(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを吸入する吸入口と、
互いに噛み合うスクリューロータとゲートロータを有し、吸入したガスをゲートロータにより圧縮する圧縮機構部と、
圧縮したガスを吐出する吐出口と、
前記スクリューロータを回転自由に支持する軸受と、
吸入圧力を計測する吸入圧力センサと、
吐出圧力を計測する吐出圧力センサと、
前記吸入圧力センサと前記吐出圧力センサで計測した各圧力値から前記軸受に作用するスラスト荷重を算出するスラスト荷重算出手段と、
前記圧縮機構部の運転時間を計測するとともに、該計測した運転時間と前記軸受に作用するスラスト荷重とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出するスラスト荷重累積値算出手段と、
少なくとも前記スラスト荷重の累積値に基づいて前記軸受の状態を判定し、判定した軸受の状態が所定の状態になっていると、その旨を報知手段より報知させる軸受寿命判定手段と、
を備えることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項２】
前記軸受に給油される潤滑油の温度を計測する温度センサと、
前記温度センサで計測した潤滑油温度からその粘度を判定する潤滑油粘度判定手段と、
をさらに有し、前記軸受寿命判定手段は、前記スラスト荷重の累積値と前記粘度とに基づいて前記軸受の状態を判定することを特徴とする請求項１記載のスクリュー圧縮機。
【請求項３】
軸受に支持されたスクリューロータとこれと噛み合うゲートロータを有し、吸入したガスをゲートロータにより圧縮するスクリュー圧縮機のメンテナンス方法であって、
該スクリュー圧縮機の吸入圧力と吐出圧力を計測し、計測した各圧力値から前記軸受に作用するスラスト荷重を算出し、算出したスラスト荷重とスクリュー圧縮機の運転時間とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出し、少なくともこの算出したスラスト荷重の累積値に基づいて前記軸受の状態を判定し、判定した軸受の状態が所定の状態になっていると、その旨を報知手段より報知させることを特徴とするスクリュー圧縮機のメンテナンス方法。
【請求項４】
前記軸受に給油される潤滑油の温度を計測し、計測した潤滑油温度からその粘度を判定し、前記スラスト荷重の累積値と前記粘度とに基づいて前記軸受の状態を判定することを特徴とする請求項３記載のスクリュー圧縮機のメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば冷媒ガスを圧縮するスクリュー圧縮機、特にその要メンテナンス部品である軸受を適切な時期にメンテナンスし得るようにしたスクリュー圧縮機およびそのメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリュー圧縮機を長期間に亘って故障なく運転していくためには経年劣化部品の定期的なメンテナンスは欠かせない。特に、スクリュー圧縮機の寿命を支配する重要部品である転がり軸受については、軸受に作用する荷重や潤滑状態が寿命に大きく影響するが、その状態はユーザーの使用条件によって異なるため、スクリュー圧縮機の製造メーカとしては平均的な使用条件を当てはめて計算した寿命期間（保証期間）を経過すると、軸受交換を促す場合が殆どであった。
【０００３】
ところで、圧縮機システムにおいて、運転状態から得た各数値情報が予め設定した閾値を超えた場合にサポートセンタへ情報伝達されるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、電動スクリュー圧縮機等の回転軸の軸受温度と回転速度を測定し、これらの軸受温度と回転速度とに基づいて、軸受部に使用される潤滑剤の寿命に関するデータ、特に使用可能時間等を算出するようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、可変容量形圧縮機の軸回転数から総回転数を求め、かつ圧縮機内部温度と運転時間とから潤滑油の劣化度合いを推定し、これら２つの要素から軸受寿命を推定してメンテナンス時期を知らせるようにしたものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
また、油分離回収器の吐出空気圧力と供給空気圧力との差圧から油分離エレメントのメンテナンス時期を演算するとともに、圧縮機の吸込空気温度と油分離回収器の吐出空気温度と油温度との関係から得られる、圧縮機本体に供給される油の流量から油フィルタのメンテナンス時期を演算するようにしたものも提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２０５２８１号公報（図１）
【特許文献２】特開２００５−３０５４３号公報（図１）
【特許文献３】特開平６−２４９１５３号公報（図１）
【特許文献４】特開２００３−２５４２５３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、軸受のメンテナンスに至るまでの期間を定めるに際してユーザーの平均的な使用条件を当てはめて計算した一定の寿命期間（保証期間）を使用し、この一定の寿命期間（保証期間）を経過すると、軸受交換を促すようにしたものにあっては、平均的な使用条件よりも軽負荷で使用されるユーザーに対しては実際の軸受寿命期間よりも短い期間で軸受交換のメンテナンスを促すこととなり、費用低減できるような最適な期間でメンテナンスを促したことにならないという問題があった。
【０００９】
また、運転状態から得た各数値情報が予め設定した閾値を超えた場合にサポートセンタへ情報伝達されるようにしたものにあっては、実際に発生した異常状態に対して対応を行うシステムであるため、装置を構成する機器等のメンテナンス時期を検知することはできなかった。
【００１０】
また、軸受温度と回転速度とに基づいて、軸受部に使用される潤滑剤の寿命すなわち使用可能時間等を算出するようにしたものにあっては、潤滑剤のメンテナンス時期を知ることは可能となるものの、例えば潤滑剤を要する部品（ここでは電動機の軸受）そのものの寿命を知ることができず、圧縮機のメンテナンス時期を直接知ることはできなかった。
【００１１】
また、圧縮機の軸回転数から総回転数を求め、かつ圧縮機内部温度と運転時間とから潤滑油の劣化度合いを推定し、これら２つの要素から軸受寿命を推定してメンテナンス時期を知らせるようにしたものにあっては、軸受寿命に大きな影響を与えると思われる実際に軸受に加わる荷重や、潤滑油の粘度について考慮されておらず、軸受のメンテナンス時期の最適化の点で課題を残していた。
【００１２】
また、油分離回収器の吐出空気圧力と供給空気圧力との差圧から油分離エレメントのメンテナンス時期を演算するとともに、圧縮機の吸込空気温度と油分離回収器の吐出空気温度と油温度との関係から得られる、圧縮機本体に供給される油の流量から油フィルタのメンテナンス時期を演算するようにしたものにあっては、圧縮機に内蔵する軸受そのものの寿命を知ることができず、軸受のメンテナンス時期を知ることはできなかった。
【００１３】
本発明の技術的課題は、ユーザーによって異なる使用条件においても費用低減できるような最適な期間でメンテナンスを促すことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るスクリュー圧縮機は、ガスを吸入する吸入口と、互いに噛み合うスクリューロータとゲートロータを有し、吸入したガスをゲートロータにより圧縮する圧縮機構部と、圧縮したガスを吐出する吐出口と、スクリューロータを回転自由に支持する軸受と、吸入圧力を計測する吸入圧力センサと、吐出圧力を計測する吐出圧力センサと、吸入圧力センサと吐出圧力センサで計測した各圧力値から軸受に作用するスラスト荷重を算出するスラスト荷重算出手段と、圧縮機構部の運転時間を計測するとともに、計測した運転時間と軸受に作用するスラスト荷重とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出するスラスト荷重累積値算出手段と、少なくともスラスト荷重の累積値に基づいて軸受の状態を判定し、判定した状態が所定の状態になっていると、その旨を報知手段より報知させる軸受寿命判定手段と、を備えるものである。
【００１５】
本発明に係るスクリュー圧縮機のメンテナンス方法は、下記の構成からなるものである。すなわち、軸受に支持されたスクリューロータとこれと噛み合うゲートロータを有し、吸入したガスをゲートロータにより圧縮するスクリュー圧縮機のメンテナンス方法であって、スクリュー圧縮機の吸入圧力と吐出圧力を計測し、計測した各圧力値から軸受に作用するスラスト荷重を算出し、算出したスラスト荷重とスクリュー圧縮機の運転時間とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出し、少なくともこの算出したスラスト荷重の累積値に基づいて軸受の状態を判定し、判定した軸受の状態が所定の状態になっていると、その旨を報知手段より報知させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スクリュー圧縮機の吸入圧力と吐出圧力を計測し、計測した各圧力値から軸受に作用するスラスト荷重を算出し、算出したスラスト荷重とスクリュー圧縮機の運転時間とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出し、少なくともこの算出したスラスト荷重の累積値を、例えば軸受メーカ推奨の計算式などより求めることができる軸受寿命の判定値と比較することで軸受の状態（寿命）を判定し、判定した軸受の状態が所定の状態になっていると、その旨を報知手段より報知させるので、スクリュー圧縮機の軸受に作用するスラスト荷重が、製造メーカーが想定した平均的な使用条件での軸受荷重に対してどの程度の大きさの荷重であるのか、またそのスラスト荷重での運転状態が全運転時間のなかでどのような時間割合で発生するのかを知ることも可能となり、スクリュー圧縮機そのもののメンテナンス時期を適切に知ることができ、ユーザによって異なる使用条件であっても過不足ない最適な期間で軸受交換のメンテナンスを促すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１．
以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の構成を示す断面図、図２はその圧縮機構部の動作の説明図、図３はその軸受に作用するスラスト荷重の説明図である。
【００１８】
本実施形態のスクリュー圧縮機１は、ケーシング１０内に、ころがり軸受（以下、単に軸受という）１ｆ，１ｇを介してスクリューシャフト１ｅが支持されているとともに、スクリューシャフト１ｅの一端側に、スクリューロータ１ｃが配置され、スクリューロータ１ｃの両側に、軸直角に２本のゲートロータＡ，Ｂ（図２）が配置されていて、これらスクリューロータ１ｃとゲートロータＡ，Ｂにより圧縮機構部が構成されている。スクリューロータ１ｃは、スクリューシャフト１ｅで連結された電動機１ｄで駆動されるが、回転は軸受１ｆ，１ｇで支持される。
【００１９】
これを更に詳述すると、スクリューロータ１ｃは、複数条の歯溝を有し、これら歯溝には、両側のゲートロータＡ，Ｂが噛み合っていて、これらスクリューロータ１ｃとゲートロータＡ，Ｂにより２つの圧縮室が形成されるようになっている。すなわち、ゲートロータＡ，Ｂは、周知のようにスクリューロータ１ｃの歯面に沿って他動的に追随回転し、図２（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のようにスクリューロータ１ｃのスクリュー溝１ｈとケーシング１０との間の空間を遮ってこの空間内の流体（例えば冷媒ガス）を圧縮する機能を有する。流体は、吸込口１ａよりケーシング１０内に吸引され、前述のように圧縮機構部にて圧縮され、吐出口１ｂよりケーシング１０外に吐出されるようになっている。したがって、ケーシング１０内のスクリューロータ１ｃの一端部（図１中左端の一部）は、吐出ガス（高圧ガス）に晒され、ケーシング１０内のスクリューロータ１ｃの他端部（図１中右端部）は、吸込ガス（低圧ガス）に晒される構造となっていて、これらの間に圧力差が発生するようになっている。このため、軸受１ｆ，１ｇによって軸支されてスクリューロータ１ｃと一体のスクリューシャフト１ｅには、スクリュー圧縮機１の稼働時に、スクリューロータ両端部の圧力差に起因する軸方向成分の荷重（図３中に太線矢印で示すスラスト荷重）が発生する。つまり、軸受１ｆ，１ｇは、ラジアル方向の荷重だけでなく、高圧圧力と低圧圧力の間の圧力差に起因するスラスト荷重（分力）をも受け持つこととなる。したがって、これら高圧圧力と低圧圧力の圧力値を運転中に計測することで、その都度実際に軸受が受け持っているスラスト荷重を計算により求めることができる。このスラスト荷重は、軸受１ｆ，１ｇを劣化させる要因となるため、本実施形態ではこのスラスト荷重を検知することで、軸受１ｆ，１ｇのメンテナンス時期を判断して報知する。
【００２０】
これを実現するため、本実施形態では、吸入圧力を計測する吸入圧力センサ２と、吐出圧力を計測する吐出圧力センサ３と、吸入圧力センサ２と吐出圧力センサ３で計測した各圧力値から軸受１ｆ，１ｇに作用するスラスト荷重を算出するスラスト荷重算出手段４と、圧縮機構部の運転時間を例えば電動機１ｄの稼働時間により計測するとともに、計測した圧縮機構部の運転時間と軸受１ｆ，１ｇに作用するスラスト荷重とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出し、記憶手段６に記憶させるスラスト荷重累積値算出手段５と、スラスト荷重の累積値を、予め想定した平均的な使用条件におけるスラスト荷重の累積値（軸受寿命判定値）と比較することで軸受の寿命を判定し、スラスト荷重の累積値が軸受寿命判定値を超えれば、軸受寿命が到来したとしてアラーム等の報知手段８より報知させる軸受寿命判定手段７と、を設けている。
【００２１】
次に、このように構成された本実施形態のスクリュー圧縮機のメンテナンス方法について、図１乃至図３に基づき説明する。まず、電動機１ｄが駆動し、圧縮機構部すなわちスクリュー圧縮機１が運転を開始すると、スクリュー圧縮機１の吸入圧力と吐出圧力を計測し、計測した各圧力値から軸受１ｆ，１ｇに作用するスラスト荷重を算出する。次いで、スクリュー圧縮機１の運転時間を計測し、計測した運転時間と算出した前記スラスト荷重に基づいてスラスト荷重の累積値を算出する。次に、この算出したスラスト荷重の累積値を、例えば軸受メーカ推奨の計算式などより求めることができる軸受寿命の判定値と比較することで、軸受の寿命を判定し、スラスト荷重の累積値が軸受寿命判定値を超えていれば、軸受が寿命であると判断して、報知手段８よりメンテナンス時期が到来したことを報知させる。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、スクリュー圧縮機の吸入圧力値と吐出圧力値から軸受１ｆ，１ｇに作用するスラスト荷重を算出し、算出したスラスト荷重とスクリュー圧縮機の運転時間とに基づいてスラスト荷重の累積値を算出し、算出したスラスト荷重の累積値を、軸受寿命判定値と比較することで軸受の寿命を判定し、軸受１ｆ，１ｇのメンテナンス時期を決定するようにしているので、スクリュー圧縮機１の軸受１ｆ，１ｇに作用するスラスト荷重が、製造メーカーが想定した平均的な使用条件での軸受荷重に対してどの程度の大きさの荷重であるのか、またそのスラスト荷重での運転状態が全運転時間のなかでどのような時間割合で発生するのかを知ることも可能となり、スクリュー圧縮機１そのもののメンテナンス時期を適切に知ることができる。このため、ユーザによって異なる使用条件であっても過不足ない最適な期間で軸受交換のメンテナンスを促すことができる。
【００２３】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機の構成を示す断面図であり、図中、前述の実施形態１と同一部分には同一符号を付してある。
【００２４】
本実施形態のスクリュー圧縮機は、前述の実施形態１のスクリュー圧縮機１に、軸受１ｆ，１ｇに給油される潤滑油の温度を計測する温度センサ１１と、温度センサ１１で計測した潤滑油温度からその粘度を判定する潤滑油粘度判定手段９と、を更に設け、軸受寿命判定手段７Ａが、スラスト荷重の累積値だけでなく、潤滑油の粘度をも考慮して軸受寿命を判定するようにした点が、前述の実施形態１のものと異なっており、それ以外の構成は前述の実施形態１と同様であり、実施形態１の持つ機能を全て備えているものである。
【００２５】
本実施形態のスクリュー圧縮機においては、軸受寿命判定手段７Ａが、スラスト荷重の累積値だけでなく、潤滑油の粘度をも考慮して軸受寿命を判定するので、潤滑油の粘度変化による軸受寿命への影響をも考慮した、より最適な期間で軸受交換のメンテナンスを促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の圧縮機構部の動作の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の軸受に作用するスラスト荷重の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  スクリュー圧縮機、１ａ  吸入口、１ｂ  吐出口、１ｃ  スクリューロータ（圧縮機構部）、１ｆ，１ｇ  軸受、Ａ，Ｂ  ゲートロータ（圧縮機構部）、２  吸入圧力センサ、３  吐出圧力センサ、４  スラスト荷重算出手段、５  スラスト荷重累積値算出手段、７，７Ａ  軸受寿命判定手段、８  報知手段、９  潤滑油粘度判定手段、１１  温度センサ。
【図１】
0005078762.tif 000002
【図２】
0005078762.tif 000003
【図３】
0005078762.tif 000004
【図４】
0005078762.tif 000005