(57)【要約】【課題】圧縮機本体の回転数の如何にかかわらず、油分離手段の目詰まりの程度を適正に検知し、検知した油分離手段の目詰まりの程度を使用者に知らせる油冷式スクリュ圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機本体２を備え、この圧縮機本体２から吐出された油分を含む圧縮空気から油分を除去する油エレメント４１を内蔵する油分離回収器４を備えた油冷式スクリュ圧縮機に、入側圧力検出１３で検出した油分離回収器４に流入する油分を含む圧縮空気の検出圧力と、出側圧力検出センサ１４で検出した油分除去後の圧縮空気の検出圧力から差圧を演算すると共に、演算により得られた差圧と、圧縮機本体の回転数とから差圧の上限値に達する際の最高回転数を演算し、演算により得られた最高回転数値に基づく情報を油分離回収器４のメンテナンス情報として発信するコントローラ１１を設ける。【選択図】        図１
2004308606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに噛合する雌雄一対のスクリュロータがケーシングの圧縮空間内に収容された圧縮機本体を備え、この圧縮機本体から吐出された油分を含む圧縮空気を受入れ、受入れた油分を含む圧縮空気を通過させる際に油分を除去する油分離手段を備えると共に、この油分離手段の圧縮空気の通過前後の圧力を検出する入側圧力検出センサと出側圧力検出センサとを備えた油冷式スクリュ圧縮機において、前記入側圧力検出センサと前記出側圧力検出センサとの検出圧力から差圧を演算すると共に、演算により得られた差圧と、圧縮機本体の回転数とから差圧の上限値に達する際の最高回転数を演算し、演算により得られた最高回転数値に基づく情報を油分離手段のメンテナンス情報として機外に発信する演算・発信手段を設けたことを特徴とする油冷式スクリュ圧縮機。
【請求項２】
機外に発信される前記最高回転数値に基づく情報は、最高回転数そのものであることを特徴とする請求項１に記載の油冷式スクリュ圧縮機。
【請求項３】
機外に発信される前記最高回転数値に基づく情報は、最高回転数値と圧縮機本体の仕様上の最高回転数とを比較した比較結果であることを特徴とする請求項１に記載の油冷式スクリュ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油分離手段のメンテナンスを適切に行うことを可能ならしめるようにした油冷式スクリュ圧縮機の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油冷式スクリュ圧縮機としては、運転中を通じて運転状態を反映した運転状況値を検出センサで検出しながら、圧縮機本体のスクリュロータを駆動する駆動モータを制御するスクリュ圧縮機の運転方法において、前記検出センサで検出される運転状況値が、運転を緊急停止させるべき閾値よりも低レベルに設定した上限値に達すると、通常負荷モードから、前記圧縮機本体の運転負荷を減少させる負荷低減モードに移行させるようにしたものがある。
【０００３】
前記運転状況値としては、油分離回収器（油分離手段）内の油分を含む圧縮空気の圧力と油分離後の圧縮空気の圧力との差圧が用いられる。より具体的には、この差圧が「運転を緊急停止させるべき閾値」、例えば０．１ＭＰａよりも「低レベルに設定した上限値」、例えば０．０８ＭＰａに達すると、図示しない警報器から、ユーザに対して何らかのメンテナンスを要求する警報音が発せられる。
そして、通常負荷モードから負荷低減モードに移行して、圧縮機本体を駆動する駆動モータの運転負荷が低減される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−００３９８１号公報（第３−４頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例に係る油冷式スクリュ圧縮機では、「運転を緊急停止させるべき閾値」や「低レベルに設定した上限値」は、何れも予め設定された値である。
特に、０．１ＭＰａ等は、「油冷式スクリュ圧縮機を構成する各機器類の仕様や長年の経験から得られた値」であると記載されているだけであって、これ以外に各種閾値をどのようにして得て、設定するかについては記載されていない。
【０００６】
ところで、油分離エレメントの目詰まりが少なく、目詰まり状態が正常範囲内でも、圧縮機本体の回転数の上昇に伴って差圧が上昇（差圧は圧縮空気の流速の二乗と圧縮空気の密度の乗算値に比例し、圧縮空気の流速は圧縮機本体の回転数に比例する。）する。また、圧縮機本体の回転数が同じでも、油分離エレメントの目詰まりが進行すると、差圧が上昇する。つまり、差圧に対する各種閾値は、圧縮機本体の回転数の上昇に伴う差圧の上昇と、油分離エレメントの目詰まりに伴う差圧の上昇とを勘案して決定されるべきである。しかしながら、差圧に対する各種閾値は、これら両差圧の上昇を配慮して決定されていない。
【０００７】
また、圧縮機本体を負荷低減モードで運転するということは、この圧縮機本体に対する処置を容易にし、圧縮機本体の緊急停止を未然に防止する点において有効であって、極めて重要な事項である。しかしながら、圧縮機本体の負荷低減モード運転中においては、使用者が要望する圧力、量の圧縮空気が得られないという問題が生じる。
【０００８】
圧縮機本体を低回転数で運転していて、差圧の絶対値自体が低い場合でも、油分離エレメントの目詰まりが進行している場合には、油分離エレメントを通過する際の流速が遅くなるため目詰まりが正常範囲である場合に比較して差圧が増大することがある。このような状態で回転数が増加すると、差圧が大きくなるので圧縮機が過負荷になる。油冷式スクリュ圧縮機の使用者に対して、上記のような事態を如何に検知して知らせ、油分離エレメントを交換する等の処置をとらせるかということが重要であり、このような処置をとり得る油冷式スクリュ圧縮機の具現に対する強い要望がある。
【０００９】
従って、本発明は、圧縮機本体の回転数（低速回転、高速回転）の如何にかかわらず、油分離エレメント等の油分離手段の目詰まりの程度を適正に検知し、検知した油分離手段の目詰まりの程度を使用者に対して知らせることを可能ならしめる油冷式スクリュ圧縮機を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る油冷式スクリュ圧縮機が採用した手段の特徴とするところは、互いに噛合する雌雄一対のスクリュロータがケーシングの圧縮空間内に収容された圧縮機本体を備え、この圧縮機本体から吐出された油分を含む圧縮空気を受入れ、受入れた油分を含む圧縮空気を通過させる際に油分を除去する油分離手段を備えると共に、この油分離手段の圧縮空気の通過前後の圧力を検出する入側圧力検出センサと出側圧力検出センサとを備えた油冷式スクリュ圧縮機において、前記入側圧力検出センサと前記出側圧力検出センサとの検出圧力から差圧を演算すると共に、演算により得られた差圧と、圧縮機本体の回転数とから差圧の上限値に達する際の最高回転数を演算し、演算により得られた最高回転数値に基づく情報を油分離手段のメンテナンス情報として機外に発信する演算・発信手段を設けたところにある。
【００１１】
本発明の請求項２に係る油冷式スクリュ圧縮機が採用した手段の特徴とするところは、請求項１に記載の油冷式スクリュ圧縮機において、機外に発信される前記最高回転数値に基づく情報は、最高回転数そのものであるところにある。
【００１２】
本発明の請求項３に係る油冷式スクリュ圧縮機が採用した手段の特徴とするところは、請求項１に記載の油冷式スクリュ圧縮機において、機外に発信される前記最高回転数値に基づく情報は、最高回転数値と圧縮機本体の仕様上の最高回転数とを比較した比較結果であるところにある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態１に係る油冷式スクリュ圧縮機の構成を、添付図面を参照しながら説明する。図１は制御系統を含む油冷式スクリュ圧縮機の構成ブロック図であり、また図２は差圧と圧縮機本体の回転数との関係説明図である。
【００１４】
この油冷式スクリュ圧縮機（以下、圧縮機という。）は、吸込フィルタ１、空気入口２１を介して大気中の空気を吸込む圧縮機本体２を備えると共に、この圧縮機本体２の吐出口２２から吐出された圧縮空気を図示しない空気供給先側に供給する圧縮空気供給路３を備えている。この圧縮空気供給路３には、圧縮機本体２の吐出口２２から吐出された油分を含む圧縮空気から油分を除去し、油分が除去された圧縮空気を空気供給先側に送り出す一方、油分離エレメント４１を通過する際に圧縮空気から分離され、流下して下部の油溜まり部４２に溜められている油分を、油供給路５を介して圧縮機本体２に送り出す、油分離手段である油分離回収器４が介装されている。
【００１５】
前記油供給路５には、通過する油の温度に応じて自動的に開閉が調節される自動温度調節弁７、および油分離回収器４の油溜まり部４２から流入する油を冷却するオイルクーラ８が介装されている。つまり、油溜まり部４２から流出する油を自動温度調節弁７の開閉制御により必要に応じて、このオイルクーラ８に油を分流させて送り込むことにより、油分離回収器４の油溜まり部４２から圧縮機本体２に供給される油の温度が所定範囲内の温度に調整される。
【００１６】
前記油分離回収器４の油溜まり部４２から油供給路５を介して圧縮機本体２に送られた油分は、図示省略しているが、互いに噛合する雌雄一対のスクリュロータと、これらを収容するケーシングとの間に形成された圧縮空間、ロータ軸を支持する軸受部、およびロータ軸をシールする軸封部に供給されるように構成されている。前記圧縮機本体２の、図示しないスクリュロータは駆動モータ６により回転されるようになっている。この駆動モータ６の回転、つまり圧縮機本体２の運転は、演算・発信手段である、後述する機能を有するコントローラ１１と、このコントローラ１１から回転数指令が入力され、入力された回転数指令に基づいた回転数になるように前記駆動モータ６を回転させるインバータ１２とからなるモータ制御部１０で行われるように構成されている。
【００１７】
前記モータ制御部１０のコントローラ１１には、油分離回収器４の側壁に設けられ、この油分離回収器４内の圧縮空気の圧力を検出する入側圧力検出センサ１３、前記圧縮空気供給路３の油分離回収器４の空気供給先側に設けられ、油分離後の圧縮空気の圧力を検出する出側圧力検出センサ１４によって検出された圧縮空気の圧力の検出信号が入力されるように構成されている。そして、このコントローラ１１からディスプレイ１５に、油分離回収器４の後述するメンテナンス情報が入力されるように構成されている。
【００１８】
前記コントローラ１１は、入側圧力検出センサ１３で検出される圧力Ｐ１と出側圧力検出センサ１４で検出される圧力Ｐ２とから差圧ΔＰ（Ｐ１−Ｐ２）を演算すると共に、演算により得られた差圧ΔＰと、圧縮機本体２の回転数とから差圧の上限値ΔＰｔｈに達する際の最高回転数を演算し、演算により得られた最高回転数値Ｒｔｈを求める。そして、求めた最高回転数値Ｒｔｈを油分離回収器４のメンテナンス情報としてディスプレイ１５に発信するように構成されている。
さらに、コントローラ１１には、前記最高回転数値Ｒｔｈと圧縮機本体２の仕様上の最高回転数Ｒｍａｘとの大小を比較し、比較結果を油分離回収器４の油分離エレメント４１の交換の要否に係るメンテナンス情報としてディスプレイ１５に発信する機能が付加されている。
【００１９】
いま、ここで、圧縮機本体２の吐出口２２から吐出される圧縮空気の密度がρであり、油分離エレメント４１を通過する際の圧縮空気の流速がｖであり、圧縮機本体２の回転数がＲであり、圧縮機本体２の現在の回転数がＲ０であり、そして現在の差圧がΔＰ０であるとする。差圧ΔＰは、圧縮空気の流速ｖの二乗に比例し、そして圧縮機本体２から吐出される圧縮空気の圧力が一定であるとすると、圧縮空気の流速ｖは圧縮機本体２の回転数Ｒに比例する。
【００２０】
即ち、ρ、ΔＰ、ｖ２、Ｒの関係をそれぞれ式で表すと、下記の▲１▼式と、▲２▼式のとおりとなる。
ΔＰ∝ρｖ２‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥▲１▼
ｖ∝Ｒ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥▲２▼
上記▲１▼および▲２▼式から、ΔＰ∝Ｒ２となり、ΔＰｔｈ／ΔＰ０＝Ｒｔｈ２／Ｒ０２となるから、これをＲｔｈについて求めると、下記▲３▼式を得ることができる。
Ｒｔｈ＝Ｒ０×（ΔＰｔｈ／ΔＰ０）１／２‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥▲３▼
上記▲３▼式を、差圧ΔＰを縦軸にとり、回転数Ｒを横軸にとって示すと、図２のとおりとなる。なお、図２中において一点鎖線で示す縦線は、圧縮機本体２の仕様上の最高回転数Ｒｍａｘの位置を示している。
【００２１】
以下、本実施の形態１に係る圧縮機の作用態様を説明する。即ち、コントローラ１１は、演算により求めた最高回転数値Ｒｔｈを油分離回収器４のメンテナンス情報としてディスプレイ１５に発信する。そして、この最高回転数値Ｒｔｈと圧縮機本体２の仕様上の最高回転数Ｒｍａｘとの大小を比較し、それらの比較結果が、Ｒｔｈ＞Ｒｍａｘである場合に油分離エレメント４１の目詰まりは正常範囲であると判断し、油分離エレメント４１の目詰まりは正常範囲であるというメンテナンス情報をディスプレイ１５に発信する。
【００２２】
最高回転数値Ｒｔｈと圧縮機本体２の仕様上の最高回転数Ｒｍａｘとの大小の比較結果が、Ｒｔｈ≦Ｒｍａｘである場合に油分離エレメント４１の目詰まりは要注意範囲であると判断し、油分離エレメント４１の目詰まりは要注意範囲であるという情報をディスプレイ１５に発信する。なお、このディスプレイ１５は、コントローラ１１から油分離エレメント４１の目詰まりは要注意範囲であるというメンテナンス情報を受信すると警報を発するようになっている。また、Ｒｍａｘ時の差圧ΔＰｍａｘは、ΔＰｍａｘ＝ΔＰ０×（Ｒｍａｘ２／Ｒ０２）から決まる。
【００２３】
従って、本実施の形態１に係る圧縮機によれば、油分離エレメント４１の目詰まりの程度は、従来例に係る圧縮機の場合と異なり、圧縮機本体２の回転数の上昇に伴う差圧の上昇と、油分離エレメントの目詰まりに伴う差圧の上昇とを勘案して決定され、そして使用者はディスプレイ１５により、油分離エレメント４１の適正な交換時期を知ることができる。そのため、油分離エレメント４１を適正時期に交換することができ、圧縮機本体２が負荷低減モードで運転されるようなことがないから、使用者が要望する圧力、量の圧縮空気が得られないというような問題が生じるようなこともない。
【００２４】
ところで、本実施の形態１においては、上記のとおり、ディスプレイ１５に対して最高回転数値Ｒｔｈと、最高回転数値Ｒｔｈと圧縮機本体２の仕様上の最高回転数Ｒｍａｘとの比較結果とを共に発信する構成である場合を例として説明した。
しかしながら、使用者は圧縮機本体２の仕様上の最高回転数Ｒｍａｘを予め知っていて、最高回転数値Ｒｔｈから油分離エレメント４１の目詰まり状況を判断することができるから、ディスプレイ１５に対して、最高回転数値Ｒｔｈのみを発信する構成であってもよい。但し、最高回転数値Ｒｔｈと、最高回転数値Ｒｔｈと圧縮機本体２の仕様上の最高回転数Ｒｍａｘとの比較結果とを共に発信する構成にすると、判断ミスがなくなるという利点がある。
【００２５】
また、本実施の形態１においては、上記のとおり、ディスプレイ１５は、コントローラ１１から油分離エレメント４１の目詰まりは要注意範囲であるというメンテナンス情報を受信すると警報を発するようになっている。しかしながら、遠隔監視装置を設け、コントローラ１１から刻々送られてくる情報を蓄積して油分離エレメント４１の目詰まり傾向を管理する構成にすることができる。これにより、演算により求められた上限回転数値が妥当であるか否かを判断することができ、そして判断に基づいてコントローラ１１に対して、適切な上限回転数に変更するように変更指示することができる。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態２に係る油冷式スクリュ圧縮機の構成を、制御系統を含む油冷式スクリュ圧縮機の構成ブロック図の図３を参照しながら説明する。
但し、本実施の形態２が上記実施の形態１と相違するところは、油分離手段の構成の相違にあるから、同一のものには同一符号を付して主としてその相違する点について説明する。
【００２７】
圧縮空気供給路３に油分離手段が介装されている。この油分離手段は、圧縮機本体２の吐出口２２に近い位置に介装され、油分離エレメントを内蔵しない油分離回収器４ａと、この油分離回収器４ａより図示しない空気供給先側に近い位置に介装され、油分離エレメント４１ａを内蔵する油フィルタ４３とから構成されている。また、入側圧力検出センサ１３は油分離回収器４２ａと油フィルタ４３との間に、出側圧力検出センサ１４は油フィルタ４３と図示しない空気供給先との間に設けられている。
【００２８】
本実施の形態２に係る圧縮機においては、圧縮機本体２の吐出口２２から吐出された油分を含む圧縮空気は、油分離回収器４ａに流入し、流入する圧縮空気が油分離回収器４ａの内壁面に衝突することによって大部分の油分が分離される。
分離された油分は、壁面を流下して油分離回収器４ａの下部の油溜まり部４２に溜められる一方、大部分の油分が除去された圧縮空気は油フィルタ４３に送られる。そして、圧縮空気に含まれている油分は油フィルタ４３で捕捉され、クリーンな圧縮空気となって空気供給先側に供給されることとなる。
【００２９】
この実施の形態２の場合には、特にメンテナンスが必要な構成品は、油分離エレメント４１ａを内蔵する油フィルタ４３である。この油フィルタ４３の前後に設けられている入側圧力検出センサ１３と、出側圧力検出センサ１４とによって検出された圧縮空気の圧力の検出信号に基づいて、上記実施の形態１の場合と同様な演算が行われる。そして、油フィルタ４３の油分離エレメント４１ａの交換の要否に係るメンテナンス情報が発信される。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１乃至３に係る油冷式スクリュ圧縮機によれば、演算・発信手段により演算された圧縮機本体の最高回転数値に基づく情報、即ち最高回転数値そのものまたは最高回転数値と圧縮機本体の仕様上の最高回転数との比較結果が油分離手段のメンテナンス情報として機外に発信される。
【００３１】
これら各メンテナンス情報は、何れも圧縮機本体の回転数の上昇に伴う差圧の上昇と、油分離手段の目詰まりに伴う差圧の上昇とを勘案して決定されたものであるから、使用者は発信されたメンテナンス情報により、油分離手段の適正な交換時期を知ることができる。そのため、油分離手段を適正時期に交換することができ、圧縮機本体が負荷低減モードで運転されるようなことがないから、使用者が要望する圧力、量の圧縮空気が得られないというような問題が生じるようなこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係り、制御系統を含む油冷式スクリュ圧縮機の構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係り、差圧と圧縮機本体の回転数との関係説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係り、制御系統を含む油冷式スクリュ圧縮機の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１…吸込フィルタ
２…圧縮機本体、２１…空気入口、２２…吐出口
３…圧縮空気供給路
４…油分離回収器、４ａ…油分離回収器、４１…油分離エレメント、４１ａ…油分離エレメント、４２…油溜まり部、４３…油フィルタ
５…油供給路
６…駆動モータ
７…自動温度調節弁
８…オイルクーラ
１０…モータ制御部
１１…コントローラ
１２…インバータ
１３…入側圧力検出センサ
１４…出側圧力検出センサ
１５…ディスプレイ
【図１】
2004308606.tif 000003
【図２】
2004308606.tif 000004
【図３】
2004308606.tif 000005