(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体と、吸込空気を圧縮する前記圧縮機本体の圧縮室と、該圧縮室に潤滑油を供給する給油口と、前記圧縮室から吐出された圧縮空気と潤滑油を分離する油分離器と、前記給油口に供給する潤滑油の温度を調節する油温度調節手段と、前記吸込空気の温度を検知する吸込空気温度検知手段と、前記吸込空気の湿度を検知する吸込空気湿度検知手段と、前記吸込空気温度検知手段と前記吸込空気湿度検知手段の検知情報に基づいて前記油温度調節手段を制御する制御手段とを備え、前記油温度調節手段は、前記圧縮機本体を含むことを特徴とする空気圧縮機。
【請求項２】
前記吸込空気温度検知手段により検知される吸込空気の温度が略一定で、前記吸込空気湿度検知手段により検知される吸込空気の湿度が上昇した場合に、前記給油口に供給する潤滑油の温度が上昇するように前記油温度調節手段を制御することを特徴とする、請求項１に記載の空気圧縮機。
【請求項３】
潤滑油を冷却する油冷却用熱交換器と、該油冷却用熱交換器に通風する送風機と、を備え、
前記油温度調節手段は、前記送風機を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の空気圧縮機。
【請求項４】
前記油分離器の下流側で、前記油冷却用熱交換器に向かう流路と、前記油冷却用熱交換器をバイパスした後に前記流路と合流するバイパス流路と、を備え、
該バイパス流路に潤滑油の流量を制御する油流量制御弁を備えたことを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の空気圧縮機。
【請求項５】
前記給油口に供給する潤滑油の温度を検知する油温度検知手段を備え、該油温度検知手段により検知される潤滑油温度と、前記吸込空気温度検知手段により検知される吸込空気温度と前記吸込空気湿度検知手段により検知される吸込空気湿度とから目標温度を算出し、前記潤滑油温度と前記目標温度との差異を縮小するように、前記油温度調節手段を制御することを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の空気圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
油冷式空気圧縮機の従来技術には、例えば特開２０１４−８８８７６号公報（特許文献１）がある。特許文献１の要約欄には、「圧縮機要素部の圧縮室に注入弁から液体が注入される液体注入式圧縮機要素部の冷却方法であって、この圧縮機要素部の圧縮室に注入される液体の量を、他の可能な調整装置に関係なく、特定の制御パラメータに応じて制御するステップを含むことを特徴とする方法」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−８８８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、圧縮室内の空気は、圧縮作用により圧力が上昇し、それに伴って温度が上昇するだけでなく、空気中の水分が凝縮する温度である露点温度も上昇する。このため、露点温度以下の潤滑油を圧縮室に供給すると、圧縮空気中の水分が凝縮し、潤滑油の信頼性を低下させる原因になる。【０００５】
特許文献１に開示の空気圧縮機では、圧縮空気出口温度を低温に保つことはできるものの、圧縮室に供給する油温に対する配慮がなされていないために、圧縮室内における水分の凝縮に起因する錆の発生、油膜破断、潤滑油の酸化劣化等によって、例えば圧縮機の軸受の信頼性上の問題が生じることがあった。【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、圧縮空気中の水分の凝縮に配慮することにより信頼性の高い空気圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、圧縮機本体と、吸込空気を圧縮する前記圧縮機本体の圧縮室と、該圧縮室に潤滑油を供給する給油口と、前記圧縮室から吐出された圧縮空気と潤滑油を分離する油分離器と、前記給油口に供給する潤滑油の温度を調節する油温度調節手段と、前記吸込空気の温度を検知する吸込空気温度検知手段と、前記吸込空気の湿度を検知する吸込空気湿度検知手段と、前記吸込空気温度検知手段と前記吸込空気湿度検知手段の検知情報に基づいて前記油温度調節手段を制御する制御手段とを備え、前記油温度調節手段は、前記圧縮機本体を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、吸引空気の温湿度に基づいて空気圧縮機を運転するので、圧縮空気中の水分の凝縮を抑制または低減でき、信頼性の高い空気圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る空気圧縮機の構成を表す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る空気圧縮機の制御を表すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る空気圧縮機の運転モードを表す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る空気圧縮機の制御状態を表すタイムチャートである。
【図５】圧縮空気の露点温度と圧力の関係を表す図である。
【図６】本発明の第二の実施形態に係る空気圧縮機の構成を表す図である。
【図７】本発明の第二の実施形態に係る空気圧縮機の制御を表すフローチャートである。
【図８】本発明の第三の実施形態に係る空気圧縮機の構成を表す図である。
【図９】本発明の第三の実施形態に係る空気圧縮機の制御を表すフローチャートである。
【図１０】本発明の第四の実施形態例に係る空気圧縮機の構成を表す図である。
【図１１】本発明の第四の実施形態例に係る空気圧縮機の潤滑油温度制御を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施形態例について適宜図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明に係る第一の実施形態例について図１〜図５を参照しながら説明する。
図１は本実施形態例の空気圧縮機の構成図である。図１に示す通り空気圧縮機１は、圧縮機本体１０、油分を分離する油分離器２０、吐出空気を冷却する吐出空気冷却用熱交換器２１、潤滑油を冷却する油冷却用熱交換器２２、吐出空気冷却用熱交換器２１と油冷却用熱交換器２２に通風する回転数可変の送風機２３を備えている。【００１２】
空気圧縮機１は、圧縮機本体１０の圧縮室１０ａ内に大気を吸引して圧縮し、高温高圧空気（例えば、８０℃、０．８ＭＰａ程度）を生成する。圧縮機本体１０は、回転数可変のモータ１０ｂと、モータ１０ｂの動力を伝達する軸の軸受部１０ｃを備えている。軸受部１０ｃには軸受部給油口１０ｄが、圧縮室１０ａには圧縮室給油口１０ｅがそれぞれ備えられており、潤滑油が供給される。圧縮空気は潤滑油とともに吐出され、吐出流路２４（図１中に太い実線で示す流路）を介して油分離器２０に至り、空気と油に分離される。なお、空気と油は必ずしも完全に分離されている必要はなく、空気に所定値以下の油が混ざっていても良い。油分が分離された空気は、空気流路２５（図１中に細い実線で示す流路）に入り、吐出空気冷却用熱交換器２１に至る。圧縮空気は、吐出空気冷却用熱交換器２１において、送風機２３の駆動により形成される気流５０（図１中に矢印で示す気流）によって大気と熱交換して使用温度域まで冷却され、空気圧縮機１の機外へ送られる。【００１３】
一方、油分離器２０で分離された潤滑油（本実施例では、一般的な圧縮機用の油を用いる）は、油流路２６（図１中に一点鎖線で示す流路）に入り、油冷却用熱交換器２２に至る。潤滑油は、油冷却用熱交換器２２において、送風機２３の駆動により形成される気流によって大気と熱交換して冷却された後に、軸受部給油口１０ｄ、圧縮室給油口１０ｅから軸受部１０ｃと圧縮室１０ａに給油される。
【００１４】
本実施形態例の空気圧縮機１は、吸込空気の温度（Ｔ１）を検知する吸込空気温度センサ３１、吸込空気の湿度（Ｈ１）を検知する吸込空気湿度センサ３２を備えており、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、インターフェース回路等を搭載した図示しない制御基板（制御手段）と接続されている。圧縮機本体１０のモータ１０ｂのＯＮ／ＯＦＦや回転速度制御、送風機２３のＯＮ／ＯＦＦや回転速度制御はＲＯＭに予め搭載されたプログラムにより制御手段から行われる。【００１５】
図２は本実施形態例の空気圧縮機の潤滑油温度制御を表すフローチャートである。このフローチャートは、空気圧縮機１全体の動作を制御するメインプログラム（不図示）のサブルーチンとして実行されるものである。【００１６】
本実施形態例の空気圧縮機１では、図２に示す制御フローにより圧縮室給油口１０eに供給する潤滑油の温度が制御される。具体的には、まず吸込空気温度Ｔ１と、吸込空気湿度Ｈ１を検知し（ステップＳ１０１）、続いて検知した吸込空気温度Ｔ１と、吸込空気湿度Ｈ１に基づいて運転モード（後述）が選定される（ステップＳ１０２）。次に現在の運転モードと選定された運転モードが一致しているか否かが判定される（ステップＳ１０３）。運転モードが一致している場合（Ｙｅｓ）、潤滑油温度制御処理を終了しメインプログラムに戻る。一方、運転モードが一致していない場合（Ｎｏ）、ステップＳ１０２で選定された運転モードにモードが変更され、潤滑油温度制御処理を終了しメインプログラムに戻る。【００１７】
図３は本実施形態例の空気圧縮機の運転モードを表す図である。図３に示す通り、本実施形態例の空気圧縮機１は、吸込空気温度Ｔ１と吸込空気湿度Ｈ１に基づいて運転モードが選定される。吸込空気温度Ｔ１、吸込空気湿度Ｈ１がそれぞれ高温、高湿の場合は、圧縮機本体１０を低速、送風機２３を低速で駆動する「モード１」が選定される。吸込空気温度Ｔ１と吸込空気湿度Ｈ１がそれぞれ低温、高湿の場合は、圧縮機本体１０を高速、送風機２３を低速で駆動する「モード２」が選定される。また、吸込空気温度Ｔ１によらず吸込空気湿度Ｈ１が低湿の場合は圧縮機本体１０を高速、送風機２３を高速で駆動する「モード３」が選定される。
【００１８】
なお、本実施形態例の空気圧縮機１においては、吸込空気温度Ｔ１が３０℃以上を高温、３０℃未満を低温、吸込空気湿度Ｈ１が相対湿度８０％以上を高湿、相対湿度８０％未満を低湿としている。また、圧縮機本体１０（モータ１０ｂ）は高速時６０００ｍｉｎ−１、低速時４０００ｍｉｎ−１、送風機２３は高速時２０００ｍｉｎ−１、低速時１０００ｍｉｎ−１で駆動される。なお、吸込空気の温度として３０℃、湿度として８０％を基準としたのは、実使用環境を考慮して設定した一例であり、必ずしもこれに限定されるものではない。【００１９】
図４は本実施形態例の空気圧縮機の制御状態を表すタイムチャートである。図４に示す通り、時間ｔ１以前においては、吸込空気温度Ｔ１が閾値Ｔｔｈ（本実施形態例の空気圧縮機１ではＴｔｈ＝３０℃）より高い高温の状態、吸込空気湿度Ｈ１が閾値Ｈｔｈ（本実施形態例の空気圧縮機１ではＨｔｈ＝８０％（相対湿度））より低い低湿の状態となっているので、運転は「モード３」が選定され、潤滑油温度は低い温度で保たれている。時間ｔ１において、吸込空気温度Ｔ１は高温状態で維持されているが、湿度がＨｔｈに達しているので、吸込空気温度Ｔ１が高温、吸込空気湿度Ｈ１が高湿状態における運転モード「モード２」が選定され（図２のステップＳ１０２）、「モード２」による運転に切り替わる（ステップ１０３、ステップ１０４）。「モード２」による運転に切り替わったことにより図４上段に示すように、油冷却用熱交換器２２における熱交換量が低下するので潤滑油温度が上昇する。【００２０】
圧縮機本体１０に給油された潤滑油は、圧縮機本体１０における圧縮機構の摩擦熱や、圧縮により温度が上昇する空気からの熱で加熱されることで、温度が上昇して吐出される。潤滑油の温度上昇の度合いは圧縮機本体１０の回転速度（回転数）に依存し、給油状態が同等であれば高速（高回転）であるほど温度上昇が大きくなる。一方、圧縮機本体１０で温度が上昇した潤滑油は、油分離器２０で分離された後に、油冷却用熱交換器２２で冷却されるが、この冷却の度合いは、送風機２３の回転速度（回転数）、換言すると送風量に依存し、高速（高回転）であるほど冷却（温度の低下）が促進される。すなわち、圧縮室１０ａから圧縮機本体１０に給油される潤滑油の温度は、圧縮機本体（第一の油温度調節手段）１０と、油冷却用熱交換器２２に送風する送風機（第二の油温度調節手段）２３により制御される。なお、送風機２３を一定速とした場合、圧縮機本体１０への導入空気量を弁等で制御することで、送風量を調整する構成であっても良い。
【００２１】
図５は、吸込空気（ここでは大気圧下で３０℃の空気）が断熱圧縮された場合の温度変化と、露点温度の変化を示す図である。図５中に破線で示すように、大気圧下（０．１ＭＰａ）で３０℃の空気を０．８ＭＰａまで断熱圧縮すると温度は約２７５℃まで上昇する。このとき、露点温度も同時に上昇する。例えば、図５中に示すように、大気圧下で３０℃、相対湿度５０％の空気は、露点温度が約１８℃から約５７℃に上昇し、３０℃、相対湿度９５％の空気は、露点温度が約２９℃から約７１℃に上昇する。このように吸込空気の温度が同じであっても湿度が高いほど圧縮過程における露点も高くなるため、圧縮室１０ａに露点温度以下の潤滑油を供給すると、圧縮空気中の水分が凝縮し、錆の発生、油膜破断、潤滑油の酸化劣化等の信頼性低下の要因になる。【００２２】
したがって本実施形態例の空気圧縮機１では、吸込空気温度Ｔ１と吸込空気湿度Ｈ１を検知して、その検知情報に基づいて油温調節手段（本実施例では圧縮機本体１０の回転数と送風機２３の送風量）を制御するようにしている。これにより、圧縮空気中における水分の凝縮による信頼性低下が起こりやすい状態を見極めて、油温調節手段を制御することができるため、錆の発生、油膜破断、潤滑油の酸化劣化等が起こり難い信頼性が高い空気圧縮機を提供できる。
【００２３】
本実施形態例の空気圧縮機１では、圧縮機本体（第一の油温度調節手段）１０と、油冷却用熱交換器２２に通風する送風機（第二の油温度調節手段）２３と、の二つの油温調節手段を備えている。これにより、よりきめ細かい制御が実現でき、錆の発生、油膜破断、潤滑油の酸化劣化等が起こり難い信頼性が高い空気圧縮機を提供できる。【００２４】
また、本実施形態例の空気圧縮機１では、吸込空気温度Ｔ１がほぼ一定の場合、吸込空気湿度Ｈ１の上昇に伴って、 潤滑油の温度が上昇するように油温調節手段（圧縮機本体１０の回転速度と送風機２３の回転速度）を制御する（モード３からモード１、または、モード３からモード２に運転モードを切り替える）。これにより、圧縮空気中における水分の凝縮に起因する錆の発生、油膜破断、潤滑油の酸化劣化等が起こり難い信頼性が高い空気圧縮機としている。
【００２５】
また、本実施形態例の空気圧縮機１では、吸込空気湿度（相対湿度）Ｈ１がほぼ一定の場合、吸込空気温度Ｔ１の上昇に伴って、潤滑油の温度が上昇するように油温調節手段（圧縮機本体１０の回転速度と送風機２３の回転速度）を制御する（モード２からモード１に運転モードを切り替える）。これにより、圧縮空気中における水分の凝縮に起因する錆の発生、油膜破断、潤滑油の酸化劣化等が起こり難い信頼性が高い空気圧縮機となる。
【実施例２】
【００２６】
以下、本発明に係る第二の実施形態例について図６及び図７を参照しながら説明する。第一の実施形態例と同一機能部品については、同一符号を付すことで重複説明を省略する。【００２７】
図６は、第二の実施形態例の空気圧縮機の構成を表す図である。図６に示す通り、本実施形態例の空気圧縮機１は、油冷却用熱交換器２２から圧縮室給油口１０ｅに至る経路に油温度センサ３４を備えている。また、吐出空気冷却用熱交換器２１への通風用の回転数可変の送風機２３ａと、油冷却用熱交換器２２に通風する回転数可変の送風機２３ｂ（油温調節手段）をそれぞれ備えており、それぞれ独立に制御できるようにしている。吐出空気冷却用熱交換器２１には送風機２３ａの駆動により気流５０ａ（図６中の右から上に向かう矢印で示す気流）が形成され、油冷却用熱交換器２２には送風機２３ｂの駆動により気流５０ｂ（図６中の右から下に向かう矢印で示す気流）が形成される。【００２８】
図７は、第二の実施形態例の空気圧縮機の潤滑油温度制御を表すフローチャートである。このフローチャートは、空気圧縮機１全体の動作を制御するメインプログラム（不図示）のサブルーチンとして実行されるものである。【００２９】
本実施形態例の空気圧縮機１は、図７に示す制御フローにより圧縮室給油口１０ｅに供給する潤滑油の温度を制御する。図７に示す通り、本実施形態例の空気圧縮機１は、吸込空気温度Ｔ１と、吸込空気湿度Ｈ１を検知し（ステップＳ２０１）、その検知情報に基づいて、潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌを算出する（ステップＳ２０２）。なお、本実施形態例の空気圧縮機１では、圧縮室給油口１０ｅが設置される位置の圧力における露点温度（Ｔｓａｔ）を算出（推定）して潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌとする。例えば、Ｔｇｏａｌ＝Ｔｓａｔ＋ΔＴとして、安全定数（ΔＴ）を加えて潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌを算出する。【００３０】
次に潤滑油温度Ｔ３と目標温度Ｔｇｏａｌの差が５℃より小さいか否かが判定される（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３が成立している場合（Ｙｅｓ）、続いて潤滑油温度Ｔ３と目標温度Ｔｇｏａｌの差が２℃より大きいか否かが判定される（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４が成立している場合（Ｙｅｓ）は潤滑油温度制御処理を終了しメインプログラムに戻る。なお、ステップＳ２０３の５℃、ステップＳ２０４の２℃の基準温度は一例であって、特にこれに限定するものではない。【００３１】
ステップＳ２０３が成立していない場合（Ｎｏ）は、続いて送風機２３ｂの回転数が上限回転数に到達しているか否かが判定される（ステップＳ２５０）。ちなみに、本実施形態例の空気圧縮機１では、送風機２３ｂの上限回転数は３０００ｍｉｎ−１である。ステップＳ２５０で送風機２３ｂの回転数が上限に達していると判定された場合（Ｙｅｓ）、続いて、圧縮機本体１０（モータ１０ｂ）の回転数が下限回転数に到達しているか否かが判定される（ステップＳ２５１）。ちなみに、本実施形態例の空気圧縮機１では、圧縮機本体１０の下限回転数は２０００ｍｉｎ−１である。ステップＳ２５１で圧縮機本体１０の回転数が下限回転数に到達していると判定された場合（Ｙｅｓ）、空気圧縮機１は運転を停止（圧縮機本体１０、送風機２３ａ、２３ｂを停止）して（ステップＳ２５２）、潤滑油温度制御処理を終了しメインプログラムに戻る。この場合、外気温度が高温であること等が想定されるので、異常の報知等を行う。なお、上述の送風機２３ｂの上限回転数３０００ｍｉｎ−１、圧縮機本体１０（モータ１０ｂ）の下限回転数２０００ｍｉｎ−１は一例であって、特にこれに限定するものではない。【００３２】
ステップＳ２５１で圧縮機本体１０の回転数が下限回転数に到達していないと判定された場合（Ｎｏ）、圧縮機本体１０の回転数が低減され（ステップＳ２５３）、ステップＳ２０３に戻る。ステップＳ２５０で送風機２３ｂの回転数が上限に達していないと判定された場合（Ｎｏ）、送風機２３ｂの回転数が増加され（ステップＳ２５４）、ステップＳ２０３に戻る。【００３３】
ステップＳ２０４が成立していない場合（Ｎｏ）、続いて送風機２３ｂが停止しているか否かが判定される（ステップＳ２６０）。ステップＳ２６０が成立している場合（Ｙｅｓ）、潤滑油温度制御処理を終了しメインプログラムに戻る。ステップＳ２６０が成立していない場合（Ｎｏ）、送風機２３ｂの回転数が低減され（ステップＳ２６１）、ステップＳ２０４に戻る。ちなみに、本実施形態例の空気圧縮機１では、送風機２３ｂの下限回転数は５００ｍｉｎ−１であり、ステップＳ２６０において５００ｍｉｎ−１であった場合には、ステップＳ２６１で送風機２３ｂは停止する。なお、送風機２３ｂの下限回転数５００ｍｉｎ−１は一例であり、これに限定されるものではない。【００３４】
なお、本実施形態例の空気圧縮機１ではステップＳ２５３、Ｓ２５４、Ｓ２６１における操作量は、潤滑油温度Ｔ３と目標温度Ｔｇｏａｌの偏差と、潤滑油温度Ｔ３と目標温度Ｔｇｏａｌの偏差の時間積分にあらかじめ定めた定数を乗ずることにより求める。【００３５】
以上のように、本実施形態例の空気圧縮機１は、吸込空気温度Ｔ１と吸込空気湿度Ｈ１とともに、潤滑油温度Ｔ３を検知して潤滑油の温度制御を行っている。これにより、よりきめ細かく潤滑油温度Ｔ３を制御できるようになるので、圧縮空気中における水分の凝縮に起因する錆の発生、油膜破断、潤滑油の酸化劣化等が起こり難い信頼性が高い空気圧縮機を提供することができる。【００３６】
本実施形態例の空気圧縮機１は、吐出空気冷却用熱交換器２１への通風用の送風機２３ａと、油冷却用熱交換器２２に通風する送風機２３ｂ（油温調節手段）をそれぞれ備えており、吐出空気冷却用熱交換器２１と油冷却用熱交換器２２への送風を独立に制御できるようにしている。これにより、吐出空気を所望の温度域に冷却するための温度制御と、潤滑油の温度制御を両立しやすくなるので、圧縮空気中における水分の凝縮に起因する錆の発生、油膜破断、潤滑油の酸化劣化等が起こり難い信頼性が高い空気圧縮機となる。【００３７】
本実施形態例の空気圧縮機１は、吸込空気温度Ｔ１と吸込空気湿度Ｈ１に基づいて潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌを算出するステップ（ステップＳ２０２）と、潤滑油温度Ｔ３と潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌを比較するステップ（ステップＳ２０３、Ｓ２０４）と、潤滑油温度Ｔ３と潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌの偏差を解消するように潤滑油温度制御手段を制御するステップ（ステップＳ２５２、Ｓ２５３、Ｓ２５４、Ｓ２６１）を備えている。これにより、吸込空気温度Ｔ１と吸込空気湿度Ｈ１が変化した場合に、よりきめ細かく潤滑油温度Ｔ３を追従させることができ、圧縮空気中における水分の凝縮に起因する錆の発生、油膜破断、潤滑油の酸化劣化等が起こり難い信頼性が高い空気圧縮機となる。【００３８】
本実施形態例の空気圧縮機１は、潤滑油温度Ｔ３が潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌに対して所定値以上高い場合に（ステップＳ２０３）、送風機２３ｂの回転数を上げる（ステップＳ２５４）、あるいは、圧縮機本体１０の回転数を下げる（ステップＳ２５３）ように制御する。これにより潤滑油温度を低下させることができるので、水分の凝縮を抑制または低減して信頼性を確保しつつ、圧縮過程における空気の冷却を促進でき圧縮機の効率を高めることができる。【００３９】
本実施形態例の空気圧縮機１は、圧縮室給油口１０ｅが設置される位置の圧力における露点温度を潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌとしている。図５に示す通り圧縮過程で空気の露点温度は上昇するので、圧縮室給油口が設置さられる位置の圧力によって露点温度は異なる。そこで、本実施形態例の空気圧縮機１では、圧縮室給油口１０ｅが設置される位置における露点温度を算出（推定）し、潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌとすることで、より確実に水分の凝縮を抑制でき、錆の発生、油膜破断、潤滑油の酸化劣化等が起こり難い信頼性が高い空気圧縮機となる。
【実施例３】
【００４０】
以下、本発明に係る第三の実施形態例について図８及び図９を参照しながら説明する。第一及び第二の実施形態例と同一機能部品については、同一符号を付すことで重複説明を省略する。【００４１】
図８は、第三の実施形態例の空気圧縮機の構成を表す図である。図８に示す通り、本実施形態例の空気圧縮機１は、油分離器２０の下流側で、油冷却用熱交換器２２に向かう流路２６ａと、油冷却用熱交換器２２を流れないバイパス流路２６ｂに分岐している。流路２６ａに入った潤滑油は、油冷却用熱交換器２２で冷却された後に、バイパス流路２６ｂを流れる油冷却用熱交換器２２で冷却されていない潤滑油と合流する。バイパス流路２６ｂには潤滑油の流量を制御する油流量制御弁５１が備えられており、油流量制御弁５１の開度によって、バイパス流路２６ｂを流れる流量と、油冷却用熱交換器２２を流れる流量の比率が制御される。なお、油冷却用熱交換器２２と、吐出空気冷却用熱交換器２１には、送風機２３の駆動によって気流が形成される。なお、油流量制御弁５１以外にも、ポンプ等で潤滑油の流量を制御する構成であっても良い。【００４２】
以上の構成とすることで、油冷却用熱交換器２２における潤滑油の冷却量は、圧縮機本体（第一の油温度制御手段）１０、送風機（第二の油温度制御手段）２３の送風量によって制御されるとともに、油流量制御弁（第三の油温度制御手段）５１の開度によっても制御可能となる。油流量制御弁５１の開度が大きいと、バイパス流路２６ｂを流れる流量が増え、相対的に油冷却用熱交換器２２を流れる流量が少なくなることで熱交換量が減少し、合流後の潤滑油温度Ｔ３（油温度センサ３４での検出値）が上昇する。なお、本実施形態例の空気圧縮機１における流量制御弁５１は、ステッピングモータにより開度を自在に調節できるバタフライ弁である。なお、これ以外にも、油流量制御弁５１はニードル式弁、電磁弁等、流量を調整可能な構成であれば、あらゆる公知の弁を採用することができる。【００４３】
図９は、第三の実施形態例の空気圧縮機の潤滑油温度制御を表すフローチャートである。このフローチャートは、空気圧縮機１全体の動作を制御するメインプログラム（不図示）のサブルーチンとして実行されるものである。【００４４】
本実施形態例の空気圧縮機１は、図９に示す制御フローにより圧縮室給油口１０ｅに供給する潤滑油の温度を制御する。図９に示す通り、本実施形態例の空気圧縮機１は、吸込空気温度Ｔ１と、吸込空気湿度Ｈ１を検知し（ステップＳ３０１）、その検知情報に基づいて、潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌを算出する（ステップＳ３０２）。本実施形態例の空気圧縮機１では断熱圧縮を仮定した場合の圧縮機本体１０の吐出圧における露点温度を算出して潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌとする。次に潤滑油温度Ｔ３と目標温度Ｔｇｏａｌの差が５℃より小さいか否かが判定される（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０３が成立している場合（Ｙｅｓ）は、続いて潤滑油温度Ｔ３と目標温度Ｔｇｏａｌの差が２℃より大きいか否かが判定される（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４が成立している場合（Ｙｅｓ）は潤滑油温度制御処理を終了しメインプログラムに戻る。【００４５】
ステップＳ３０３が成立していない場合（Ｎｏ）は、続いて弁５１が全閉か否かが判定される（ステップＳ３５０）。ステップＳ３５０が成立している場合（Ｙｅｓ）、続いて、送風機２３の回転数が上限回転数に到達しているか否かが判定される（ステップＳ３５１）。ちなみに、本実施形態例の空気圧縮機１では、送風機２３の上限回転数は３０００ｍｉｎ−１である。ステップＳ３５１が成立している場合（Ｙｅｓ）、潤滑油温度制御処理を終了しメインプログラムに戻る。なお、送風機２３の送風量を制御すると、油冷却用熱交換器２２だけでなく吐出空気冷却用熱交換器２１の熱交換量、すなわち吐出空気温度にも影響が出ることがある。そこで、本実施例では、弁５１の開度を調整した後、送風機２３の送風量を調整している。
【００４６】
ステップＳ３５１で送風機２３の回転数が上限回転数に到達していないと判定された場合（Ｎｏ）、送風機２３の回転数が増加され（ステップＳ３５２）、ステップＳ３０３に戻る。ステップＳ３５０で弁５１が全閉ではないと判定された場合（Ｎｏ）、弁５１の開度が縮小され（ステップＳ３５３）、ステップＳ３０３に戻る。【００４７】
ステップＳ３０４が成立していない場合（Ｎｏ）、続いて弁５１が全開か否かが判定される（ステップＳ３６０）。ステップＳ３６０が成立している場合（Ｙｅｓ）、続いて、送風機２３の回転数が下限回転数に到達しているか否かが判定される（ステップＳ３６１）。ちなみに、本実施形態例の空気圧縮機１では、送風機２３の下限回転数は５００ｍｉｎ−１である。ステップＳ３６１が成立している場合（Ｙｅｓ）、潤滑油温度制御処理を終了しメインプログラムに戻る。【００４８】
ステップＳ３６１で送風機２３の回転数が下限回転数に到達していないと判定された場合（Ｎｏ）、送風機２３の回転数が低減され（ステップＳ３６２）、ステップＳ３０４に戻る。ステップＳ３６０で弁５１が全開ではないと判定された場合（Ｎｏ）、弁５１の開度が増加され（ステップＳ３６３）、ステップＳ３０４に戻る。【００４９】
なお、本実施形態例の空気圧縮機１ではステップＳ３５２、Ｓ３５３、Ｓ３６２、Ｓ３６３における操作量は、潤滑油温度Ｔ３と目標温度Ｔｇｏａｌの偏差と、潤滑油温度Ｔ３と目標温度Ｔｇｏａｌの偏差の時間積分にあらかじめ定めた定数を乗ずることにより求める。【００５０】
以上のように本実施形態例の空気圧縮機１では、油冷却用熱交換器２２を流れる油量を増減することで潤滑油温度Ｔ３を制御している。これにより、油冷却用熱交換器２２の熱交換能力を容易に調整でき、所望の潤滑油温度が得られやすくなるので、より確実に水分の凝縮を抑制でき、錆の発生、油膜破断、潤滑油の酸化劣化等が起こり難い信頼性が高い空気圧縮機となる。
【実施例４】
【００５１】
以下、本発明に係る第四の実施形態例について図１０及び図１１を参照しながら説明する。第一乃至第三の実施形態例と同一機能部品については、同一符号を付すことで重複説明を省略する。【００５２】
図１０は、第四の実施形態例の空気圧縮機の構成を表す図である。図１０に示す通り、本実施形態例の空気圧縮機１は、油分離器２０の下流側に油流量制御弁５１を備えている。油流量制御弁５１は、入口５１ａと出口５１ｂと５１ｃを備えた三方弁であり、出口５１ｂと出口５１ｃをともに開放状態（状態Ａ）、出口５１ｂを開放状態として、出口５１ｃを閉鎖状態（状態Ｂ）、出口５１ｂを閉鎖状態として、出口５１ｃを開放状態（状態Ｃ）、に制御可能な弁である。油流量制御弁５１の出口５１ｂと５１ｃは、それぞれ流路２６ａと流路２６ｂに接続され、流路２６ａと流路２６ｂは、油冷却用熱交換器２２の一部２２ａを流れる流路と残りの部分２２ｂを流れる流路にそれぞれ接続される。油冷却用熱交換器２２の一部２２ａの空気側の伝熱面積は油冷却用熱交換器２２の残りの部分２２ｂより大きくしてある。また、油冷却用熱交換器２２の一部２２ａと残りの部分２２ｂの出口は、それぞれ流路２６ｃと流路２６ｄに接続され、接続部２６ｅで合流する。
【００５３】
油流量制御弁５１が状態Ａに制御される場合、潤滑油は油冷却用熱交換器２２の一部２２ａと残りの部分２２ｂの両方を流れるので、油冷却用熱交換器２２の全体で空気と熱交換して温度が低下する。また、油流量制御弁５１が状態Ｂに制御される場合、潤滑油は油冷却用熱交換器２２の一部２２ａのみに流れる。さらに、油流量制御弁５１が状態Ｃに制御される場合、潤滑油は油冷却用熱交換器２２の残りの部分２２ｂのみに流れる。状態Ｂ及び状態Ｃでは、油冷却用熱交換器２２の全体で空気と熱交換する状態Ａより熱交換量が小さくなるため、潤滑油の温度低下は小さくなる。また、油冷却用熱交換器２２の一部２２ａの空気側の伝熱面積は、油冷却用熱交換器２２の残りの部分２２ｂより大きいので、状態Ｂの方が、状態Ｃより熱交換量が大きくなる（温度低下が大きくなる）。【００５４】
以上から、油流量制御弁５１の制御状態と熱交換量の大小関係は、状態Ａ＞状態Ｂ＞状態Ｃとなり、同等の送風条件下では、潤滑油温度Ｔ３は状態Ａが最も低く、状態Ｃが最も高くなる。【００５５】
図１１は、第四の実施形態例の空気圧縮機の潤滑油温度制御を表すフローチャートである。このフローチャートは、空気圧縮機１全体の動作を制御するメインプログラム（不図示）のサブルーチンとして実行されるものである。【００５６】
本実施形態例の空気圧縮機１は、図１１に示す制御フローにより、圧縮室給油口１０ｅに供給する潤滑油の温度を制御する。図１１に示す通り、本実施形態例の空気圧縮機１は、吸込空気温度Ｔ１と、吸込空気湿度Ｈ１を検知し（ステップＳ４０１）、その検知情報に基づいて、潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌを算出する（ステップＳ４０２）。本実施形態例の空気圧縮機１では、断熱圧縮を仮定した場合の圧縮機本体１０の吐出圧における露点温度を算出して潤滑油目標温度Ｔｇｏａｌとする。次に、潤滑油温度Ｔ３と目標温度Ｔｇｏａｌの差が５℃より小さいか否かが判定される（ステップＳ４０３）。ステップＳ４０３が成立している場合（Ｙｅｓ）は、続いて潤滑油温度Ｔ３と目標温度Ｔｇｏａｌの差が２℃より大きいか否かが判定される（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０４が成立している場合（Ｙｅｓ）は潤滑油温度制御処理を終了しメインプログラムに戻る。【００５７】
ステップＳ４０３が成立していない場合（Ｎｏ）は、続いて弁５１が状態Ａ（出口５１ｂ開放状態、出口５１ｃ開放状態）か否かが判定される（ステップＳ４５０）。ステップＳ４５０が成立している場合（Ｙｅｓ）、続いて、送風機２３の回転数が上限回転数に到達しているか否かが判定される（ステップＳ４５１）。ステップＳ４５１が成立している場合（Ｙｅｓ）、潤滑油温度制御処理を終了しメインプログラムに戻る。【００５８】
ステップＳ４５１で送風機２３の回転数が上限回転数に到達していないと判定された場合（Ｎｏ）、送風機２３の回転数が増加され（ステップＳ４５２）、ステップＳ４０３に戻る。ステップＳ４５０で弁５１が状態Ａではないと判定された場合（Ｎｏ）、続いて弁５１が状態Ｂ（出口５１ｂ開放状態、出口５１ｃ閉鎖状態）か否かが判定され（ステップＳ４５３）、ステップＳ４５３が成立している場合（Ｙｅｓ）、弁５１は状態Ａに制御され（ステップＳ４５４）、ステップＳ４０３に戻る。ステップＳ４５３が成立していない場合（Ｎｏ）、弁５１は状態Ｂに制御され（ステップＳ４５５）、ステップＳ４０３に戻る。【００５９】
ステップＳ４０４が成立していない場合（Ｎｏ）、続いて弁５１が状態Ｃ（出口５１ｂ閉鎖状態、出口５１ｃ開放状態）か否かが判定される（ステップＳ４６０）。ステップＳ４６０が成立している場合（Ｙｅｓ）、続いて、送風機２３の回転数が下限回転数に到達しているか否かが判定される（ステップＳ４６１）。ステップＳ４６１が成立している場合（Ｙｅｓ）、潤滑油温度制御処理を終了しメインプログラムに戻る。
【００６０】
ステップＳ４６１で送風機２３の回転数が下限回転数に到達していないと判定された場合（Ｎｏ）、送風機２３の回転数が低減され（ステップＳ４６２）、ステップＳ４０４に戻る。ステップＳ４６０で弁５１が状態Ｃではないと判定された場合（Ｎｏ）、続いて弁５１が状態Ｂか否かが判定され（ステップＳ４６３）、ステップＳ４６３が成立している場合（Ｙｅｓ）、弁５１は状態Ｃに制御され（ステップＳ４６４）、ステップＳ４０４に戻る。ステップＳ４６３が成立していない場合（Ｎｏ）、弁５１は状態Ｂに制御され（ステップＳ４６５）、ステップＳ４０４に戻る。
【００６１】
以上のように本実施形態例の空気圧縮機１では、油冷却用熱交換器２２内を流れる潤滑油の状態を制御することで潤滑油温度Ｔ３を制御している。これにより、油冷却用熱交換器２２の熱交換能力を容易に調整でき、所望の潤滑油温度が得られやすくなるので、より確実に水分の凝縮を抑制でき、錆の発生、油膜破断、潤滑油の酸化劣化等が起こり難い信頼性が高い空気圧縮機となる。【００６２】
なお、本実施形態例では油流量制御弁５１として２つの出口を開閉可能な三方弁を用いているが、複数の開閉弁を組み合わせて流量制御弁５１を構成したり、開度を多段階で切り替え可能な弁を用いてよりきめ細かく制御したりしても良い。【００６３】
以上で本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記した各実施形態例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、第一の実施形態例の空気圧縮機では、３つの運転モードを切り替えるように制御するが、複数の運転モード（少なくとも２つの運転モード）を吸込空気温度Ｔ１と吸込空気湿度Ｈ１に基づいて切り替える他の実施形態としてもよい。また、各実施形態例の温度センサや湿度センサは、その目的を満たすことができれば設置位置は変えてもよい。すなわち、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明したものであり、必ずしも説明した構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６４】
１      空気圧縮機
１０    圧縮機本体（第一の油温度調節手段）
１０ａ  圧縮室
１０ｂ  モータ
１０ｃ  軸受部
１０ｄ  軸受部給油口
１０ｅ、１０ｆ  圧縮室給油口
２０    油分離器
２１    吐出空気冷却用熱交換器
２２    油冷却用熱交換器
２３    送風機（第二の油温度調節手段）
３１    吸込空気温度センサ（吸込空気温度検知手段）
３２    吸込空気湿度センサ（吸込空気湿度検知手段）
３４    油温度センサ
５０    気流
５１    油流量制御弁（第三の油温度調節手段）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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