JP5331359B2 - Oil-cooled air compressor - Google Patents
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Description
本発明は油冷式空気圧縮機に関する。 The present invention relates to an oil-cooled air compressor.
油冷式の空気圧縮機は、圧縮機本体で圧縮される空気に油が混入されるため、圧縮空気と油とを分離する油分離器を備えている。油分離機で分離された油は油溜り部に貯留されるが、圧力変動によってフォーミング現象が生ずる場合がある。 The oil-cooled air compressor includes an oil separator that separates compressed air and oil because oil is mixed into the air compressed by the compressor body. Although the oil separated by the oil separator is stored in the oil reservoir, a forming phenomenon may occur due to pressure fluctuation.
特許文献1には、可燃性のガスを圧縮するに好適とされるスクリュー圧縮機が開示されている。この特許文献1では、圧縮機本体吐出側のオイルセパレータに溜められる潤滑油が運転停止時にフォーミングを起こすために、これを抑制する構成が開示されており、運転停止時であってもオイルセパレータ部分の内部圧力を維持するように弁の開閉を制御することで、圧力の急変によるフォーミング現象の発生を回避している。 Patent Document 1 discloses a screw compressor suitable for compressing combustible gas. In this patent document 1, since the lubricating oil stored in the oil separator on the discharge side of the compressor body causes foaming when the operation is stopped, a configuration for suppressing this is disclosed. Even when the operation is stopped, the oil separator portion is disclosed. By controlling the opening and closing of the valve so as to maintain the internal pressure, the occurrence of a forming phenomenon due to a sudden change in pressure is avoided.
油冷式の空気圧縮機においては、圧縮空気に油が混入するために、油分離器で分離されて貯留する油は圧縮空気の微細な気泡が混ざった状態となる。このときの具体的な構成例を、図6を用いて説明する。 In an oil-cooled air compressor, since oil is mixed into compressed air, the oil separated and stored by the oil separator is in a state where fine bubbles of compressed air are mixed. A specific configuration example at this time will be described with reference to FIG.
図6は油冷式の空気圧縮機の系統図である。吸込絞り弁3を介して取り込まれた空気は圧縮機本体1で圧縮される。このとき、圧縮機本体1内の図示しないロータ間のギャップをシールしつつ潤滑を行う油が混入される。したがって、圧縮機本体1の吐出ポートからは圧縮された圧縮空気と油が吐出され、油分離器2へと送られる。
FIG. 6 is a system diagram of an oil-cooled air compressor. The air taken in through the
油分離器2は油分離機構2aと油溜り部2bとからなり、油分離器2で分離されて微細な気泡が混ざり合った油は、油溜り部2bに貯留されることになる。そして、油溜り部2bに溜められた油は、油配管11を介して圧縮機本体1へと送られ、圧縮空気に再び注油される。このとき、油溜り部2bから圧縮機本体1へと送られる油の一部は油冷却器6によって冷却される。この冷却される油の量は、油冷却器6をバイパスする油バイパス配管14を流れる油の量とともに温度調節弁22によって調節される。
The
一方、油分離器2によって油が分離された圧縮空気は、調圧逆止弁17の閉じ圧力以上になると調圧逆止弁17の弁が開かれることによって、ユニット出口より顧客設備に供給される。油分離器2によって油が分離された圧縮空気は高温となっているため、通常は、顧客設備に供給される前に、吐出空気冷却器によって冷却される。
On the other hand, the compressed air from which the oil has been separated by the
ここで圧縮機本体1の運転が停止すると、ユニット内部圧力が調圧逆止弁17の閉じ圧力以下に低下するまで圧縮空気が放出され、油分離器2の内部圧力が急激に低下し、その後放気電磁弁9と制御配管16と放気量調整手段10を介して圧縮空気が放出され、油分離器2の内部圧力が大気圧まで低下する。この油分離器2の内部圧力の低下が、フォーミング現象の主たる原因となる。以下、詳述する。
When the operation of the compressor main body 1 is stopped here, the compressed air is released until the internal pressure of the unit decreases below the closing pressure of the pressure regulating
運転中は、油分離器2は圧縮空気の流路となるため、高圧状態が維持されている。このときの油分離器2内の圧力をP0とし、調圧逆止弁の閉じ圧力P1とすると(P0>P1)、運転停止時には、油分離器2内の圧力がP0からP1まで急激に低下した後大気圧まで低下する。そして、圧力の急激な低下と同時に、圧縮機本体の運転停止によって油の循環が止まることにより油冷却器6を始めとするユニット内の油循環経路中に存在していた油が、圧縮機本体1や油分離器2へと戻ることになる。さらに、圧縮機本体1内の油も油分離器2へ戻り、特に油分離器2内の油面の上昇が発生する。
During operation, the
例えば、ユニット内部の総油量のうち、運転中は全体の約50%が油分離器2の油溜り部2bに溜まり、約10〜15%が圧縮機本体1に流れ、約35〜40%が油冷却器6等の油循環経路中に流れている、という一般的な油冷式の空気圧縮機の状態を例にとると、油冷却器6から油分離器2へ戻る油の影響、すなわち、油戻りの影響が大きくなってくる。油冷却器6の上流側には逆止弁7が設けられているが、油バイパス配管14を介して油分離器2へ油が戻ってしまうため、油分離器2の油面が上昇してしまう。
For example, about 50% of the total oil amount inside the unit is accumulated in the
加えて、圧縮機本体1や油分離器2や油配管11や油冷却器6の内部圧力も急激に低下するため、油分離器2内の油溜り部2bに溜まった油に含まれる圧縮空気の微細な気泡が急膨張する。このとき、油の油面上昇と気泡の急膨張とが同時に発生し、油面が油分離器2の油分離機構2aまで押し上げられ、油分離機構2aの下流側に油が浸透して油分離器2から油が吹き出してしまう。この結果、油が外部に持ち出され、油が吐出空気に混入する。油の吹き出しは、空気圧縮機の品質低下を招くだけではなく、装置内に潤滑油が少なくなってしまうことから装置の信頼性低下に繋がってしまう。
In addition, since the internal pressure of the compressor main body 1, the
このようなフォーミング現象は、圧縮機本体1が運転している際の圧力P0が高いほど発生しやすくなるため、高圧仕様の空気圧縮機を提供する際に、問題として顕在化する傾向にある。 Such a forming phenomenon is more likely to occur as the pressure P 0 during operation of the compressor body 1 is higher, and thus tends to become a problem when providing a high-pressure specification air compressor. .
特許文献1では、圧縮機本体1の運転停止後に油分離器2の内部圧力が急激に下がらないようにすることでフォーミング現象に基づく油分離器2からの油の吹出しを防止している。例えば、図6に示すように、油分離器2の圧縮空気の出口に放気電磁弁9を設けるとともに、制御配管16を介して吸込絞り弁3の弁操作室3aを接続し、放気電磁弁9を制御基板21によって制御するものとする。
In patent document 1, the oil blow-off from the
そして、圧縮機本体1が運転しているときは、放気電磁弁9を閉じて吸込絞り弁3を開き、停止時には放気電磁弁9を開き弁操作室3aに油分離器2の内部圧力を導入して吸込絞り弁3を閉じる。このように、停止時に瞬時に吸込絞り弁3を閉じることにより、圧縮空気の気泡の周囲圧力の減圧に伴う急膨張を抑え、運転停止に際して油のフォーミング現象に基づく油分離器2からの油の吹出しを防止している。
When the compressor body 1 is in operation, the air release
このように、圧縮機本体1の運転停止後に油分離器2内部の圧力が急激に低下しないようにすることでフォーミング現象に基づく油分離器2からの油の吹き出し、および吐出空気への油の混入の防止が可能となる。
In this way, by preventing the pressure inside the
しかしながら、油の吹出し抑制の効果は油分離器2の容積に大きく依存し、例えば油分離器2の容積が小さくなるほど油分離器2内の圧力を高く維持する時間を長くしなければならないという問題があった。また、圧縮機の運転停止後に長い時間高い圧力がユニット内部に維持されている状態は安全性の観点を考慮すると必ずしも有効とはいえない。
However, the effect of suppressing the blow-out of oil greatly depends on the volume of the
一方、フォーミング現象により油と急膨張した気泡が油分離機構2aまで達しないようにするために油分離器2の容積を大きくすると、素材重量が増え材料費がかかってしまうため、コストを低く抑えることができないだけではなく、ユニット全体の大型化を招いてしまう。
On the other hand, if the volume of the
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、装置の大型化を招くことなく、品質と信頼性の向上を図った油冷式空気圧縮機を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an oil-cooled air compressor that is improved in quality and reliability without increasing the size of the apparatus.
上記目的を達成するための本発明の第一の特徴は、空気を圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体からの圧縮空気に混入された油を分離し貯留する油分離器と、この油分離器で分離された油を前記圧縮機本体に供給する油循環経路を構成する油配管と、前記油循環経路に設けられ前記油配管を流れる油を冷却する油冷却器と、この油冷却器をバイパスする第1のバイパス配管と、前記油冷却器及び前記第1のバイパス配管に流れる油の流れを制御する温度調節弁と、前記油冷却器の上流側及び下流側にそれぞれ設けられた弁手段と、この弁手段のうち前記油冷却器の下流側に設けられる弁手段をバイパスし前記油配管よりも小径の第2のバイパス配管と、前記油冷却器の下流側に設けられる前記弁手段を圧縮機の運転開始時に開き圧縮機の運転停止時に閉じるように制御する制御装置とを備えたことにある。 In order to achieve the above object, the first feature of the present invention is that a compressor body for compressing air, an oil separator for separating and storing oil mixed in compressed air from the compressor body, and the oil An oil pipe that constitutes an oil circulation path for supplying oil separated by the separator to the compressor body, an oil cooler that is provided in the oil circulation path and cools the oil flowing through the oil pipe, and the oil cooler A first bypass pipe that bypasses the oil cooler, a temperature control valve that controls a flow of oil flowing through the oil cooler and the first bypass pipe, and valves provided on the upstream side and the downstream side of the oil cooler, respectively. And a second bypass pipe having a smaller diameter than the oil pipe bypassing the valve means provided on the downstream side of the oil cooler, and the valve means provided on the downstream side of the oil cooler. Open the compressor at the start of operation and operate the compressor. It lies in that a control device for controlling to close at shutdown.
また、第2の特徴は、空気を圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体からの圧縮空気に混入された油を分離し貯留する油分離器と、この油分離器で分離された油を前記圧縮機本体に供給する油循環経路を構成する油配管と、前記油循環経路に設けられ前記油配管を流れる油を冷却する油冷却器と、この油冷却器をバイパスする第1のバイパス配管と、前記油冷却器及び前記第1のバイパス配管に流れる油の流れを制御する温度調節弁と、前記油冷却器の上流側に設けられた逆止弁と、前記油冷却器の下流側に設けられた電磁弁と、この電磁弁をバイパスし前記電磁弁が取り付けられる配管よりも小径の第2のバイパス配管と、前記電磁弁を圧縮機の運転開始時に開き圧縮機の運転停止時に閉じるように制御する制御装置とを備えたことにある。
The second feature is that the compressor body that compresses air, the oil separator that separates and stores the oil mixed in the compressed air from the compressor body, and the oil separated by the oil separator An oil pipe that constitutes an oil circulation path that supplies the compressor body, an oil cooler that is provided in the oil circulation path and that cools the oil flowing through the oil pipe, and a first bypass pipe that bypasses the oil cooler A temperature control valve that controls the flow of oil flowing through the oil cooler and the first bypass pipe, a check valve provided on the upstream side of the oil cooler, and a downstream side of the oil cooler A provided solenoid valve, a second bypass pipe having a smaller diameter than a pipe to which the solenoid valve is bypassed and to which the solenoid valve is attached, and the solenoid valve is opened when the compressor is started and closed when the compressor is stopped. And a control device for controlling
上記の本発明の特徴を有するものにおいて、より好ましい具体的態様は下記の通りである。
(1)上記第1の特徴を有するものにおいては、前記油冷却器の上流側の前記弁手段として逆止弁を、下流側の前記弁手段として電磁弁を用いたこと。
(2)前記第2のバイパス配管として、断面積が、前記油配管又は前記第1のバイパス配管の断面積の4〜8%のものを用いること。
(3)前記制御装置は、前記圧縮機の運転停止時に、前記油分離器の全容積のうち油が存在しない部分の容積が、前記油分離器内に戻る油の容積よりも大となるように前記電磁弁を制御すること。
(4)前記制御装置は、前記圧縮機の運転停止時に、前記油分離器に戻る油が、前記油分離器の全容積の半分以下となるように前記電磁弁を制御すること。
(5)前記第2のバイパス配管は、前記電磁弁の上側を通過するように配置されること。
Among the above-described features of the present invention, more preferred specific embodiments are as follows.
(1) In the above-described one having the first feature, the check valve as the upstream side of the valve means of the oil cooler, that had use a solenoid valve as the valve means downstream.
(2) The second bypass pipe having a cross-sectional area of 4 to 8% of the cross-sectional area of the oil pipe or the first bypass pipe is used.
(3) When the operation of the compressor is stopped, the control device is configured such that the volume of the oil-free portion of the total volume of the oil separator is larger than the volume of oil returning into the oil separator. Controlling the solenoid valve.
(4) The control device controls the solenoid valve so that the oil returning to the oil separator is less than half of the total volume of the oil separator when the compressor is stopped.
(5) The second bypass pipe is disposed so as to pass above the solenoid valve.
本発明によれば、装置の大型化を招くことなく、品質と信頼性の向上を図った油冷式空気圧縮機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the oil-cooled air compressor which aimed at the improvement of quality and reliability can be provided, without causing the enlargement of an apparatus.
以下では、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図1、図5に示すように、本実施形態に係る油冷式の空気圧縮機は、空気を圧縮するとともに圧縮空気に油が混入される圧縮機本体1と、圧縮機本体1で生成された圧縮空気から油を分離する油分離器2と、油分離器2で分離された油を圧縮機本体1に供給する油循環経路を構成する油供給系統と、この油供給系統に設けられ空気もしくは冷却水との熱交換により油を冷却する油冷却器6とを少なくとも備えている。
In the following, the best mode for carrying out the present invention will be described. As shown in FIGS. 1 and 5, the oil-cooled air compressor according to this embodiment is generated by a compressor body 1 that compresses air and oil is mixed into the compressed air, and the compressor body 1. An
また、油冷却器6の上流側と下流側の油循環経路に、それぞれ弁手段7、8が設けられている。また、油冷却器6をバイパスする油配管14が設けられる。この油配管14は油冷却器6の上流側に設けられた温度調節弁22から分岐し、油冷却器6に流れる油の量が温度に応じて制御される。
In addition, valve means 7 and 8 are provided in the oil circulation paths on the upstream side and the downstream side of the
弁手段8は圧縮機の運転に合わせて制御され、具体的には、圧縮機の運転と同時に油冷却器6の管路を開いて油を流し、圧縮機の運転停止と同時に油の流れを止めるように制御する。本実施形態では、図1、図5に示すように、油冷却器6の上流側に逆止弁7を備え、油冷却器6の下流側の出口から油配管14を経由して温度調節弁22に至る配管経路中に停止電磁弁8が設けられる。
The valve means 8 is controlled in accordance with the operation of the compressor. Specifically, the
加えて、この停止電磁弁8をバイパスする油配管15を設けている。この油配管15は、油冷却器6から温度調節弁22に至る配管経路を構成する配管と比較して、径の小さなものを用いる。この油配管15を設けることによって、圧縮機の運転停止後に急膨張した気泡が油分離器2内で発生している間の油面上昇を軽減することができる。特に、油冷却器6から油分離器2への油戻りに伴う油溜り部2b内の油面の急激な上昇を抑え、気泡膨張による影響を抑えることができる。なお、この油配管15は、逆止弁7をバイパスしても同様の作用効果が期待できるが、以下では、停止電磁弁8をバイパスするものとして説明する。
In addition, an
このように、圧縮空気の微細な気泡の急膨張を油分離器2の内部でとどめることができるので、フォーミング現象に基づく油分離器2からの油の吹出し、および吐出空気への油の流出を防止することが可能となる。
In this way, rapid expansion of fine bubbles of compressed air can be stopped inside the
また、必要以上に油分離器2を大きくする必要がないため、油分離器2の大きさを必要最小限に抑え、材料費を含むコストを抑えることができるだけではなく、ユニットサイズの小型化が可能となる。以下、より具体的な例を図面を参照しながら説明する。
In addition, since it is not necessary to make the
本実施形態に係る第1実施例を図1を用いて説明する。図1は第1実施例に係る油冷式空気圧縮機の系統図である。吸込みフィルター4を介して吸込みパイプ13から吸込絞り弁3に大気中の空気が入り、吸込絞り弁3と圧縮機本体1とを接続する管路aを通った空気が圧縮機本体1で圧縮される。圧縮機本体1に吸い込まれた空気は、圧縮機本体1内で油配管11からの注油を受けつつ、圧縮機本体1内のロータ(未図示)により圧縮される。圧縮機本体1内では、注油を受けることによってロータ間のギャップがシールされるとともに潤滑され、したがって、圧縮機本体1の吐出ポートからは圧縮された圧縮空気と油が吐出され、注油された油と共に圧縮ガスを管路bより油分離器2に吐出するようになっている。
A first example according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a system diagram of an oil-cooled air compressor according to the first embodiment. Air in the atmosphere enters the
油分離機2は、上部に油分離機構2aを備え、油分離機構2aの下部は油溜り部2bとなっている。したがって、油分離器2内に入った圧縮空気と油は、油分離機構2aによって分離され、分離された油が滴下して、一旦油溜り部2bに溜められることになる。
The
油が分離された圧縮空気は吐出空気配管12に送り出される。吐出空気配管12は、油分離器2の下流側に配設された配管であり、油分離機構2aで油が分離された後の圧縮空気の流路となっている。この吐出空気配管12には調圧逆止弁17及び吐出空気冷却器5が設置されている。圧縮空気が調圧逆止弁17の閉じ圧力以上になると調圧逆止弁17の弁が開かれる。調圧逆止弁17が開かれると、圧縮空気は吐出空気冷却器5により冷却された後、ユニット吐出口より吐出され、顧客設備に供給される。
The compressed air from which the oil has been separated is sent out to the
一方、油分離機構2aによって分離され、油溜り部2bに溜められた油は、油分離器2と圧縮機本体1とを接続する油配管11によって圧縮機本体1へと注油される。油配管11は、圧縮機本体1と油分離器2とを接続する圧縮空気の流路である管路bとは別に設けられた油循環経路の一部をなす配管であり、配管経路中に分岐部を備えている。本実施例では、図1に示すように温度調節弁22によって分岐する第1の油バイパス配管(以下、「油バイパス配管A」という。)14が設けられている。この油バイパス配管A14は、油配管11中に設けられた逆止弁7、油冷却器6、及び停止電磁弁8をバイパスしている。
On the other hand, the oil separated by the oil separation mechanism 2 a and accumulated in the
温度調節弁22は図示しない温度検出器によって制御され、油温が低い場合は油バイパス配管A14に油が流れて圧縮機本体1へと注油が行われる。油温が高い場合は逆止弁7を通過して油冷却器6に油が流れ、ここで冷却された後に圧縮機本体1に注油される。
The
本実施形態では、油冷却器6の下流側の油配管11に設けられる停止電磁弁8をバイパスする第2の油バイパス配管(以下、「油バイパス配管B」という。)が設けられている。したがって、油温が高い場合に油冷却器6により冷却された油は、停止電磁弁8及び停止電磁弁8をバイパスする油バイパス配管B15を通過した後に圧縮機本体1へ注油される。
In the present embodiment, a second oil bypass pipe (hereinafter referred to as “oil bypass pipe B”) that bypasses the stop solenoid valve 8 provided in the
油バイパス配管B15は停止電磁弁8の手前から配管を立ち上げて停止電磁弁8の上側を通過するように配置しており、後述するように、圧縮機停止時の圧力低下後に、油冷却器6内からの油戻りが少なくするようにしている。
The oil bypass pipe B15 is arranged so that the pipe is raised from before the stop solenoid valve 8 and passes above the stop solenoid valve 8, and as will be described later, after the pressure is lowered when the compressor is stopped, the
次に、本実施例における弁の開閉制御について図2及び図3を用いて説明する。図2は本実施例における弁の開閉制御の状態を示す図であり、図3は弁の開閉制御に係るフロー図である。本実施例の弁は制御基板21(制御装置)によって制御され、具体的には、図2に示すように、放気電磁弁9は、起動時、アンロード時、停止時は弁を開き、ロード運転時は弁を閉めるように制御される。したがって、ロード運転時は放気電磁弁8が閉じられているため、吸込絞り弁3は開放状態となり、圧縮機本体1で空気の圧縮が行われる。なお、放気電磁弁9は油分離器2の下流側の圧縮空気の流路と吸込絞り弁3の弁操作室3aを接続する制御配管16に設けられており、制御基板21からの制御指令に基づいて図2に示すような開閉の制御が行われる。
Next, valve opening / closing control in this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram showing a state of valve opening / closing control in the present embodiment, and FIG. 3 is a flowchart relating to valve opening / closing control. The valve of the present embodiment is controlled by the control board 21 (control device). Specifically, as shown in FIG. 2, the venting
また、油配管11に設けられる停止電磁弁8は、圧縮機本体1の運転開始と同時に弁を開き、圧縮機本体1の運転停止と同時に弁を閉じるように制御される。したがって、圧縮機本体1が運転停止となると、停止電磁弁8が閉じられるため、油冷却器6内に溜められた油が圧縮機本体1や油分離器2へと急激に戻ることが抑制される。
The stop electromagnetic valve 8 provided in the
すなわち、圧縮機本体1の運転開始と同時に停止電磁弁8が開かれ、油循環経路を構成する油配管11が開通し、運転開始後の起動運転時(例えば、運転開始から15秒後)に放気電磁弁9が閉じられ、吸込絞り弁3が開かれることでロード運転となる。そして、ロード/アンロードの切替えは放気電磁弁9の開閉によってなされる。逆止弁7には、ロード/アンロードに関わらず、油冷却器6にて冷却が必要な油が流れる状態となっており、油の循環が行われ、その際、温度調節弁22によって油冷却器6に流れる油の流量が制御される。
That is, simultaneously with the start of operation of the compressor body 1, the stop solenoid valve 8 is opened, the
圧縮機本体1の運転停止にあたっては、放気電磁弁9を開として制御配管16を介して弁操作室3aの圧力を上げて吸込絞り弁3を閉じる。このとき、放気量調整手段10によって油分離器2の内部圧力が急激に下がらないようにする。さらには、停止電磁弁8を閉じることで、油冷却器6を含む油循環経路から油バイパス配管A14を介して油分離器2へと至る油戻りを防止する。なお、油冷却器6の上流側には逆止弁7が設けられているため、油冷却器6を逆流して油分離器2へと戻る油戻りは防止されている。
When stopping the operation of the compressor body 1, the air
当該制御によれば、フォーミング現象による油の吹出しに対する抑制効果は認められるが、運転停止時に油冷却器6内が高圧状態となってしまう。例えば、油分離器2内部圧力が運転時圧力を1MPaとし、調圧逆止弁17の閉じ圧力を0.44MPaとした場合、油分離器2内の内部圧力が1MPaから0.44MPaまで急変し、その後放気電磁弁9と制御配管16と放気量調整手段10を介して圧縮空気を放出することで油分離器2の内部圧力が低下しても油冷却器6から油分離器2への油戻りが少なくなり急激な油面上昇を抑えることで油の吹出しが防止可能となっているが、油冷却器6内が1MPa程度の高圧が維持されることになってしまう。
According to the control, an effect of suppressing the oil blowing due to the forming phenomenon is recognized, but the inside of the
本実施例では、上述のように油バイパス配管B15を備え、停止電磁弁8が閉じられた状態であっても停止電磁弁8の上流側と下流側とを連通することで、高圧状態が維持されることによる不都合を回避している。 In the present embodiment, the oil bypass pipe B15 is provided as described above, and the high pressure state is maintained by communicating the upstream side and the downstream side of the stop solenoid valve 8 even when the stop solenoid valve 8 is closed. Inconvenience due to being done is avoided.
上述のように、本実施例では、フォーミング現象による油の吹出しを抑制するために、油溜り部2bにおける油の泡立ち時間(圧力変化に依存)と油戻りに要する時間(油面上昇の原因)との関係が問題となる。そこで、これらを考慮した構成について説明する。
As described above, in the present embodiment, in order to suppress the oil blowout due to the forming phenomenon, the oil bubbling time in the
圧縮機本体1の運転が停止するとユニット内を循環していた油が圧縮機本体1や油冷却器6から油分離器2へ戻り、油分離器2内の油面が上昇する。ユニット内部の総油量の内、運転中は全体の約50%が油分離器2の油溜り部2bに溜まり、全体の約10〜15%が圧縮機本体1に流れ、全体の約35〜40%が油冷却器6に流れていることから、運転停止後の油分離器2の油面上昇は、油冷却器6から油バイパス配管A14を通過して油分離器2へ流れる油戻りの影響が大きい。
When the operation of the compressor main body 1 is stopped, the oil circulating in the unit returns from the compressor main body 1 and the
そのため、圧縮機本体1の運転停止後の油冷却器6からの油戻りを止めることが油分離器2内部の油面上昇を抑えるのに有効な手段となるが、油冷却器6からの油戻りを完全に止めてしまうと油冷却器6内の圧力が下がらなくなってしまう。したがって、油冷却器6内の圧力を下げるため、油冷却器6内に残った油を少量だけ流れ出すようにして圧力を下げる必要があるが、圧縮機本体1が停止し油圧が減少するとユニット内の油全てからフォーミング現象が発生するため、油配管11内も油圧の減少によりフォーミング現象が発生する。
Therefore, stopping the oil return from the
フォーミング現象は運転停止直後から発生していること、及び、3分以内で収束に向かうことが想定されており、油戻りを最小に抑えた上で効果的に油冷却器6内の圧力を下げるためには油バイパス配管B15の配管径が重要となる。本実施例では、停止電磁弁8として開閉制御が可能なものを用い、開度の制御を行わないものとしているため、特に油バイパス配管B15の配管径が問題となる。油バイパス配管B15の配管径を、停止電磁弁8が取り付けられる配管径よりも小さいものを用いることで、停止電磁弁8が閉状態となった場合に開状態と比較して、油あるいは空気が流れにくいものとしている。換言すれば、運転停止直後には油循環経路を流れる油あるいは空気の量を運転中よりも少なくするように制御することが肝要である。
It is assumed that the forming phenomenon occurs immediately after the operation is stopped, and that the forming phenomenon is converged within 3 minutes, and the pressure in the
以下、停止電磁弁8に開閉の切替制御が可能な弁を用い、油分離器2の全容積が11リットル、総油量が10リットル、圧縮機停止時の内部圧力が1MPaから0.44MPa程度まで低下する場合を挙げて、油循環経路を流れる油あるいは空気の量と配管径との関係を説明する。
Hereinafter, a valve capable of switching control of opening and closing is used as the stop electromagnetic valve 8, the total volume of the
一例として、圧縮機の運転中は、油分離器2の油溜り部2bには約5リットル溜まっており、フォーミング現象により上昇する油分が、油溜り部2bの上方に位置する油分離機構2aを超えないようにするには、油分離器2の全容積の半分以下に油量を抑えること、すなわち、油戻り量を0.5リットル以下に抑えることが必要となる。そして、泡立ちの収束前に、2リットル以上の油が油分離器2に戻ってしまう場合にフォーミング現象による問題が発生しやすいことから、このような場合を不具合と定義する。
As an example, during the operation of the compressor, about 5 liters of oil is stored in the
すなわち、運転停止後フォーミングによる泡が発生している間に油冷却器6から油分離器2への油戻りを0.5リットル以下に収め、なおかつ油冷却器6の運転圧力から大気圧まで減圧にかかる時間を安全上問題ないと考えられる2分以内に収めることが重要となり(当該時間はフォーミング現象が収束に向かう時間よりも短時間である)、これらを考慮した結果、具体的な配管径としては、油配管11の断面積に対する油バイパス配管B15の断面積の割合を4〜8%に収めることが望ましい。
That is, the oil return from the
図4は、油バイパス配管B15の径と、停止電磁弁8が設けられる配管径の断面積の割合と、油冷却器6内の減圧時間及び油分離器2内のフォーミングの関係を示す図であり、上記の断面積の割合4〜8%の正否を確認した結果を示すものである。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the diameter of the oil bypass pipe B15, the ratio of the cross-sectional area of the pipe diameter where the stop solenoid valve 8 is provided, the decompression time in the
図4によれば、油冷却器6の内部圧力が2分以内で大気圧まで下げられるような油バイパス配管B15の配管径としてはφ4以上が必要であり、フォーミングの油分離機構2aまでの到達を防止するための油バイパス配管B15の配管径はφ4以下である必要があることがわかる。
According to FIG. 4, the diameter of the oil bypass pipe B15 that allows the internal pressure of the
この結果からは、油循環経路の配管径φ16.8に対し、油バイパス配管B15の配管径はφ4がよいという結果となり、このときの油配管11の断面積に対するバイパス配管B15の断面積の割合は5.7%であり、断面積の割合としては4〜8%の範囲内に収まっているものとなっている。
From this result, the pipe diameter of the oil bypass pipe B15 is better to be φ4 than the pipe diameter φ16.8 of the oil circulation path, and the ratio of the cross-sectional area of the bypass pipe B15 to the cross-sectional area of the
このように、逆止弁7および停止電磁弁8を閉じ、さらに油バイパス配管B15によって停止電磁弁8が閉じられた状態であっても停止電磁弁8の上流側と下流側とを連通することで、運転停止後に油冷却器6内の圧力を短時間で下げながら油分離器2内へ油が急激に戻るのを抑えるためには、油バイパス配管B15の配管の断面積を油配管11の断面積の4〜8%とすることが必要であり、フォーミング現象が収まるまでの間、
油分離器の全容積のうち油が存在しない部分の容積>油分離器内の油の容積
の関係、すなわち、油分離器2に溜められる油を油分離器2の全容積の半分以下に保つことで、油内に混ざり合っていた圧縮空気の微細な気泡が急膨張しても、油とともに油分離器2の油分離機構2bまで押し上がらなくなる。
Thus, the
Of the total volume of the oil separator, the relationship between the volume of the oil-free portion> the volume of the oil in the oil separator, that is, the oil stored in the
したがって、本実施例によれば、フォーミング現象にもとづく油分離器2からの油の吹出し、および吐出空気への油の混入を防止することができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the oil from being blown out from the
本発明の第2実施例を図5を使って説明する。停止電磁弁8と油バイパス配管B15を油バイパス配管A14に配置している以外は第1実施例と同一であり、本実施例では第1実施例に対して油冷却器6の配管経路の圧力損失を低く抑えることが可能となるメリットがある。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Except that the stop solenoid valve 8 and the oil bypass pipe B15 are arranged in the oil bypass pipe A14, this is the same as in the first embodiment. In this embodiment, the pressure in the pipe path of the
1:圧縮機本体、2:油分離器、2a:油分離機構、2b:油溜り部、3:吸込絞り弁、3a:弁操作室、4:吸込みフィルター、5:吐出し空気冷却器、6:油冷却器、7:逆止弁、8:停止電磁弁、9:放気電磁弁、10:放気量調整手段、11:油配管、12:吐出空気配管、13:吸込みパイプ、14:油バイパス配管A(油配管、第1の油バイパス配管)、15:油バイパス配管B(油配管、第2の油バイパス配管)、16:制御配管、17:調圧逆止弁、a:管路、b:管路、21:制御基板(制御装置)、22:温度調節弁。 1: compressor body, 2: oil separator, 2a: oil separation mechanism, 2b: oil reservoir, 3: suction throttle valve, 3a: valve operation chamber, 4: suction filter, 5: discharge air cooler, 6 : Oil cooler, 7: Check valve, 8: Stop solenoid valve, 9: Air release solenoid valve, 10: Air discharge amount adjusting means, 11: Oil pipe, 12: Discharge air pipe, 13: Suction pipe, 14: Oil bypass pipe A (oil pipe, first oil bypass pipe), 15: oil bypass pipe B (oil pipe, second oil bypass pipe), 16: control pipe, 17: pressure regulating check valve, a: pipe Path, b: pipeline, 21: control board (control device), 22: temperature control valve.
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