  圧縮機要素
５  気体／冷却剤分離タンク
６  圧縮気体タップオフ点
９  サーモスタットブロック
２６  自動温度調節遮断弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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