(57)【要約】【課題】油分離フィルターのガス通過流速の影響を抑制して油捕集率を維持する。【解決手段】油分離装置１０は、第１油分離フィルター２１ａを有する第１油分離器２１と、第２油分離フィルター２２ａを有し、圧縮機１２に対して第１油分離器２１と並列になるように設けられた第２油分離器２２と、第１油分離フィルター２１ａ及び第２油分離フィルター２２ａの双方にガスを通過させる第１状態と、第１油分離フィルター２１ａ及び第２油分離フィルター２２ａの一方にガスを通過させる第２状態とに切り換え可能な切換機構２４と、圧縮機１２の負荷が予め特定された負荷よりも低負荷の状態の場合に、切換機構２４を第２状態とする制御部２６と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１油分離フィルターを有する第１油分離器と、
第２油分離フィルターを有し、圧縮機に対して前記第１油分離器と並列になるように設けられた第２油分離器と、
前記第１油分離フィルター及び前記第２油分離フィルターの双方に前記ガスを通過させる第１状態と、前記第１油分離フィルター及び前記第２油分離フィルターの一方に前記ガスを通過させる第２状態とに切り換え可能な切換機構と、
前記圧縮機の負荷が予め特定された負荷よりも低負荷の状態の場合に、前記切換機構を前記第２状態とする制御部と、を備えている油分離装置。
【請求項２】
前記圧縮機から吐出されたガスの圧力を検出する圧力検出器を備えている請求項１に記載の油分離装置。
【請求項３】
前記圧縮機から吐出されたガスの流量を検出する流量検出器を備えている請求項１に記載の油分離装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記圧力検出器による検出圧力及び前記流量検出器による検出流量から得られる値が、予め特定された値よりも低くなったことに基づいて、前記切換機構を前記第２状態とする請求項３に記載の油分離装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記圧縮機の回転数が予め特定された回転数よりも低くなったことに基づいて、前記切換機構を前記第２状態とする請求項１に記載の油分離装置。
【請求項６】
前記圧縮機から吐出されたガスが流れる主配管と、
前記第１油分離器が設けられ、前記主配管に繋がる第１配管と、
前記第２油分離器が設けられ、前記第１配管と並列に前記主配管に繋がる第２配管と、を備え、
前記切換機構は、前記第１配管及び前記第２配管の少なくとも一方に配置された開閉弁を有している請求項１から５の何れか１項に記載の油分離装置。
【請求項７】
前記開閉弁は、流量制御可能な弁によって構成されている請求項６に記載の油分離装置。
【請求項８】
第１油分離フィルターを有する第１油分離器と第２油分離フィルターを有する第２油分離器とを備えた油分離装置による油分離方法であって、
圧縮機の負荷が予め特定された負荷以上の負荷の状態の場合に、圧縮機から吐出されたガスを分けて、前記第１油分離フィルター及び前記第２油分離フィルターに通過させる一方、前記圧縮機の負荷が前記予め特定された負荷よりも低負荷の状態の場合に、前記圧縮機から吐出されたガスを、前記第１油分離フィルター及び前記第２油分離フィルターの一方のみに通過させる油分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油分離装置及び油分離方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されているように、油冷式圧縮機から吐出されたガスに含まれる油分を分離するための油分離器が知られている。特許文献１に開示された油分離器は、油冷式圧縮機の吐出流路に接続された容器と、容器内に収容された油分離エレメントと、を有している。吐出流路を通して容器内に流入したガス（油分を含む）は、油分離エレメントによって、油分が分離される。油分が分離されたガスは容器外に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６２５３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧縮ガスと潤滑油を分離する上で重要な、特許文献１の油分離エレメントのような油分離フィルターにおける連続運転時の油捕集特性は、明らかになっていない。このため、経験的に、適宜、油分離フィルターを追加している。一方で、連続運転時においては、圧縮機側の運転負荷が変わることによって、油分離フィルターの通過風速が変わることもある。本発明者らは、油分離フィルターの通過風速が変わったときに、油分離フィルターの油捕集特性が変わることに気付き、本発明の創案に想到した。
【０００５】
そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、油分離フィルターのガス通過流速の影響を抑制して油捕集率を維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するため、本発明は、第１油分離フィルターを有する第１油分離器と、第２油分離フィルターを有し、圧縮機に対して前記第１油分離器と並列になるように設けられた第２油分離器と、前記第１油分離フィルター及び前記第２油分離フィルターの双方に前記ガスを通過させる第１状態と、前記第１油分離フィルター及び前記第２油分離フィルターの一方に前記ガスを通過させる第２状態とに切り換え可能な切換機構と、前記圧縮機の負荷が予め特定された負荷よりも低負荷の状態の場合に、前記切換機構を前記第２状態とする制御部と、を備えている油分離装置である。
【０００７】
本発明では、圧縮機の負荷が通常レベルの負荷であれば、圧縮機から吐出されたガスは、第１油分離フィルター及び第２油分離フィルターの双方を通過する。第１油分離フィルター及び第２油分離フィルターにおいて、ガスに含まれる油分がガスから分離される。そして、圧縮機が低負荷の状態のときには、圧縮機から吐出されたガスは、第１油分離フィルター及び第２油分離フィルターの一方のみを通過する。そして、第１油分離フィルター及び第２油分離フィルターの一方のみで油分がガスから分離される。すなわち、圧縮機から吐出されたガスは分流することなく、第１油分離フィルター及び第２油分離フィルターの何れか一方のみを通過する。このため、低負荷の場合でも油分離フィルターを通過する流速が低くならないように維持することができるため、油分離フィルターでの捕集率が下がることを回避することができる。したがって、圧縮機が通常負荷で運転される場合だけでなく、低負荷で運転される場合においても、捕集率を維持することができる。
【０００８】
前記油分離装置は、前記圧縮機から吐出されたガスの圧力を検出する圧力検出器を備えていてもよい。
【０００９】
この態様では、圧縮機が低負荷かどうかを判断するに際し、圧力検出器によって検出圧されたガスの圧力を用いることができる。したがって、検出された圧力に基づいて、油分離フィルターによる油捕集率の予測を行うことが可能であり、検出圧力を、使用する油分離器の台数制御に利用することができる。
【００１０】
前記油分離装置は、前記圧縮機から吐出されたガスの流量を検出する流量検出器を備えていてもよい。
【００１１】
この態様では、圧縮機が低負荷かどうかを判断するに際し、圧力検出器によって検出圧されたガスの圧力に加え、流量検出器による検出流量をも用いることができる。したがって、油分離フィルターによる油捕集率の予測の精度を向上することができる。
【００１２】
前記制御部は、前記圧力検出器による検出圧力及び前記流量検出器による検出流量から得られる値が、予め特定された値よりも低くなったことに基づいて、前記切換機構を前記第２状態としてもよい。
【００１３】
この態様では、油分離フィルターが、通過するガスの圧力及び流速に応じて捕集率が変化する特性を有していても、捕集率を維持することができる。
【００１４】
前記制御部は、前記圧縮機の回転数が予め特定された回転数よりも低くなったことに基づいて、前記切換機構を前記第２状態としてもよい。
【００１５】
この態様では、圧縮機の回転数が変化すると、圧縮機から吐出されるガスの流量も変化するため、油分離フィルターが、通過するガスの流速に応じて捕集率が変化する特性を有していても、捕集率を維持することができる。
【００１６】
前記油分離装置は、前記圧縮機から吐出されたガスが流れる主配管と、前記第１油分離器が設けられ、前記主配管に繋がる第１配管と、前記第２油分離器が設けられ、前記第１配管と並列に前記主配管に繋がる第２配管と、を備えていてもよい。この場合、前記切換機構は、前記第１配管及び前記第２配管の少なくとも一方に配置された開閉弁を有していてもよい。
【００１７】
この態様では、弁の開閉することにより、第１状態と第２状態とを切り換えることができる。
【００１８】
前記開閉弁は、流量制御可能な弁によって構成されていてもよい。この態様では、開閉弁の単なる開閉制御に加え、油分離フィルターを通過させるガスの流量を調節することもできる。
【００１９】
本発明は、第１油分離フィルターを有する第１油分離器と第２油分離フィルターを有する第２油分離器とを備えた油分離装置による油分離方法であって、圧縮機の負荷が予め特定された負荷以上の負荷の状態の場合に、圧縮機から吐出されたガスを分けて、前記第１油分離フィルター及び前記第２油分離フィルターに通過させる一方、前記圧縮機の負荷が前記予め特定された負荷よりも低負荷の状態の場合に、前記圧縮機から吐出されたガスを、前記第１油分離フィルター及び前記第２油分離フィルターの一方のみに通過させる油分離方法である。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、油分離フィルターのガス通過流速の影響を抑制して油捕集率を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る油分離装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】油分離フィルターによる捕集率に関する特性を説明するための図である。
【図３】前記油分離装置における切換機構の運転動作を説明するためのフロー図である。
【図４】本発明のその他の実施形態に係る油分離装置に設けられた油分離器及び切換機構を示す図である。
【図５】本発明のその他の実施形態に係る油分離装置に設けられた油分離器及び切換機構を示す図である。
【図６】本発明のその他の実施形態に係る油分離装置に設けられた油分離器及び切換機構を示す図である。
【図７】本発明のその他の実施形態に係る油分離装置の全体構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係る油分離装置１０は、圧縮機１２から吐出されたガスに含まれる油分を分離するためのものであり、圧縮機１２の吐出部に接続される。油分離装置１０は、主配管１４と、主配管１４に繋がる第１配管１５と、第１配管１５と並列に主配管１４に繋がる第２配管１６と、排出ガス管１７と、第１配管１５に設けられた第１油分離器２１と、第２配管１６に設けられた第２油分離器２２と、切換機構２４と、制御部２６と、を備えている。
【００２４】
主配管１４の一端部（上流端部）は、圧縮機１２の吐出口に接続されている。主配管１４には、圧縮機１２から吐出されたガスであって油分を含むガスが流れる。
【００２５】
主配管１４には、流量検出器３１、圧力検出器３２及び油回収器３３が設けられている。流量検出器３１及び圧力検出器３２は、油回収器３３よりも下流側に配置されている。流量検出器３１は、主配管１４のガス流量を検出し、検出流量に応じた信号を出力する。圧力検出器３２は、主配管１４内のガス圧力を検出し、検出圧力に応じた信号を出力する。
【００２６】
油回収器３３は、圧縮機１２から吐出されたガスに含まれる潤滑油をガスから回収する。ガスから分離された潤滑油は、油回収器３３内に溜められる。なお、油回収器３３において潤滑油が除去されるが、ガス中に含まれる油分の少なくとも一部は、油回収器３３を通過して主配管１４を流れて第１油分離器２１に至る。
【００２７】
油回収器３３には、回収路３５が接続されている。回収路３５の一端部は、油回収器３３の底部に接続されており、他端部は、圧縮機１２の吸入部又は中間部に接続されている。油回収器３３で回収された潤滑油は、回収路３５を通して圧縮機１２の吸入側又は圧縮途中の圧縮室内に戻される。
【００２８】
回収路３５には、油冷却器３７と、油フィルター３８と、油ポンプ３９とが設けられている。油冷却器３７は、潤滑油を冷却する。油フィルター３８は、潤滑油に含まれる異物を除去する。油ポンプ３９は、油回収器３３内の潤滑油を吸引して圧縮機１２に戻すために設けられている。
【００２９】
第１配管１５の一端部（上流端部）は、主配管１４の他端部（下流端部）に接続されている。また、第２配管１６の一端部（上流端部）も、主配管１４の他端部（下流端部）に接続されている。すなわち、圧縮機１２の吐出口に繋がる配管は、中間部において分岐している。
【００３０】
第１油分離器２１は、第１油分離フィルター２１ａを有しており、第１配管１５の中間部に配置されている。第１油分離器２１は、第１油分離フィルター２１ａを収納する容器２１ｂを有しおり、第１油分離フィルター２１ａは、例えば、円筒状に形成されている。そして、容器２１ｂ内に導入されたガスは、第１油分離フィルター２１ａを外側から内側に通過する。これにより、ガスに含まれる油分が捕集される。なお、第１油分離フィルター２１ａの構成は円筒状に限られるものでなく、例えば、シート状に形成されていてもよい。
【００３１】
第２油分離器２２は、第２油分離フィルター２２ａを有しており、第１配管１５の中間部に配置されている。第２油分離フィルター２２ａは、第１油分離器２１の油分離フィルターと同じ構成を有しており、容器２２ｂ内に収容されている。
【００３２】
切換機構２４は、本実施形態では、第２配管１６に設けられた開閉弁２４ａによって構成されている。開閉弁２４ａは、第２配管１６における第２油分離器２２よりも上流側に配置されていても、第２油分離器２２よりも下流側に配置されていてもよい。開閉弁２４ａが閉じられることにより、主配管１４を流れたガスは、第１配管１５のみを流れる。すなわち、本実施形態での切換機構２４は、第１油分離器２１及び第２油分離器２２の双方にガスが導入される第１状態と、第１油分離器２１のみにガスが導入される第２状態とに切り換え可能に構成されている。
【００３３】
開閉弁２４ａは、開度調整可能な弁によって構成されていてもよく、あるいは、開閉ができるだけの弁によって構成されていてもよい。なお、切換機構２４は、第２配管１６に設けられるのでなく、第１配管１５に設けられた開閉弁によって構成されていてもよい。この場合には、開閉弁が閉じられて切換機構２４が第２状態となると、主配管１４を流れたガスは、第２配管１６のみに流入するようになる。
【００３４】
排出ガス管１７は、第１配管１５の他端部（下流端部）及び第２配管１６の他端部（下流端部）に接続されている。したがって、主配管１４を流れたガスは、第１配管１５又は第２配管１６を経由して排出ガス管１７に流入する。排出ガス管１７を流れたガスは、圧縮ガスの需要先に供給される。
【００３５】
制御部２６は、切換機構２４の制御を行うものであり、制御部２６には、流量検出器３１及び圧力検出器３２から出力された信号が入力される。制御部２６は、入力された信号に基づき、圧縮機１２の負荷が予め特定された負荷よりも低負荷の状態の場合に、開閉弁２４ａを閉じるための制御を行う。開閉弁２４ａが閉じられることにより、切換機構２４は第２状態となる。
【００３６】
ここで、制御部２６が切換機構２４の状態切り換えを行うタイミングについて説明する。図２は、実験で得られた油分離フィルターの捕集率を示すものであり、通過するガスに含まれる油分が全て捕集される場合を１としたときの捕集率を縦軸に取っている。横軸は、ガスの流入量×管摩擦係数／ガス密度ρの値（負荷値）Ｌを取っている。この負荷値Ｌは、圧縮機１２の負荷に対応するものであり、圧縮機１２の負荷が小さくなるに従って小さくなる関係にある。なお、ガスの流入量（ｍ３／ｈ）は、油分離器内に導入されるガスの流量である。管摩擦係数は、フィルターの抵抗を示すものであり、レイノルズ数の関数となっている。ガス密度ρの単位は、ｋｇ／ｍ３である。
【００３７】
図２から分かるように、油分離フィルターは、圧縮機１２の負荷が大きい場合に捕集率が高く、圧縮機１２の負荷が小さくなると捕集率が低下する特性を有している。なお、油分離フィルターにおいては、油分はフィルター繊維への慣性衝突により捕集されるため、油分離フィルターでの通過流速及びガス圧力が低下することによって油捕集性能が悪くなる。このため、通過流速及びガス圧力に影響を与える圧縮機１２の負荷に応じて、油分離フィルターの捕集率が変化する。
【００３８】
図３に示すように、本実施形態では、流量検出器３１及び圧力検出器３２によって、ガスの流量ｆ及び圧力ｐが検知されている（ステップＳＴ１）。そして、検出されたガスの流量ｆ及び圧力ｐが、圧縮機１２の負荷が通常の負荷に相当するガス流量及びガス圧力であれば、制御部２６は、開閉弁２４ａを開いた状態に維持するため、切換機構２４は第１状態となっている。このため、圧縮機１２から吐出されたガスは、第１油分離器２１及び第２油分離器２２に導入され、第１油分離フィルター２１ａ及び第２油分離フィルター２２ａによって、ガスから油分が分離される。また、制御部２６は、前記負荷値Ｌが、予め特定された値Ｌｓよりも小さくなったことに基づいて、開閉弁２４ａを閉じるための制御を行う（ステップＳＴ２、ＳＴ３）。これにより、圧縮機１２の負荷に相当する負荷値Ｌが予め特定された値Ｌｓよりも小さくなると、圧縮機１２から吐出されたガスは、第１油分離器２１にのみ導入されるため、第１油分離フィルター２１ａを通過するガスの流速を一定以上に確保することができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態では、圧縮機１２の負荷が通常レベルの負荷であれば、圧縮機１２から吐出されたガスは、第１油分離フィルター２１ａ及び第２油分離フィルター２２ａの双方を通過する。第１油分離フィルター２１ａ及び第２油分離フィルター２２ａにおいて、ガスに含まれる油分がガスから分離される。そして、圧縮機１２が低負荷の状態のときには、圧縮機１２から吐出されたガスは、第１油分離フィルター２１ａのみを通過する。すなわち、圧縮機１２から吐出されたガスは分流することなく、第１油分離フィルター２１ａのみを通過する。このため、低負荷の場合でも油分離フィルター２１ａを通過する流速が低くならないように維持することができるため、油分離フィルター２１ａでの捕集率が下がることを回避することができる。したがって、圧縮機１２が通常負荷で運転される場合だけでなく、低負荷で運転される場合においても、捕集率を維持することができる。
【００４０】
また本実施形態では、圧力検出器３２が設けられているため、圧縮機１２が低負荷かどうかを判断するに際し、圧力検出器３２によって検出圧されたガスの圧力を用いることができる。したがって、検出された圧力に基づいて、油分離フィルター２１ａ，２２ａによる油捕集率の予測を行うことが可能であり、検出圧力を、使用する油分離器の台数制御に利用することができる。
【００４１】
また本実施形態では、圧縮機１２が低負荷かどうかを判断するに際し、圧力検出器３２によって検出圧されたガスの圧力に加え、流量検出器３１による検出流量をも用いることができる。したがって、油分離フィルター２１ａ，２２ａによる油捕集率の予測の精度を向上することができる。
【００４２】
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、切換機構２４が、第２配管１６に設けられた開閉弁２４ａによって構成された例について示したが、これに限られない。代替的に、切換機構２４は、図４に示すように、第１配管１５に設けられた第１開閉部２４ｂと、第２配管１６に設けられた第２開閉部２４ｃとを有していてもよい。第１開閉部２４ｂは、第１配管１５における第１油分離器２１の上流側に配置された上流側開閉弁２４ｂ１と、第１配管１５における第１油分離器２１の下流側に配置された下流側開閉弁２４ｂ２と、を有する。第２開閉部２４ｃは、第２配管１６における第２油分離器２２の上流側に配置された上流側開閉弁２４ｃ１と、第２配管１６における第２油分離器２２の下流側に配置された下流側開閉弁２４ｃ２と、を有する。第１開閉部２４ｂ及び第２開閉部２４ｃの一方において、上流側開閉弁２４ｂ１，２４ｃ１及び下流側開閉弁２４ｂ２，２４ｃ２の少なくとも一方が閉じられることにより、第２状態となる。この場合、圧縮機１２の負荷が低負荷になる度に、第１開閉部２４ｂ及び第２開閉部２４ｃを交互に閉じるようにしてもよい。
【００４３】
なお、上流側開閉弁２４ｂ１，２４ｃ１及び下流側開閉弁２４ｂ２，２４ｃ２は、開度調整可能な弁によって構成されていてもよく、あるいは、開閉ができるだけの弁によって構成されていてもよい。また、第１開閉部２４ｂは、上流側開閉弁２４ｂ１と下流側開閉弁２４ｂ２一方が省略された構成であってもよい。また、第２開閉部２４ｃは、上流側開閉弁２４ｃ１と下流側開閉弁２４ｃ２のが省略された構成であってもよい。また、第１開閉部２４ｂ及び第２開閉部２４ｃにおいて、上流側開閉弁２４ｂ１，２４ｃ１と下流側開閉弁２４ｂ２，２４ｃ２の一方を逆止弁としてしてもよい。
【００４４】
また前記実施形態では、２つの油分離器２１，２２が設けられた構成について説明したが、図５に示すように、３つの油分離器２１，２２，４３が設けられた構成としてもよい。この場合、３つの油分離器２１，２２，４３は、圧縮機１２に対して並列に接続されることになる。そして、切換機構２４として、第２油分離器２２へのガスの流通を遮断する開閉弁２４ｄと第３油分離器４３へのガスの流通を遮断する開閉弁２４ｅとが設けられる。なお、ガスの流通を遮断するのは、第１油分離器２１と第２油分離器２２であってもよく、第１油分離器２１と第３油分離器４３であってもよい。また、図６に示すように、３つの開閉弁２４ｄ，２４ｅ，２４ｆが設けられた構成とし、３つの油分離器２１，２２，４３のうち、ガスの流通が遮断される油分離器が変更される態様としてもよい。また、４つ以上の油分離器が設けられた構成としてもよい。
【００４５】
前記実施形態では、ガスの流入量×管摩擦係数／ガス密度ρの値（負荷値）が予め特定された値よりも小さな値になると、制御部２６は切換機構２４を第２状態する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、図７に示すように、圧縮機１２の回転数（又は圧縮機１２を駆動するモータの回転数）を監視しておき、該回転数が、予め特定された回転数よりも小さくなった場合に、開閉弁２４ａを閉じるようにしてもよい。この場合でも、切換機構２４として、図４〜図６の構成を採用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０  油分離装置
１２  圧縮機
１４  主配管
１５  第１配管
１６  第２配管
２１  第１油分離器
２１ａ  第１油分離フィルター
２２  第２油分離器
２２ａ  第２油分離フィルター
２４  切換機構
２４ａ  開閉弁
２４ｂ  第１開閉部
２４ｂ１  上流側開閉弁
２４ｂ２  下流側開閉弁
２４ｃ  第２開閉部
２４ｃ１  上流側開閉弁
２４ｃ２  下流側開閉弁
２４ｄ  開閉弁
２４ｅ  開閉弁
２４ｆ  開閉弁
２６  制御部
３１  流量検出器
３２  圧力検出器
４３  油分離器
【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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