JPH10196577A - 油冷式スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】油冷式スクリュー圧縮機において、油分離エレ
メントに目詰まりが発生しても圧縮機本体を停止させず
に異常運転を回避する。 【解決手段】圧縮機本体３の出口に、圧縮機の出口空気
温度の異常を検出する吐出温度センサー１２が、油分離
エレメント６の下流には、油分離エレメント６の異常高
温を検出する温度センサー１３が、油分離エレメント６
と逆止弁８の間には、安全弁１５と、吸込絞り弁２の開
度を調整する調整弁１７および圧縮機本体３の停止時や
無負荷運転時に圧縮空気を大気へ放出する放気弁１８が
設けられている。調圧弁９の下流には圧力検出手段（P
s)１６が設けられ、無負荷時に圧力が設定値以上に上昇
した場合には、圧縮機を駆動するモータ２１を停止させ
る。さらに、圧力スイッチ１４がオイルセパレータタン
ク５に取り付けられている。圧力スイッチ１４は制御回
路２３に停止信号を送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧縮空気の冷却に油
を用いる油冷式スクリュー圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の油冷式スクリュー圧縮機は、例え
ば特開昭６０−２１６０９０号公報に記載されているよ
うに、圧縮機本体から吐出された圧縮空気と潤滑油がオ
イルセパレータタンクに流入し、オイルセパレータタン
ク内に配設された油分離エレメントで油分を分離する。
そして、圧縮空気は逆止弁や調圧弁を経由してアフター
クーラで冷却され、機外へ吐出される。

【０００３】また、特開平６ー３０７３７１号公報に
は、油分離エレメントの目詰まりによる悪影響を防止す
るために、油分離エレメントの１次側に当たる油分離回
収機から安全弁、油分離器及びフロースイッチを介して
吐出流路に合流するバイパス流路を設けることが記載さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】油冷式圧縮機に用いら
れる油分離エレメントは、油分を分離するとともに吸込
フィルターを通過した吸入空気中に含まれるダストや潤
滑油中のコンタミナントをも濾過するため、経時的に圧
力損失が上昇する。圧力損失が上昇すると、圧縮機の吐
出圧力が上昇し、圧縮機を駆動するモータの過負荷につ
ながる。そして、極度に圧力損失が上昇すると、圧力容
器であるオイルセパレータタンクの許容圧力を越えるお
それが生じる。

【０００５】ところで、従来からオイルセパレータタン
ク内の圧力が設計圧力以上に上昇するのを防止するた
め、安全弁が設けられている。そして、安全弁から圧縮
空気が万一噴出しても、高温の潤滑油を含んだ圧力空気
が噴出することにより危険な状態を招かないように、通
常、安全弁を油分離エレメントの上流側ではなく下流側
に設けている。

【０００６】このような油冷式スクリュー圧縮機におい
ては、油分離エレメントの圧力損失がそれほど大きくな
く、圧力が上昇する時には、安全弁が作動して圧縮空気
が噴出し、オイルセパレータタンク内の圧力上昇を防止
できる。しかし、前述のとおり油分離エレメントの詰ま
りが発生すると安全弁が作動せず、したがって圧縮空気
が噴出しないのでオイルセパレータタンク内の圧力が上
昇し続ける恐れが生じる。

【０００７】また、圧縮機の容量を制御するために吸込
絞り弁が設けられているが、この吸込絞り弁を作動させ
るためにはクリーンな空気が必要であり、油分を分離し
た後の空気である油分離エレメントの下流の圧縮空気を
用いている。このため、油分離エレメントが目詰まりを
おこすと、油分離エレメントの上流側の圧力が設定値以
上に上昇しても、吸込絞り弁が作動せず、空気を吸い込
み続ける。この結果、上述した安全弁と同様に圧力の異
常上昇を防止できない。

【０００８】以上述べたように、油分離エレメントに目
詰まりが発生すると、圧縮機本体の吐出圧力は上昇を続
け、最終的には主モータの電源回路に設けられたサーマ
ルリレーが作動して停止するまで圧縮機は設計圧力以上
で運転され続ける。ここで、サーマルリレーとしては、
過電流を熱的に検出するものが一般的であり、設定電流
に対する過電流の倍率と時間から作動時間が決まる。そ
のため、過負荷の度合いによってはサーマルリレーが作
動し、圧縮機が停止するまでに多大な時間を要する場合
がある。

【０００９】さらに、圧縮空気の消費量が極めて少なく
吸込絞り弁が作動している場合には、油分離エレメント
が目詰まりをおこしてオイルセパレータタンクの内部が
過大な圧力担ったままで圧縮機が運転されていても、圧
縮機本体への空気流入量が少ないため、過負荷とならず
にサーマルリレーが動作しない恐れがある。

【００１０】なお、油分離エレメントのメンテナンスや
交換作業を容易にするため、油分離エレメントをオイル
セパレータタンクの外部に設置することも実際に用いら
れている。この場合、油分離エレメントを収納する容器
に中圧の油圧用フィルター等で用いられるプレス成形さ
れた金属製容器を用いることが多い。この構造において
は、一般に厚い鋼板と溶接構造で製作されるオイルセパ
レータタンクの耐圧よりも、油分離エレメントの容器の
耐圧が低く、完全にサーマルリレーにより過大圧力を保
護することが困難である。

【００１１】また、特開平６ー３０７３７１号公報に記
載のものは、油分離エレメントの目詰まりについては考
慮されているものの、圧縮空気の放出を防止することに
ついては十分な配慮がなされていない。

【００１２】本発明の目的は、上記従来の技術の不具合
を解消することにあり、油冷式圧縮機に用いられる油分
離エレメントに目詰まりが発生して圧縮機本体の吐出圧
力が上昇しても確実に圧縮機を停止させて、油冷式圧縮
機の保護を図ることにある。また、本発明の他の目的
は、圧縮機からの高温ガスの放出を防止して圧縮機が設
置された場所の作業者への悪影響を防止することにあ
る。本発明のさらに他の目的は、圧縮機から放出された
ガスが周囲環境を汚染するのを防止することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、雄雌一対のロータと、このロータ間に気体を導く吸
入口と、このロータ間で圧縮された気体を外部に導く吐
出口とを有する圧縮機本体と、一対のロータ間に潤滑油
を供給する潤滑油供給手段と、吐出口から吐出される圧
縮気体中に含まれる潤滑油を分離する潤滑油分離手段と
を備えた油冷式スクリュー圧縮機において、潤滑油分離
手段と吐出口との間に圧力検出手段を設け、この圧力検
出手段が検出した圧力に基づいて圧縮機本体の運転を停
止させる制御装置を設けたものである。

【００１４】また、雄雌一対のロータと、このロータ間
に気体を導く吸入口と、このロータ間で圧縮された気体
を外部に導く吐出口とを有する圧縮機本体と、一対のロ
ータ間に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、吐出口か
ら吐出される圧縮気体中に含まれる潤滑油を分離する潤
滑油分離手段とを備えた油冷式スクリュー圧縮機におい
て、潤滑油分離手段と前記吐出口との間に圧力検出手段
を設け、この圧力検出手段が検出した圧力に基づいて圧
縮機本体の異常を表示する表示手段を設けたものであ
る。

【００１５】そして、好ましくは潤滑油分離手段は、潤
滑油を機械的に１次分離し、分離した潤滑油を溜めるオ
イルセパレータタンク部と、１次分離を経過した微細な
油分を濾過するフィルター手段を有する油分離エレメン
トとを備え、この油分離エレメントをオイルセパレータ
タンクの外側に配設すると共に、油分離エレメントを収
納する容器をオイルセパレータタンクとは別体に構成す
るものである。

【００１６】また、好ましくは油分離エレメントを収納
する容器は、プレス成形により成形されている、圧力検
出手段は設定値固定の圧力スイッチであるようにしたも
のである。さらに好ましくは、フィルター手段はファイ
バー材や多孔質材から鳴る者である。

【００１７】このように構成した本発明においては、圧
縮機本体の圧縮空気出口と油分離エレメント間であっ
て、油分離エレメントの１次側に圧力検出手段が設けら
れているので、油分離エレメントの目詰まり等に起因す
る過大な圧力状態を検出でき、圧縮機を安全に停止させ
る、または警報を発生させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１により、
詳細に説明する。図１は、油冷式スクリュー圧縮機装置
の機器構成とガス及び潤滑油のフローを示したものであ
る。吸込フィルター１から吸込まれた空気は、吸込絞り
弁２を経由して圧縮機本体３内で圧縮され、吐出口４か
ら吐出される。この圧縮の途中で発生した圧縮熱を冷却
するとともに、圧縮機各部を潤滑およびシールする潤滑
油が圧縮機本体３に注入される。吐出口４から圧縮空気
とともに吐出された潤滑油は、オイルセパレータタンク
５内で大部分が圧縮空気から分離される。なお、潤滑油
を含む圧縮ガスは、ファイバー材や多孔質物質からなる
フィルター部品を備えた油分離エレメント６において潤
滑油分がほぼ分離され、クリーンエアとなって吐出配管
７へ送出される。クリーンな圧縮空気は、逆止弁８及び
調圧弁９を経て、アフタクーラ１０で冷却水や冷水と熱
交換して冷却された後、利用元へ供給される。油分離エ
レメント６で分離された潤滑油は、流路を絞るオリフィ
ス２０を備えた回収配管２０を経由して、圧縮機本体３
の吸込側へ戻される。圧縮機本体３はベルト装置２２を
介してモータ２１に連結されており、このモータ２１の
起動及び停止を制御回路２３が制御する。一方、オイル
セパレータタンク５内で１次分離された潤滑油は、オイ
ルセパレータタンク５の下部に溜められた後、オイルク
ーラ１１へ導かれ、冷却されて圧縮機本体３へ注入され
る。なお、油分離エレメントとしては、メンテナンス性
を考慮して、プレス成形ハウジングを有するスピンオン
型が望ましいが、これに限るものではない。

【００１９】圧縮機本体３の出口には、圧縮機の出口空
気温度の異常を検出するための吐出温度センサー１２が
設けられている。また、油分離エレメント６の下流に
も、油分離エレメント６の異常高温を検出するための温
度センサー１３が設けられている。油分離エレメント６
と逆止弁８の間には、圧力が設定値以上に上昇したとき
に圧縮空気を大気に放出して内部圧力を低下させる安全
弁１５と、吸込絞り弁２の開度を調整するための調整弁
１７、圧縮機本体３の停止時や無負荷運転時にオイルセ
パレータタンク５内部の圧縮空気を大気へ放出してオイ
ルセパレータタンク内の圧力を低下させる放気弁１８が
設けられている。

【００２０】調圧弁９の下流には圧力検出手段（Ps)１
６が設けられ、無負荷時に圧力が設定値以上に上昇した
場合には、圧縮機を駆動するモータ２１を停止させ、圧
縮機が無駄に動力を消費をしないようにしている。

【００２１】この実施例においては、圧力スイッチ１４
はオイルセパレータタンク５に取り付けられている。そ
して、オイルセパレータタンク５の内部圧力が、オイル
セパレータタンク５や油分離エレメント容器６ａの設計
圧力を超える前に、圧力スイッチ１４が制御回路２３に
停止信号を送信する。

【００２２】図２に、図１に示したの制御回路２３の一
例を示す。モータ(IM)２１には、電磁接触器５２とサー
マルリレー４９Ｍを経由して３相電源が供給される。操
作回路にはマイコンを搭載した制御部Ａと、起動停止の
入力信号をインプットしかつ運転状態等を表示する操作
表示部Ｂが含まれている。外部からの指令と、マイコン
に組み込まれた故障や警報などの判定ソフトウエアに基
づき、リレー接点Ｙ５２が開閉する。

【００２３】モータ２１を運転する電磁接触器５２のコ
イルには、リレー接点Ｙ５２とサーマルリレーの接点を
経由して電圧が供給され、ON状態でモータ２１を運転す
る。圧力スイッチ１４の接点６３Ｅは、リレー５２と制
御部A間に設けられている。制御部Ａでは、ｐ部の電圧
およびｑ部の電圧の大きさを判定する。つまり、運転中
にｑ部の電圧が０となると、圧力スイッチ１４の接点６
３Ｅが開いたと制御部Ａは判断し、Ｙ５２を直ちにOFF
にして圧縮機本体の運転を停止させる。これとと共に表
示部Ｂに圧力が異常上昇したことを表示させる。圧力が
異常上昇した警報信号を発生させる場合には、ｑ部の電
圧が０になったときにＹ５２をOFFにしないで、表示部
Ｂ等に表示のみするように、制御部Ａに組み込むソフト
ウエアを変更する。

【００２４】一方、サーマルリレー４９Ｍが作動したと
きにも電磁接触器５２がOFFとなるこの場合、圧縮機本
体３を停止させるとともに、ｐ部の電圧が最初に０にな
ることを利用して、サーマルリレーが動作した旨の表示
を表示部Ｂに表示させる。

【００２５】このように構成することにより、油分離エ
レメント６に目詰まりが発生して圧縮機本体３の吐出圧
力が異常上昇しても、安全にかつ確実に圧縮機本体３を
停止させることができ、危険な運転状態が継続するのを
回避できる。つまり、油分離エレメント６が目詰まりし
ても、制御回路２３内に設けられたサーマルリレーが間
接的にモータ２１の過電流状態を判断して圧縮機本体を
停止させる従来の方法とは異なり、直接圧力の異常を検
出して圧縮機本体の運転は継続させるので、応答性が向
上し、負荷状態の如何に関わらず圧縮機本体の異常運転
状態を回避できる。

【００２６】なお、圧力スイッチ１４は圧力容器が異常
に圧力上昇するのを防止するためのものであるので、設
定値を可変とする構造は必ずしも必要ではなく、容器の
耐圧以下の設定圧力に固定した構造のものを用いること
も可能である。この場合、密閉された簡素な構造の圧力
スイッチを使用でき、圧力設定の狂いや設定ミスを排除
でき、高い信頼性が得られる。

【００２７】また、安全弁のように、作動時に内部の圧
縮空気を放出する訳ではないので、高温の潤滑油が噴出
する危険性もない。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、油冷式スクリュー圧縮
機において油分離エレメントが目詰まりして圧縮機本体
の吐出圧力が異常に上昇しても、安全にかつ確実に圧縮
機本体を停止させることができるので、危険な運転状態
が継続するのを回避できる。つまり、油分離エレメント
が目詰まりしたときに、制御回路内に設けたサーマルリ
レーが間接的にモータの過電流状態を検知し、圧縮機を
停止させずに直接圧力の異常を検出しているので応答を
早くする事ができる。また、負荷状態に関わらず異常運
転状態を回避できる。

【００２９】さらに、本圧力スイッチの設定を必ずしも
可変にする必要はないので、容器の耐圧以下の設定圧力
に固定したものを使用することが可能であり、密閉形の
簡素な構造の圧力スイッチを使用できるので安価にな
る。また、圧力設定の狂いや設定ミスを防止できるの
で、信頼性が向上する。さらにまた、安全弁のように作
動時に内部空気を放出しないので、高温の潤滑油が噴出
して、作業者や作業環境に悪影響を及ぼす恐れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油冷式スクリュー圧縮機の一実施例の
機器構成と潤滑油及び冷却水のフロー図。

【図２】図１に示した制御回路の一実施例の詳細回路
図。

【符号の説明】

1……吸込フィルター、 ２……吸込絞り弁、 ３……
圧縮機本体、４……吐出口、 ５……オイルセパレータ
タンク、６……油分離エレメント、 ６a……油分離エ
レメント容器、７……吐出配管、 ８……逆止弁、 ９
……調圧弁、１０……アフタークーラ、 １１……オイ
ルクーラ、１４……圧力スイッチ、 １５……安全弁、
１６……圧力スイッチ、２１……モータ、 ２３……
制御回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】雄雌一対のロータと、このロータ間に気体
   を導く吸入口と、このロータ間で圧縮された気体を外部
   に導く吐出口とを有する圧縮機本体と、前記一対のロー
   タ間に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、前記吐出口
   から吐出される圧縮気体中に含まれる潤滑油を分離する
   潤滑油分離手段とを備えた油冷式スクリュー圧縮機にお
   いて、 前記潤滑油分離手段と前記吐出口との間に圧力検出手段
   を設け、この圧力検出手段が検出した圧力に基づいて前
   記圧縮機本体の運転を停止させる制御装置を設けたこと
   を特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
2. 【請求項２】雄雌一対のロータと、このロータ間に気体
   を導く吸入口と、このロータ間で圧縮された気体を外部
   に導く吐出口とを有する圧縮機本体と、前記一対のロー
   タ間に潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、前記吐出口
   から吐出される圧縮気体中に含まれる潤滑油を分離する
   潤滑油分離手段とを備えた油冷式スクリュー圧縮機にお
   いて、 前記潤滑油分離手段と前記吐出口との間に圧力検出手段
   を設け、この圧力検出手段が検出した圧力に基づいて前
   記圧縮機本体の異常を表示する表示手段を設けたことを
   特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
3. 【請求項３】前記潤滑油分離手段は、潤滑油を機械的に
   １次分離し、分離した潤滑油を溜めるオイルセパレータ
   タンク部と、前記１次分離を経過した微細な油分を濾過
   するフィルター手段を有する油分離エレメントとを備
   え、この油分離エレメントをオイルセパレータタンクの
   外側に配設すると共に、油分離エレメントを収納する容
   器をオイルセパレータタンクとは別体に構成したことを
   特徴とする請求項１または２に記載の油冷式スクリュー
   圧縮機。
4. 【請求項４】前記油分離エレメントを収納する容器は、
   プレス成形により成形されていることを特徴とする請求
   項３に記載の油冷式スクリュー圧縮機。
5. 【請求項５】前記圧力検出手段は、設定値固定の圧力ス
   イッチであることを特徴とする請求項１ないし４のいず
   れか１項に記載の油冷式スクリュー圧縮機。