JP7836734B2 - Oil-free compressor - Google Patents
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Description
本発明は、無給油式圧縮機に関する。 This invention relates to an oil-free compressor.
圧縮作動室(作動空間)に油や水の供給を必要としない無給油式圧縮機が知られている。無給油式圧縮機として、例えば、非接触且つ無給油で回転可能な雌雄一対のスクリューロータを有し、このロータによって空気等の気体を圧縮するスクリュー圧縮機が知られている。無給油式圧縮機は、一般的に、ロータの軸受、ギヤ及び圧縮機本体等を潤滑及び冷却する潤滑油を循環させる潤滑油系統を備えている。 Oil-free compressors that do not require the supply of oil or water to the compression chamber (operating space) are known. For example, a screw compressor is known that has a pair of male and female screw rotors that can rotate non-contact and without lubrication, and compresses gases such as air using these rotors. Oil-free compressors generally have a lubrication system that circulates lubricating oil to lubricate and cool the rotor bearings, gears, and compressor body.
圧縮回転体であるロータの軸受の潤滑及び冷却に必要な潤滑油の供給量は、例えば、軸受の仕様による定数と、軸受の目標温度と、ロータの回転速度、圧縮気体の吐出圧力及びギヤによる荷重とによって定義される。圧縮機は、運転中、回転速度若しくは吐出圧力が変数となり、そのどちらか一方によって、潤滑油の供給量を変化させる。運転状態の変化により、ロータの回転速度と圧縮気体の吐出圧力との関係が変化すると、潤滑油の軸受への必要供給量も変化する。 The amount of lubricating oil required to lubricate and cool the bearings of a rotor, which is a rotating compression body, is defined, for example, by a constant specified by the bearing specifications, the target bearing temperature, the rotor's rotational speed, the compressed gas discharge pressure, and the load from the gears. During operation, the compressor's rotational speed or discharge pressure becomes a variable, and the amount of lubricating oil supplied changes depending on either of these. As the operating conditions change, the relationship between the rotor's rotational speed and the compressed gas discharge pressure changes, and the required amount of lubricating oil to be supplied to the bearings also changes.
特許文献1には、低圧増風運転時の潤滑油の供給量を定格運転時に比べて低減する制御装置を備えた気体圧縮機が開示されている。特許文献1に記載の制御装置は、圧力センサにより検出された圧縮機本体の吐出圧力に対応する軸受の荷重と、インバータの出力する回転周波数に対応するロータの回転速度とから軸受への潤滑油の必要供給量を演算し、必要供給量に基づいて潤滑油の流量制御を行う。特許文献1に記載の制御装置は、インバータの出力周波数に対応するオイルポンプからの潤滑油の流量が、必要供給量を超える場合には、排油電磁弁を開いて、軸受に供給する潤滑油の流量を制限する。 Patent Document 1 discloses a gas compressor equipped with a control device that reduces the amount of lubricating oil supplied during low-pressure increased-airflow operation compared to rated operation. The control device described in Patent Document 1 calculates the required amount of lubricating oil to the bearings from the bearing load corresponding to the discharge pressure of the compressor body detected by a pressure sensor and the rotor rotation speed corresponding to the rotation frequency output by the inverter, and controls the flow rate of the lubricating oil based on the required supply amount. If the flow rate of lubricating oil from the oil pump corresponding to the inverter output frequency exceeds the required supply amount, the control device described in Patent Document 1 opens the oil discharge solenoid valve to limit the flow rate of lubricating oil supplied to the bearings.
特許文献1に記載の気体圧縮機では、複数のパラメータ(吐出圧力、回転周波数)に基づいて必要供給量を演算し、実際の潤滑油量が必要供給量となるように、排油電磁弁の開閉制御を行う構成である。このため、運転状態が変化したときに、軸受への潤滑油の供給量を必要供給量とするために時間がかかるおそれがあり、応答性の観点で改善の余地があった。 In the gas compressor described in Patent Document 1, the required supply amount is calculated based on multiple parameters (discharge pressure, rotational frequency), and the opening and closing of the oil discharge solenoid valve is controlled so that the actual amount of lubricating oil supplied matches the required amount. Therefore, when the operating conditions change, it may take time to adjust the amount of lubricating oil supplied to the bearings to the required amount, indicating room for improvement in terms of responsiveness.
本発明は、運転状態が変化したときに、応答性よく軸受に必要な潤滑油流量を供給することが可能な無給油式圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an oil-free compressor capable of supplying the necessary lubricating oil flow rate to the bearings with good responsiveness when the operating conditions change.
本発明の一態様による無給油式圧縮機は、ロータと軸受を有する圧縮機本体と、前記圧縮機本体から吐出される気体の温度である吐出温度を検出する吐出温度センサと、潤滑油を貯留する貯留部と、前記貯留部に貯留されている潤滑油を吐出するオイルポンプと、前記オイルポンプから前記軸受に供給される潤滑油の流量を制御する流量制御装置と、前記軸受に供給される潤滑油の圧力を検出する圧力センサと、制御装置と、を備える無給油式圧縮機であって、前記制御装置は、前記吐出温度センサにより検出された吐出温度に基づき、第一の制御と第二の制御を切り替え、前記第一の制御は、前記流量制御装置により前記軸受に供給される潤滑油の流量を所定の流量に維持する制御であり、前記第二の制御は、前記圧力センサにより検出された潤滑油の圧力に基づき、前記流量制御装置により、前記軸受に供給される潤滑油の流量を調整する制御である。 An oil-free compressor according to one aspect of the present invention comprises a compressor body having a rotor and bearings , a discharge temperature sensor for detecting the discharge temperature which is the temperature of the gas discharged from the compressor body , a storage section for storing lubricating oil, an oil pump for discharging the lubricating oil stored in the storage section, a flow rate control device for controlling the flow rate of lubricating oil supplied from the oil pump to the bearings, a pressure sensor for detecting the pressure of the lubricating oil supplied to the bearings , and a control device, wherein the control device switches between a first control and a second control based on the discharge temperature detected by the discharge temperature sensor, the first control is a control that maintains the flow rate of lubricating oil supplied to the bearings by the flow rate control device at a predetermined flow rate, and the second control is a control that adjusts the flow rate of lubricating oil supplied to the bearings by the flow rate control device based on the pressure of the lubricating oil detected by the pressure sensor.
本発明によれば、運転状態が変化したときに、応答性よく軸受に必要な潤滑油流量を供給することが可能な無給油式圧縮機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an oil-free compressor that can responsively supply the necessary lubricating oil flow rate to the bearings when the operating conditions change.
以下、図面を用いて、本発明の一実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る無給油式圧縮機(以下、単に「圧縮機」とも記す)100の全体構成図である。 The following describes one embodiment of the present invention with reference to the drawings. Figure 1 is an overall configuration diagram of an oil-free compressor (hereinafter also simply referred to as "compressor") 100 according to one embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係る圧縮機100は、二段スクリュー圧縮機であり、低圧段圧縮機本体1Lと、低圧段圧縮機本体1Lで圧縮された空気をさらに圧縮する高圧段圧縮機本体1Hと、を備える。低圧段圧縮機本体1L及び高圧段圧縮機本体1Hは、同様の構成であるため、以下、総称して圧縮機本体1とも記す。圧縮機本体1は、タイミングギヤにより非接触且つ無給油で回転可能な雌雄一対のスクリューロータ(ロータ)3と、ロータ3を収容するロータケーシング4と、ロータ3を回転可能に支持する軸受6と、を有する。軸受6は、圧縮機本体1の吸気側及び吐出側において、ロータ3のシャフト端部を支持する。 As shown in Figure 1, the compressor 100 according to this embodiment is a two-stage screw compressor, comprising a low-pressure stage compressor body 1L and a high-pressure stage compressor body 1H that further compresses the air compressed by the low-pressure stage compressor body 1L. Since the low-pressure stage compressor body 1L and the high-pressure stage compressor body 1H have similar configurations, they will collectively be referred to as the compressor body 1 below. The compressor body 1 includes a pair of male and female screw rotors (rotors) 3 that can rotate non-contact and without lubrication by timing gears, a rotor casing 4 that houses the rotors 3, and bearings 6 that rotatably support the rotors 3. The bearings 6 support the shaft ends of the rotors 3 on the intake and discharge sides of the compressor body 1.
圧縮機100は、圧縮機本体1を駆動するモータ2と、モータ2の動力を圧縮機本体1のロータ3に伝達する動力伝達機構と、を備える。この動力伝達機構は、モータ2の出力軸に設けられるブルギヤ7と、圧縮機本体1のロータ3のシャフト端部に設けられるピニオンギヤ8と、を有している。モータ2の動力は、互いに噛み合うブルギヤ7及びピニオンギヤ8を介して、圧縮機本体1のロータ3に伝達される。ブルギヤ7及びピニオンギヤ8は、ギヤケース11内に収容される。ギヤケース11は、ロータケーシング4に接続されている。モータ2により、ロータ3が回転することにより、圧縮機本体1の吸気部から取り入れた空気は、ロータ3とロータケーシング4とによって形成される作動空間内で圧縮され、圧縮機本体1の吐出部から吐出される。 The compressor 100 comprises a motor 2 that drives the compressor body 1, and a power transmission mechanism that transmits the power of the motor 2 to the rotor 3 of the compressor body 1. This power transmission mechanism includes a bull gear 7 provided on the output shaft of the motor 2, and a pinion gear 8 provided on the shaft end of the rotor 3 of the compressor body 1. The power of the motor 2 is transmitted to the rotor 3 of the compressor body 1 via the mutually meshing bull gear 7 and pinion gear 8. The bull gear 7 and pinion gear 8 are housed in a gear case 11. The gear case 11 is connected to the rotor casing 4. As the rotor 3 rotates due to the motor 2, air taken in from the intake of the compressor body 1 is compressed within the working space formed by the rotor 3 and the rotor casing 4, and discharged from the discharge of the compressor body 1.
圧縮機100は、低圧段圧縮機本体1Lから吐出される圧縮空気を冷却する圧縮空気用熱交換器であるインタークーラ14bLと、高圧段圧縮機本体1Hから吐出される圧縮空気を冷却する圧縮空気用熱交換器であるアフタークーラ14bHと、を備える。圧縮空気用熱交換器14b(14bL,14bH)は、チューブ式やプレート式の熱交換器である。圧縮空気用熱交換器14bは、図示しない冷却液(水やクーラント)の供給を受け、圧縮空気を冷却液との熱交換によって所望の温度に冷却する。 The compressor 100 includes an intercooler 14bL, which is a heat exchanger for compressed air that cools the compressed air discharged from the low-pressure stage compressor body 1L, and an aftercooler 14bH, which is a heat exchanger for compressed air that cools the compressed air discharged from the high-pressure stage compressor body 1H. The heat exchangers 14b (14bL, 14bH) for compressed air are tube-type or plate-type heat exchangers. The heat exchangers 14b receive a supply of a cooling liquid (water or coolant) (not shown) and cool the compressed air to a desired temperature through heat exchange with the cooling liquid.
圧縮機100は、圧縮機本体1の軸受6に潤滑油を供給する潤滑油系統60と、圧縮機100の運転を制御する制御装置40と、備える。潤滑油は、軸受6の潤滑及び冷却の他、ギヤケース11内のギヤの潤滑、圧縮機本体1の冷却等に用いられる。潤滑油系統60の詳細については後述する。 The compressor 100 comprises a lubrication system 60 that supplies lubricating oil to the bearings 6 of the compressor body 1, and a control device 40 that controls the operation of the compressor 100. The lubricating oil is used for lubricating and cooling the bearings 6, as well as for lubricating the gears in the gear case 11 and cooling the compressor body 1. Details of the lubrication system 60 will be described later.
制御装置40は、演算装置41、揮発性メモリ42及び不揮発性メモリ43を含むプログラマブルコンピュータである。不揮発性メモリ43には、各種演算が実行可能なプログラム、設定値及び閾値等が記憶されている。すなわち、不揮発性メモリ43は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体(記憶装置)である。揮発性メモリ42は、演算装置41による演算結果及び入力された信号を一時的に記憶する記憶媒体(記憶装置)である。演算装置41は、不揮発性メモリ43に記憶されたプログラムを揮発性メモリ42に展開して演算処理を行う処理装置であって、プログラムに従って、各種センサ、不揮発性メモリ43及び揮発性メモリ42から取り入れたデータに対して所定の演算処理を行う。 The control device 40 is a programmable computer including an arithmetic unit 41, a volatile memory 42, and a non-volatile memory 43. The non-volatile memory 43 stores programs capable of executing various calculations, set values, thresholds, etc. In other words, the non-volatile memory 43 is a storage medium (device) from which programs realizing the functions of this embodiment can be read. The volatile memory 42 is a storage medium (device) that temporarily stores the calculation results from the arithmetic unit 41 and input signals. The arithmetic unit 41 is a processing unit that loads the programs stored in the non-volatile memory 43 into the volatile memory 42 and performs calculation processing. According to the program, it performs predetermined calculation processing on data acquired from various sensors, the non-volatile memory 43, and the volatile memory 42.
制御装置40は、ソフトウェアと演算装置41との協働によって、複数の機能を実現し、圧縮機100の各部と制御信号の入出力を行う。制御装置40には入力装置(不図示)が接続されている。入力装置は、例えば、筐体50の外郭に設置された入力パネルであり、ユーザ(利用者)により操作される。ユーザにより入力装置が操作されると、入力装置から制御装置40に対して、ユーザの操作に応じた操作信号が出力される。制御装置40は、入力装置からの操作信号に応じて、各種設定値の変更、設定値の新規登録等を行う。なお、制御装置40は、ネットワークを介して制御機器(ノートPC、タブレットPC、サーバ等)と接続可能であり、制御機器からの信号に応じて設定値を不揮発性メモリ43に記憶する。 The control device 40, through the cooperation of software and the arithmetic unit 41, realizes multiple functions and performs input and output of control signals to various parts of the compressor 100. An input device (not shown) is connected to the control device 40. The input device is, for example, an input panel installed on the exterior of the housing 50 and is operated by the user. When the user operates the input device, an operation signal corresponding to the user's operation is output from the input device to the control device 40. The control device 40 performs various operations such as changing setting values and registering new setting values in response to the operation signal from the input device. The control device 40 can also be connected to control equipment (notebook PC, tablet PC, server, etc.) via a network, and stores setting values in the non-volatile memory 43 in response to signals from the control equipment.
制御装置40には、種々のセンサ及び装置が接続されている。例えば、制御装置40には、圧縮機100からユーザ側に供給される圧縮空気の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ18が接続されている。また、制御装置40には、潤滑油系統60の圧力を検出する潤滑油圧力センサ21が接続されている。 Various sensors and devices are connected to the control device 40. For example, a discharge pressure sensor 18 is connected to the control device 40 to detect the discharge pressure of compressed air supplied from the compressor 100 to the user. Additionally, a lubricating oil pressure sensor 21 is connected to the control device 40 to detect the pressure of the lubricating oil system 60.
さらに、制御装置40には、低圧段圧縮機本体1Lに吸い込まれる空気の温度(第1吸気温度)Ti1を検出する第1吸気温度センサ31と、低圧段圧縮機本体1Lから吐出される圧縮空気の温度(第1吐出温度)To1を検出する第1吐出温度センサ32と、高圧段圧縮機本体1Hに吸い込まれる空気の温度(第2吸気温度)Ti2を検出する第2吸気温度センサ33と、高圧段圧縮機本体1Hから吐出される圧縮空気の温度(第2吐出温度)To2を検出する第2吐出温度センサ34と、が接続されている。 Furthermore, the control device 40 is connected to a first intake air temperature sensor 31 that detects the temperature of the air drawn into the low-pressure stage compressor body 1L (first intake air temperature) Ti1, a first discharge air temperature sensor 32 that detects the temperature of the compressed air discharged from the low-pressure stage compressor body 1L (first discharge air temperature) To1, a second intake air temperature sensor 33 that detects the temperature of the air drawn into the high-pressure stage compressor body 1H (second intake air temperature) Ti2, and a second discharge air temperature sensor 34 that detects the temperature of the compressed air discharged from the high-pressure stage compressor body 1H (second discharge air temperature) To2.
各装置を収容する筐体50には、筐体50外から空気(外気)を筐体50内に取り入れる吸気口51、及び、筐体50内の空気を筐体50外に排出する排気口52が設けられている。吸気口51は、筐体内気流の上流側に位置するモータ2に対向する位置に設けられている。筐体50内の排気口52の近傍には冷却ファン20が設けられている。冷却ファン20が回転することにより吸気口51から筐体50内に空気が取り入れられ、筐体50内に取り入れられた空気は、冷却風として、主に、モータ2、圧縮機本体1、熱交換器14a,14bの順に流れ、排気口52から筐体50外に排出される。なお、冷却ファン20の回転速度は、制御装置40によって制御される。制御装置40は、吐出圧力センサ18によって検出される圧縮空気の吐出圧力と、モータ温度センサ(不図示)によって検出されるモータ2の温度等に基づき、筐体50内の温度を一定範囲に維持するように、冷却ファン20の回転速度を制御する。 The housing 50, which houses each device, is provided with an air intake port 51 for drawing in outside air from outside the housing 50, and an exhaust port 52 for discharging air from inside the housing 50 to the outside. The air intake port 51 is located opposite the motor 2, which is situated upstream of the airflow inside the housing. A cooling fan 20 is provided near the exhaust port 52 inside the housing 50. As the cooling fan 20 rotates, air is drawn into the housing 50 from the air intake port 51. The air drawn into the housing 50 flows as cooling air, mainly through the motor 2, the compressor body 1, and the heat exchangers 14a and 14b, before being discharged outside the housing 50 through the exhaust port 52. The rotation speed of the cooling fan 20 is controlled by a control device 40. The control device 40 controls the rotation speed of the cooling fan 20 to maintain the temperature inside the housing 50 within a certain range, based on the discharge pressure of compressed air detected by a discharge pressure sensor 18 and the temperature of the motor 2 detected by a motor temperature sensor (not shown).
モータ2は、制御装置40を介してインバータ19から任意の周波数の電力を受け、可変速に回転可能となっている。 Motor 2 receives power of any frequency from inverter 19 via control device 40, enabling it to rotate at a variable speed.
圧縮機本体1は、ロータ3の回転により、吸気部から空気を吸い込み、吸い込んだ空気を圧縮して吐出する。圧縮機本体1により生成された圧縮空気は、吐出配管25に吐出される。なお、本実施形態に係る圧縮機100は、上述したように二段圧縮行う。低圧段圧縮機本体1Lは、エアフィルタ5を通じて吸い込んだ空気(外気)を圧縮し、第1吐出配管25Lに圧縮空気を吐出する。第1吐出配管25Lに吐出された圧縮空気はインタークーラ14bLを通じて、高圧段圧縮機本体1Hの吸気部に導かれる。高圧段圧縮機本体1Hは、低圧段圧縮機本体1Lから吐出された圧縮空気をさらに圧縮して第2吐出配管25Hに圧縮空気を吐出する。 The compressor body 1 draws in air from the intake section by the rotation of the rotor 3, compresses the drawn-in air, and discharges it. The compressed air generated by the compressor body 1 is discharged into the discharge pipe 25. In this embodiment, the compressor 100 performs two-stage compression as described above. The low-pressure stage compressor body 1L compresses the air (outside air) drawn in through the air filter 5 and discharges the compressed air into the first discharge pipe 25L. The compressed air discharged into the first discharge pipe 25L is guided through the intercooler 14bL to the intake section of the high-pressure stage compressor body 1H. The high-pressure stage compressor body 1H further compresses the compressed air discharged from the low-pressure stage compressor body 1L and discharges the compressed air into the second discharge pipe 25H.
第2吐出配管25Hには、高圧段圧縮機本体1Hからアフタークーラ14bHに向かって空気が流れることを許容し、アフタークーラ14bHから高圧段圧縮機本体1Hに向かって空気が流れることを禁止する逆止弁29が設けられている。第2吐出配管25Hの逆止弁29の上流側には放気経路26が接続されている。放気経路26の下流側には、放気経路26を開閉可能な電磁弁である放気弁27が設けられている。 The second discharge pipe 25H is equipped with a check valve 29 that allows air to flow from the high-pressure stage compressor body 1H towards the aftercooler 14bH, and prohibits air from flowing from the aftercooler 14bH towards the high-pressure stage compressor body 1H. An air release path 26 is connected upstream of the check valve 29 in the second discharge pipe 25H. Downstream of the air release path 26 is an air release valve 27, which is a solenoid valve capable of opening and closing the air release path 26.
制御装置40は、吐出圧力センサ18により検出される圧縮空気の吐出圧力Paが設定圧力Pa0未満である場合には圧縮機本体1の負荷運転(通常運転)を行い、吐出圧力センサ18により検出される圧縮空気の吐出圧力Paが設定圧力Pa0以上である場合には無負荷運転を行う。 The control device 40 performs load operation (normal operation) of the compressor body 1 when the discharge pressure Pa of compressed air detected by the discharge pressure sensor 18 is less than the set pressure Pa0, and performs no-load operation when the discharge pressure Pa of compressed air detected by the discharge pressure sensor 18 is equal to or greater than the set pressure Pa0.
制御装置40は、負荷運転において、放気弁27に閉信号を出力し、放気弁27を全閉にする。したがって、負荷運転では、高圧段圧縮機本体1Hから吐出された圧縮空気は、逆止弁29を通じてアフタークーラ14bHに流れる。制御装置40は、無負荷運転において、放気弁27に開信号を出力し、放気弁27を全開にする。したがって、ユーザ側の圧縮空気の消費量が減少し、吐出圧力センサ18により検出される吐出圧力Paが設定圧力Pa0以上になると、放気弁27が開かれ、圧縮空気が放気経路26及び放気サイレンサ28を通じて大気に放出される。無負荷運転では、圧縮機本体1の負荷が軽減されるため、負荷運転時に比べて消費電力が低減する。なお、無負荷運転において、制御装置40は、モータ2の回転速度を負荷運転のときに比べて低減させてもよい。 During load operation, the control device 40 outputs a close signal to the air release valve 27, completely closing the air release valve 27. Therefore, during load operation, compressed air discharged from the high-pressure stage compressor body 1H flows through the check valve 29 to the aftercooler 14bH. During no-load operation, the control device 40 outputs an open signal to the air release valve 27, completely opening the air release valve 27. Therefore, when the user's compressed air consumption decreases and the discharge pressure Pa detected by the discharge pressure sensor 18 becomes equal to or greater than the set pressure Pa0, the air release valve 27 opens, and compressed air is released into the atmosphere through the air release path 26 and the air release silencer 28. During no-load operation, the load on the compressor body 1 is reduced, resulting in lower power consumption compared to load operation. Note that during no-load operation, the control device 40 may reduce the rotational speed of the motor 2 compared to load operation.
図1及び図2を参照して、圧縮機100の潤滑油系統60について詳しく説明する。図2は、圧縮機100の潤滑油系統60を示す図である。図1に示すように、モータ2の出力軸の端部には、ポンプ駆動用ギヤ9が設けられている。ポンプ駆動用ギヤ9は、オイルポンプ10に接続された被駆動用ギヤ(不図示)と歯合している。モータ2の動力は、ポンプ駆動用ギヤ9及び被駆動用ギヤを介してオイルポンプ10に伝達される。オイルポンプ10がモータ2により回転することで、潤滑油系統60内で潤滑油が循環する。本実施形態に係るオイルポンプ10は、一定の押しのけ容積を有する固定容量式のポンプである。 The lubrication system 60 of the compressor 100 will be described in detail with reference to Figures 1 and 2. Figure 2 shows the lubrication system 60 of the compressor 100. As shown in Figure 1, a pump drive gear 9 is provided at the end of the output shaft of the motor 2. The pump drive gear 9 meshes with a driven gear (not shown) connected to the oil pump 10. The power of the motor 2 is transmitted to the oil pump 10 via the pump drive gear 9 and the driven gear. As the oil pump 10 rotates due to the motor 2, the lubricating oil circulates within the lubrication system 60. The oil pump 10 in this embodiment is a fixed-displacement pump with a constant displacement volume.
図1及び図2に示すように、潤滑油系統60は、潤滑油を貯留する貯留部12を有するギヤケース11と、貯留部12に貯留されている潤滑油を吸い込んで吐出するオイルポンプ10と、潤滑油を冷却する潤滑油用熱交換器14aと、潤滑油系統60内の塵芥を捕捉するオイルフィルタ15と、潤滑油系統60に設けられる各機器を接続する潤滑油配管(13a,13b,13c)と、を備える。 As shown in Figures 1 and 2, the lubrication system 60 comprises a gear case 11 having a storage section 12 for storing lubricating oil, an oil pump 10 for drawing in and discharging the lubricating oil stored in the storage section 12, a lubricating oil heat exchanger 14a for cooling the lubricating oil, an oil filter 15 for capturing dust and debris within the lubricating system 60, and lubricating oil piping (13a, 13b, 13c) for connecting the various devices installed in the lubricating system 60.
潤滑油配管には、例えば、オイルポンプ10から吐出された潤滑油を軸受6に導く主配管13aと、主配管13aから分岐して、潤滑油用熱交換器14aをバイパスするバイパス配管13bと、主配管13aから分岐して、オイルポンプ10から吐出された潤滑油の一部を軸受6に導くことなくギヤケース11の貯留部12に戻す戻り配管13cと、がある。主配管13aは、オイルフィルタ15の下流側で、低圧段圧縮機本体1Lのロータケーシング4に接続される第1分岐管13a1と、高圧段圧縮機本体1Hのロータケーシング4に接続される第2分岐管13a2とに分岐する。低圧段圧縮機本体1Lの軸受6に供給された潤滑油と、高圧段圧縮機本体1Hの軸受6に供給された潤滑油とは、低圧段圧縮機本体1L及び高圧段圧縮機本体1Hのロータケーシング4に接続されるギヤケース11内で合流する。 The lubrication oil piping includes, for example, a main pipe 13a that guides the lubricating oil discharged from the oil pump 10 to the bearing 6, a bypass pipe 13b that branches off from the main pipe 13a and bypasses the lubricating oil heat exchanger 14a, and a return pipe 13c that branches off from the main pipe 13a and returns a portion of the lubricating oil discharged from the oil pump 10 to the storage section 12 of the gear case 11 without guiding it to the bearing 6. Downstream of the oil filter 15, the main pipe 13a branches into a first branch pipe 13a1 connected to the rotor casing 4 of the low-pressure stage compressor body 1L, and a second branch pipe 13a2 connected to the rotor casing 4 of the high-pressure stage compressor body 1H. The lubricating oil supplied to the bearing 6 of the low-pressure stage compressor body 1L and the lubricating oil supplied to the bearing 6 of the high-pressure stage compressor body 1H merge within the gear case 11 connected to the rotor casings 4 of the low-pressure stage compressor body 1L and the high-pressure stage compressor body 1H.
オイルポンプ10は、主配管13aを通じて、ギヤケース11の貯留部12に貯留された潤滑油を潤滑油用熱交換器14aに圧送する。潤滑油用熱交換器14aで所定の温度以下に冷却された潤滑油は、オイルフィルタ15を通じて、高圧段圧縮機本体1Hの軸受6及び低圧段圧縮機本体1Lの軸受6に導かれ、ギヤケース11で回収される。本実施形態では、第2分岐管13a2に、潤滑油圧力センサ21が取り付けられている。なお、潤滑油圧力センサ21は、軸受6に供給される潤滑油の圧力を検出可能であればよく、取付箇所は限定されない。例えば、潤滑油圧力センサ21は、第1分岐管13a1に取り付けられていてもよいし、ロータケーシング4に取り付けられていてもよい。 The oil pump 10 pumps the lubricating oil stored in the storage section 12 of the gear case 11 to the lubricating oil heat exchanger 14a via the main piping 13a. The lubricating oil, cooled to a predetermined temperature or below in the lubricating oil heat exchanger 14a, is guided through the oil filter 15 to the bearings 6 of the high-pressure stage compressor body 1H and the low-pressure stage compressor body 1L, and is recovered in the gear case 11. In this embodiment, a lubricating oil pressure sensor 21 is attached to the second branch pipe 13a2. The lubricating oil pressure sensor 21 only needs to be capable of detecting the pressure of the lubricating oil supplied to the bearings 6, and its mounting location is not limited. For example, the lubricating oil pressure sensor 21 may be attached to the first branch pipe 13a1 or to the rotor casing 4.
本実施形態では、オイルポンプ10及び圧縮機本体1が、単一のモータ2によって駆動される(図1参照)。このため、圧縮機本体1のロータ3の回転速度が上昇するにしたがって、オイルポンプ10から吐出される潤滑油の量が増加する。 In this embodiment, the oil pump 10 and the compressor body 1 are driven by a single motor 2 (see Figure 1). Therefore, as the rotational speed of the rotor 3 of the compressor body 1 increases, the amount of lubricating oil discharged from the oil pump 10 increases.
戻り配管13cには、オイルポンプ10から貯留部12に戻す潤滑油の流量を制御する流量制御装置としての電磁弁(以下、排油調整弁とも記す)17が設けられている。 The return pipe 13c is equipped with a solenoid valve (hereinafter also referred to as an oil drain control valve) 17, which acts as a flow control device to control the flow rate of lubricating oil returned from the oil pump 10 to the storage unit 12.
制御装置40は、排油調整弁17の開度を調整する。排油調整弁17の開度が大きくなるほど、排油調整弁17を通じてオイルポンプ10から貯留部12に戻る潤滑油の流量が増加する。その結果、オイルポンプ10から軸受6に導かれる潤滑油の流量が減少する。このように、本実施形態に係る制御装置40は、排油調整弁17の開度を制御することにより、オイルポンプ10から軸受6に供給される潤滑油の流量(以下、供給量とも記す)を制御する。制御装置40は、運転状態に応じて設定される目標圧力に基づいて、排油調整弁17の開度を調整することで、軸受6に必要な潤滑油の供給量を確保し、不要な潤滑油を戻り配管13cを通じて貯留部12に還流させる。 The control device 40 adjusts the opening degree of the oil drain control valve 17. The larger the opening degree of the oil drain control valve 17, the greater the flow rate of lubricating oil returning from the oil pump 10 to the storage unit 12 through the oil drain control valve 17. As a result, the flow rate of lubricating oil supplied from the oil pump 10 to the bearing 6 decreases. Thus, the control device 40 according to this embodiment controls the flow rate (hereinafter also referred to as the supply amount) of lubricating oil supplied from the oil pump 10 to the bearing 6 by controlling the opening degree of the oil drain control valve 17. Based on the target pressure set according to the operating state, the control device 40 adjusts the opening degree of the oil drain control valve 17 to ensure the necessary supply amount of lubricating oil to the bearing 6, and returns excess lubricating oil to the storage unit 12 through the return pipe 13c.
なお、潤滑油の供給量を制御する流量制御装置の構成は、排油調整弁17に限られない。圧縮機100は、例えば、排油調整弁17に代えて、オイルポンプ10を駆動する自律型の発動機(電気モータ等)を流量制御装置として備えていてもよい。この場合、制御装置40は、発動機を制御して、オイルポンプ10の回転速度を調整することにより、オイルポンプ10から軸受6に供給される潤滑油の流量を制御する。なお、圧縮機100は、流量制御装置として、排油調整弁17及び発動機の双方を備えていてもよい。また、排油調整弁17は、制御装置40からの制御電流に応じて、開度を連続的に調整可能な電磁比例弁としてもよいし、「開」「閉」の2位置に切り換え可能な電磁切換弁としてもよい。本実施形態では、排油調整弁17は、開度を多段階調整可能な電磁弁である例について説明する。 The configuration of the flow control device for controlling the supply amount of lubricating oil is not limited to the oil drain control valve 17. For example, the compressor 100 may be equipped with an autonomous engine (such as an electric motor) that drives the oil pump 10 as the flow control device instead of the oil drain control valve 17. In this case, the control device 40 controls the flow rate of lubricating oil supplied from the oil pump 10 to the bearing 6 by controlling the engine and adjusting the rotational speed of the oil pump 10. The compressor 100 may also be equipped with both the oil drain control valve 17 and the engine as the flow control device. Furthermore, the oil drain control valve 17 may be a solenoid proportional valve whose opening degree can be continuously adjusted according to the control current from the control device 40, or it may be a solenoid switching valve that can be switched between two positions, "open" and "closed." In this embodiment, an example in which the oil drain control valve 17 is a solenoid valve whose opening degree can be adjusted in multiple stages will be described.
制御装置40の不揮発性メモリ43には、複数の運転状態ごとの目標圧力が予め記憶されている。運転状態ごとの目標圧力は、実験等により、軸受6に必要供給量の潤滑油が流れる場合の潤滑油圧力の実測値に基づいて定められる。なお、必要供給量は、軸受6を適切に潤滑及び冷却することが可能な油量である。制御装置40は、現在の運転状態に応じた目標圧力を不揮発性メモリ43から読み出して設定する。制御装置40は、潤滑油圧力センサ21により検出される圧力(以下、検出圧力とも記す)が、設定した目標圧力となるように排油調整弁17を制御する。 The non-volatile memory 43 of the control device 40 stores target pressures for multiple operating states in advance. The target pressure for each operating state is determined based on measured values of the lubricating oil pressure when the required amount of lubricating oil flows to the bearing 6, as determined through experiments, etc. The required amount is the amount of oil sufficient to properly lubricate and cool the bearing 6. The control device 40 reads and sets the target pressure corresponding to the current operating state from the non-volatile memory 43. The control device 40 controls the oil drain control valve 17 so that the pressure detected by the lubricating oil pressure sensor 21 (hereinafter also referred to as the detected pressure) reaches the set target pressure.
制御装置40は、潤滑油圧力センサ21の運転状態別の目標圧力Potを設定する。制御装置40は、運転状態が負荷運転状態であるときには、目標圧力Potを第1目標圧力Pot1に設定する(Pot=Pot1)。第1目標圧力Pot1は、実験において、圧縮機100が負荷運転状態であるときに、軸受6に必要供給量の潤滑油が供給されているときに潤滑油圧力センサ21により検出された圧力を用いることができる。制御装置40は、運転状態が無負荷運転状態であるときには、目標圧力Potを第2目標圧力Pot2に設定する(Pot=Pot2)。第2目標圧力Pot2は、実験において、圧縮機100が無負荷運転状態であるときに、軸受6に必要供給量の潤滑油が供給されているときに潤滑油圧力センサ21により検出された圧力を用いることができる。無負荷運転状態では、負荷運転状態に比べて圧縮機本体1に作用する負荷が小さい。このため、無負荷運転状態では、負荷運転状態に対して軸受6に供給される潤滑油の必要供給量は小さくてよい。したがって、第2目標圧力Pot2は、第1目標圧力Pot1よりも低い(Pot2<Pot1)。 The control device 40 sets target pressure Pots for each operating state of the lubricating oil pressure sensor 21. When the operating state is a load operation state, the control device 40 sets the target pressure Pot to the first target pressure Pot1 (Pot = Pot1). The first target pressure Pot1 can be the pressure detected by the lubricating oil pressure sensor 21 when the compressor 100 is in a load operation state and the required amount of lubricating oil is supplied to the bearing 6 in the experiment. When the operating state is an unload operation state, the control device 40 sets the target pressure Pot to the second target pressure Pot2 (Pot = Pot2). The second target pressure Pot2 can be the pressure detected by the lubricating oil pressure sensor 21 when the compressor 100 is in an unload operation state and the required amount of lubricating oil is supplied to the bearing 6 in the experiment. In an unload operation state, the load acting on the compressor body 1 is smaller than in a load operation state. Therefore, under no-load conditions, the required amount of lubricating oil supplied to the bearing 6 is smaller than under load conditions. Consequently, the second target pressure Pot2 is lower than the first target pressure Pot1 (Pot2 < Pot1).
制御装置40は、潤滑油圧力センサ21により検出された実際の圧力(検出圧力)Poaと、設定された目標圧力Potとの圧力差ΔPoを演算し、演算された圧力差ΔPoと、予め不揮発性メモリ43に記憶された制御テーブル(図3参照)と、に基づいて、排油調整弁17の目標開度Votを決定する。制御テーブルは、軸受6に供給される潤滑油の圧力と目標圧力の圧力差と、排油調整弁17の目標開度とが紐付けられた開度情報であり、実験等により予め定められる。 The control device 40 calculates the pressure difference ΔPo between the actual pressure (detected pressure) Poa detected by the lubricating oil pressure sensor 21 and the set target pressure Pot. Based on the calculated pressure difference ΔPo and the control table (see Figure 3) pre-stored in the non-volatile memory 43, the control device determines the target opening degree Vot of the oil drain control valve 17. The control table is opening degree information that links the pressure difference between the lubricating oil pressure supplied to the bearing 6 and the target pressure, with the target opening degree of the oil drain control valve 17. This information is predetermined through experiments or other means.
図3は、軸受6に供給される潤滑油の圧力(検出圧力)と目標圧力の圧力差と、排油調整弁17の目標開度との関係を規定する制御テーブルの一例を示す図である。制御テーブルの圧力差ΔPa,ΔPb,ΔPc,ΔPd,ΔPeの大小関係は、ΔPa<ΔPb<ΔPc<ΔPd<ΔPeであり、例えば、ΔPcは0であり、ΔPa,ΔPbは負の値であり、ΔPd,ΔPeは正の値である。制御テーブルは、圧力差ΔPoが大きいほど、排油調整弁17の目標開度Votが大きくなるように規定されている。 Figure 3 shows an example of a control table that defines the relationship between the pressure difference between the lubricating oil pressure (detected pressure) supplied to the bearing 6 and the target pressure, and the target opening degree of the oil drain control valve 17. The relationship between the pressure differences ΔPa, ΔPb, ΔPc, ΔPd, and ΔPe in the control table is ΔPa < ΔPb < ΔPc < ΔPd < ΔPe. For example, ΔPc is 0, ΔPa and ΔPb are negative values, and ΔPd and ΔPe are positive values. The control table is configured such that the larger the pressure difference ΔPo, the larger the target opening degree Vot of the oil drain control valve 17 becomes.
制御装置40は、演算した圧力差ΔPoと不揮発性メモリ43に記憶されている制御テーブルに基づき、排油調整弁17の目標開度Votを設定する。制御装置40は、演算した圧力差ΔPo(以下、演算値ΔPocとも記す)と制御テーブルに記憶されている圧力差ΔPo(以下、記憶値ΔPomとも記す)とを比較し、演算値ΔPocに最も近い記憶値ΔPomに対応する目標開度Votを設定する。例えば、演算値ΔPocに最も近い記憶値ΔPomがΔPaである場合、制御装置40は、排油調整弁17の目標開度Votを0[%](すなわち全閉)に設定する。また、演算値ΔPocに最も近い記憶値ΔPomがΔPeである場合、制御装置40は、排油調整弁の目標開度Votを100[%](すなわち全開)に設定する。 The control device 40 sets the target opening degree Vot of the oil drain control valve 17 based on the calculated pressure difference ΔPo and the control table stored in the non-volatile memory 43. The control device 40 compares the calculated pressure difference ΔPo (hereinafter also referred to as the calculated value ΔPoc) with the pressure difference ΔPo stored in the control table (hereinafter also referred to as the stored value ΔPom), and sets the target opening degree Vot corresponding to the stored value ΔPom closest to the calculated value ΔPoc. For example, if the stored value ΔPom closest to the calculated value ΔPoc is ΔPa, the control device 40 sets the target opening degree Vot of the oil drain control valve 17 to 0% (i.e., fully closed). Also, if the stored value ΔPom closest to the calculated value ΔPoc is ΔPe, the control device 40 sets the target opening degree Vot of the oil drain control valve to 100% (i.e., fully open).
制御装置40は、排油調整弁17の開度が、設定された目標開度Votとなるように、排油調整弁17を制御することで、検出圧力Poaを目標圧力Potに近づける。制御装置40は、目標圧力Potが検出圧力Poaよりも高い場合には、目標開度Votを50[%]よりも小さくして、排油調整弁17を通じて貯留部12に戻す潤滑油の流量を減少させる。これにより、軸受6に導かれる潤滑油の流量が増加し、検出圧力Poaが目標圧力Potに近づくように増加する。制御装置40は、目標圧力Potが検出圧力Poaよりも低い場合には、目標開度Votを50[%]よりも大きくして、排油調整弁17を通じて貯留部12に戻す潤滑油の流量を増加させる。これにより、軸受6に導かれる潤滑油の流量が減少し、検出圧力Poaが目標圧力Potに近づくように低減する。 The control device 40 controls the oil drain control valve 17 so that its opening degree reaches the set target opening degree Vot, thereby bringing the detected pressure Poa closer to the target pressure Pot. If the target pressure Pot is higher than the detected pressure Poa, the control device 40 reduces the target opening degree Vot to less than 50%, decreasing the flow rate of lubricating oil returned to the reservoir 12 through the oil drain control valve 17. This increases the flow rate of lubricating oil directed to the bearing 6, causing the detected pressure Poa to increase closer to the target pressure Pot. If the target pressure Pot is lower than the detected pressure Poa, the control device 40 increases the target opening degree Vot to more than 50%, increasing the flow rate of lubricating oil returned to the reservoir 12 through the oil drain control valve 17. This reduces the flow rate of lubricating oil directed to the bearing 6, causing the detected pressure Poa to decrease closer to the target pressure Pot.
このように、制御装置40は、検出圧力Poaと目標圧力Potの圧力差ΔPoに基づいて排油調整弁17の開度を制御することで、検出圧力Poaを目標圧力Potに近づける。しかしながら、何らかの異常により圧縮機100から吐出される圧縮空気の温度が高くなると、軸受6の温度も高くなるため、圧力差ΔPoに応じた排油調整弁17の開度制御を無効として、常に、排油調整弁17を全閉にしておくことが好ましい。 Thus, the control device 40 controls the opening degree of the oil drain control valve 17 based on the pressure difference ΔPo between the detected pressure Poa and the target pressure Pot, thereby bringing the detected pressure Poa closer to the target pressure Pot. However, if the temperature of the compressed air discharged from the compressor 100 becomes high due to some abnormality, the temperature of the bearing 6 will also rise. Therefore, it is preferable to disable the control of the opening degree of the oil drain control valve 17 according to the pressure difference ΔPo and keep the oil drain control valve 17 fully closed at all times.
そこで、本実施形態に係る制御装置40は、後述する無効条件が成立しているか否かを判定し、無効条件が成立している場合には、圧力差ΔPoに応じた排油調整弁17の開度制御を実行せず、排油調整弁17を強制的に全閉にする。これにより、オイルポンプ10から吐出された潤滑油の全流量が、低圧段圧縮機本体1Lと高圧段圧縮機本体1Hに分配される。 Therefore, the control device 40 according to this embodiment determines whether the invalidation condition described later is met. If the invalidation condition is met, it does not perform opening control of the oil drain control valve 17 according to the pressure difference ΔPo, and instead forcibly closes the oil drain control valve 17 completely. As a result, the entire flow rate of lubricating oil discharged from the oil pump 10 is distributed to the low-pressure stage compressor body 1L and the high-pressure stage compressor body 1H.
無効条件は、圧縮機本体1から吐出される空気の温度Toと圧縮機本体1に吸い込まれる空気の温度Tiの温度差の現在値ΔTaと基準値ΔTbとの差ΔTdが、所定値(以下、温度差閾値とも記す)ΔTtよりも大きい場合に成立する。無効条件は、差ΔTdが温度差閾値ΔTt以下の場合には成立しない。温度差閾値ΔTtは、圧縮機本体1から吐出される空気の温度が異常に上昇していることを判定するための閾値であり、予め不揮発性メモリ43に記憶されている。 The invalidation condition is met when the difference ΔTd between the current temperature difference ΔTa (temperature To of the air discharged from the compressor body 1) and the reference value ΔTb (temperature Ti of the air drawn into the compressor body 1) is greater than a predetermined value (hereinafter also referred to as the temperature difference threshold) ΔTt. The invalidation condition is not met if the difference ΔTd is less than or equal to the temperature difference threshold ΔTt. The temperature difference threshold ΔTt is a threshold used to determine if the temperature of the air discharged from the compressor body 1 is abnormally high, and is pre-stored in the non-volatile memory 43.
図4は、制御装置40により実行される弁制御の処理の流れの一例について示すフローチャートである。図4に示すフローチャートは、例えば、入力装置の起動スイッチがオンされ、圧縮機100が起動されることにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、ステップS110以降の処理が所定の制御周期で繰り返し実行される。 Figure 4 is a flowchart illustrating an example of the valve control process performed by the control device 40. The flowchart in Figure 4 begins, for example, when the input device's start switch is turned on and the compressor 100 is started. After initial settings (not shown) are performed, the process from step S110 onward is repeatedly executed at a predetermined control cycle.
図示しない初期設定において、制御装置40は、圧縮機本体1から吐出される空気の温度Toと圧縮機本体1に吸い込まれる空気の温度Tiの温度差の基準値(基準温度差とも記す)ΔTbを設定する。本実施形態に係る圧縮機100は二段圧縮を行う構成であるため、制御装置40は、低圧段圧縮機本体1L用の第1基準温度差ΔTb1と、高圧段圧縮機本体1H用の第2基準温度差ΔTb2を以下のようにして決定する。 In the initial settings (not shown), the control device 40 sets a reference value (also referred to as the reference temperature difference) ΔTb for the temperature difference between the air temperature To discharged from the compressor body 1 and the air temperature Ti drawn into the compressor body 1. Since the compressor 100 in this embodiment is configured for two-stage compression, the control device 40 determines the first reference temperature difference ΔTb1 for the low-pressure stage compressor body 1L and the second reference temperature difference ΔTb2 for the high-pressure stage compressor body 1H as follows.
制御装置40は、圧縮機100の起動時(運転開始時)に第1吐出温度センサ32により検出される第1吐出温度To1から圧縮機100の起動時(運転開始時)に第1吸気温度センサ31により検出される第1吸気温度Ti1を減算することにより、第1吐出温度To1と第1吸気温度Ti1との温度差(以下、第1温度差とも記す)を演算する。制御装置40は、運転開始時に演算した第1温度差を、第1基準温度差ΔTb1として不揮発性メモリ43に記憶する。 The control device 40 calculates the temperature difference between the first discharge temperature To1 and the first intake temperature Ti1 (hereinafter also referred to as the first temperature difference) by subtracting the first intake temperature Ti1 detected by the first intake temperature sensor 31 at the time of compressor 100 startup (start of operation) from the first discharge temperature To1 detected by the first discharge temperature sensor 32 at the time of compressor 100 startup (start of operation). The control device 40 stores the first temperature difference calculated at the start of operation as the first reference temperature difference ΔTb1 in the non-volatile memory 43.
制御装置40は、圧縮機100の起動時(運転開始時)に第2吐出温度センサ34により検出される第2吐出温度To2から圧縮機100の起動時(運転開始時)に第1吸気温度センサ31により検出される第1吸気温度Ti1を減算することにより、第2吐出温度To2と第1吸気温度Ti1との温度差(以下、第2温度差とも記す)を演算する。制御装置40は、運転開始時に演算した第2温度差を、第2基準温度差ΔTb2として不揮発性メモリ43に記憶する。 The control device 40 calculates the temperature difference between the second discharge temperature To2 and the first intake temperature Ti1 (hereinafter also referred to as the second temperature difference) by subtracting the first intake temperature Ti1 detected by the first intake temperature sensor 31 at the time of compressor 100 startup (start of operation) from the second discharge temperature To2 detected by the second discharge temperature sensor 34 at the time of compressor 100 startup (start of operation). The control device 40 stores the second temperature difference calculated at the start of operation as the second reference temperature difference ΔTb2 in the non-volatile memory 43.
なお、基準温度差ΔTb(ΔTb1,ΔTb2)の決定方法はこれに限られない。例えば、圧縮機100が起動されてから所定時間経過後に検出された各温度センサの検出結果に基づいて、基準温度差ΔTbを決定してもよい。また、圧縮機100が起動されてから所定期間内に検出された各温度センサの検出結果の平均値に基づいて、基準温度差ΔTbを決定してもよい。 The method for determining the reference temperature difference ΔTb (ΔTb1, ΔTb2) is not limited to this. For example, the reference temperature difference ΔTb may be determined based on the detection results of each temperature sensor detected after a predetermined time has elapsed since the compressor 100 was started. Alternatively, the reference temperature difference ΔTb may be determined based on the average value of the detection results of each temperature sensor detected within a predetermined period after the compressor 100 was started.
初期設定が完了すると、処理が図4に示すステップS110に進む。ステップS110において、制御装置40は、フラグ設定処理を実行する。図5は、フラグ設定処理の流れの一例について示すフローチャートである。図5に示すように、フラグ設定処理が開始されると、ステップS113において、制御装置40は、各温度センサ31~34から温度情報(検出結果)を取得してステップS116に進む。 Once the initial setup is complete, the process proceeds to step S110, as shown in Figure 4. In step S110, the control device 40 executes the flag setting process. Figure 5 is a flowchart showing an example of the flag setting process flow. As shown in Figure 5, once the flag setting process begins, in step S113, the control device 40 acquires temperature information (detection results) from each temperature sensor 31-34 and proceeds to step S116.
ステップS116において、制御装置40は、ステップS113で取得された第1吐出温度To1からステップS113で取得された第1吸気温度Ti1を減算することにより、第1温度差の現在値ΔTa1を演算する。また、ステップS116において、制御装置40は、ステップS113で取得された第2吐出温度To2からステップS113で取得された第1吸気温度Ti1を減算することにより、第2温度差の現在値ΔTa2を演算する。 In step S116, the control device 40 calculates the current value of the first temperature difference ΔTa1 by subtracting the first intake air temperature Ti1 obtained in step S113 from the first discharge temperature To1 obtained in step S113. Also in step S116, the control device 40 calculates the current value of the second temperature difference ΔTa2 by subtracting the first intake air temperature Ti1 obtained in step S113 from the second discharge temperature To2 obtained in step S113.
さらに、制御装置40は、本ステップで演算された第1温度差の現在値ΔTa1から不揮発性メモリ43に記憶されている第1温度差の基準値ΔTb1を減算することにより、第1温度差の現在値と基準値の差ΔTd1を演算する。また、制御装置40は、本ステップで演算された第2温度差の現在値ΔTa2から不揮発性メモリ43に記憶されている第2温度差の基準値ΔTb2を減算することにより、第2温度差の現在値と基準値の差ΔTd2を演算する。ステップS116の温度差の演算処理が完了すると、処理がステップS119に進む。 Furthermore, the control device 40 calculates the difference ΔTd1 between the current value ΔTa1 of the first temperature difference and the reference value by subtracting the reference value ΔTb1 of the first temperature difference stored in the non-volatile memory 43 from the current value ΔTa1 of the first temperature difference calculated in this step. The control device 40 also calculates the difference ΔTd2 between the current value ΔTa2 of the second temperature difference and the reference value by subtracting the reference value ΔTb2 of the second temperature difference stored in the non-volatile memory 43 from the current value ΔTa2 of the second temperature difference calculated in this step. Once the temperature difference calculation process in step S116 is complete, the process proceeds to step S119.
ステップS119において、制御装置40は、無効条件が成立しているか否かを判定する。制御装置40は、ステップS116で演算された第1温度差の現在値ΔTa1と基準値ΔTb1との差ΔTd1が第1温度差閾値ΔTt1よりも大きい場合、あるいは、ステップS116で演算された第2温度差の現在値ΔTa2と基準値ΔTb2との差ΔTd2が第2温度差閾値ΔTt2よりも大きい場合には、無効条件が成立したと判定し、処理をステップS122に進める。 In step S119, the control device 40 determines whether the invalidation condition is met. If the difference ΔTd1 between the current value ΔTa1 of the first temperature difference calculated in step S116 and the reference value ΔTb1 is greater than the first temperature difference threshold ΔTt1, or if the difference ΔTd2 between the current value ΔTa2 of the second temperature difference calculated in step S116 and the reference value ΔTb2 is greater than the second temperature difference threshold ΔTt2, the control device 40 determines that the invalidation condition is met and proceeds to step S122.
ステップS119において、制御装置40は、ステップS116で演算された第1温度差の現在値ΔTa1と基準値Tb1との差ΔTd1が第1温度差閾値ΔTt1以下であり、かつ、ステップS116で演算された第2温度差の現在値ΔTa2と基準値Tb2との差ΔTd2が第2温度差閾値ΔTt2以下である場合には、無効条件は成立していないと判定し、処理をステップS125に進める。 In step S119, the control device 40 determines that the invalidation condition is not met if the difference ΔTd1 between the current value ΔTa1 of the first temperature difference calculated in step S116 and the reference value Tb1 is less than or equal to the first temperature difference threshold ΔTt1, and the difference ΔTd2 between the current value ΔTa2 of the second temperature difference calculated in step S116 and the reference value Tb2 is less than or equal to the second temperature difference threshold ΔTt2, and proceeds to step S125.
ステップS122において、制御装置40は、無効フラグをオンに設定して、図4のステップS130に処理を進める。ステップS125において、制御装置40は、無効フラグをオフに設定して、図4のステップS130に処理を進める。 In step S122, the control device 40 sets the invalid flag to ON and proceeds to step S130 in Figure 4. In step S125, the control device 40 sets the invalid flag to OFF and proceeds to step S130 in Figure 4.
図4に示すように、ステップS130において、制御装置40は、圧力センサ18,21から圧力情報(検出結果)を取得して、処理をステップS135に進める。ステップS135において、制御装置40は、ステップS130で取得した圧縮機100の吐出圧力Paが設定圧力Pa0未満であるか否かを判定する。ステップS135において、吐出圧力Paが設定圧力Pa0未満であると判定された場合には、処理がステップS140に進む。ステップS135において、吐出圧力Paが設定圧力Pa0以上であると判定された場合には、処理がステップS160に進む。 As shown in Figure 4, in step S130, the control device 40 acquires pressure information (detection results) from the pressure sensors 18 and 21 and proceeds to step S135. In step S135, the control device 40 determines whether the discharge pressure Pa of the compressor 100 acquired in step S130 is less than the set pressure Pa0. If it is determined in step S135 that the discharge pressure Pa is less than the set pressure Pa0, the process proceeds to step S140. If it is determined in step S135 that the discharge pressure Pa is equal to or greater than the set pressure Pa0, the process proceeds to step S160.
ステップS140において、制御装置40は、放気弁27に閉信号を出力し、負荷運転制御を開始して、処理をステップS143に進める。ステップS143において、制御装置40は、無効フラグがオンに設定されているか否かを判定する。ステップS143において、無効フラグがオフに設定されていると判定された場合には、処理がステップS147に進む。ステップS143において、無効フラグがオンに設定されていると判定された場合には、処理がステップS180に進む。 In step S140, the control device 40 outputs a closing signal to the air release valve 27, starts load operation control, and proceeds to step S143. In step S143, the control device 40 determines whether the invalid flag is set to ON. If it is determined in step S143 that the invalid flag is set to OFF, the process proceeds to step S147. If it is determined in step S143 that the invalid flag is set to ON, the process proceeds to step S180.
ステップS147において、制御装置40は、潤滑油の目標圧力Potに第1目標圧力Pot1を設定し(Pot=Pot1)、処理をステップS150に進める。ステップS150において、制御装置40は、ステップS130で取得した潤滑油圧力センサ21の検出圧力PoaからステップS147で設定した第1目標圧力Pot1を減算して、圧力差ΔPoを演算する。次ステップS155において、制御装置40は、制御テーブル(図3参照)を参照し、ステップS150で演算した圧力差ΔPoに基づき、排油調整弁17の目標開度Votを決定し、処理をステップS158に進める。ステップS158において、制御装置40は、排油調整弁17に制御信号を出力し、排油調整弁17の開度をステップS155で決定した目標開度Votに調整する。 In step S147, the control device 40 sets the target pressure Pot1 of the lubricating oil to Pot (Pot = Pot1) and proceeds to step S150. In step S150, the control device 40 calculates the pressure difference ΔPo by subtracting the first target pressure Pot1 set in step S147 from the detected pressure Poa of the lubricating oil pressure sensor 21 acquired in step S130. In the next step S155, the control device 40 refers to the control table (see Figure 3) and determines the target opening degree Vot of the oil drain control valve 17 based on the pressure difference ΔPo calculated in step S150, and proceeds to step S158. In step S158, the control device 40 outputs a control signal to the oil drain control valve 17 and adjusts the opening degree of the oil drain control valve 17 to the target opening degree Vot determined in step S155.
ステップS160において、制御装置40は、放気弁27に開信号を出力し、無負荷運転制御を開始して、処理をステップS163に進める。ステップS163において、制御装置40は、無効フラグがオンに設定されているか否かを判定する。ステップS163において、無効フラグがオフに設定されていると判定された場合には、処理がステップS167に進む。ステップS163において、無効フラグがオンに設定されていると判定された場合には、処理がステップS180に進む。 In step S160, the control device 40 outputs an open signal to the air release valve 27, starts no-load operation control, and proceeds to step S163. In step S163, the control device 40 determines whether the invalid flag is set to ON. If it is determined in step S163 that the invalid flag is set to OFF, the process proceeds to step S167. If it is determined in step S163 that the invalid flag is set to ON, the process proceeds to step S180.
ステップS167において、制御装置40は、潤滑油の目標圧力Potに第2目標圧力Pot2を設定し(Pot=Pot2)、処理をステップS170に進める。ステップS170において、制御装置40は、ステップS130で取得した潤滑油圧力センサ21の検出圧力PoaからステップS167で設定した第2目標圧力Pot2を減算して、圧力差ΔPoを演算する。次ステップS175において、制御装置40は、制御テーブル(図3参照)を参照し、ステップS170で演算した圧力差ΔPoに基づき、排油調整弁17の目標開度Votを決定し、処理をステップS178に進める。ステップS178において、制御装置40は、排油調整弁17に制御信号を出力し、排油調整弁17の開度をステップS175で決定した目標開度Votに調整する。 In step S167, the control device 40 sets the second target pressure Pot2 to the target lubricating oil pressure Pot (Pot = Pot2), and proceeds to step S170. In step S170, the control device 40 calculates the pressure difference ΔPo by subtracting the second target pressure Pot2 set in step S167 from the detected pressure Poa of the lubricating oil pressure sensor 21 acquired in step S130. In the next step S175, the control device 40 refers to the control table (see Figure 3) and determines the target opening degree Vot of the oil drain control valve 17 based on the pressure difference ΔPo calculated in step S170, and proceeds to step S178. In step S178, the control device 40 outputs a control signal to the oil drain control valve 17 and adjusts the opening degree of the oil drain control valve 17 to the target opening degree Vot determined in step S175.
ステップS180において、制御装置40は、圧力差ΔPoに関わらず、排油調整弁17に制御信号を出力し、排油調整弁17を全閉にする。ステップS158,S178,S180のいずれかの処理により排油調整弁17の制御が完了すると、本制御周期における図4のフローチャートに示す処理が終了する。 In step S180, the control device 40 outputs a control signal to the oil drain control valve 17, regardless of the pressure difference ΔPo, and completely closes the oil drain control valve 17. Once the control of the oil drain control valve 17 is completed through any of the processes in steps S158, S178, or S180, the process shown in the flowchart of Figure 4 for this control cycle is completed.
このように、本実施形態では、無負荷運転時に、負荷運転時よりも低い目標圧力が設定され、目標圧力と潤滑油圧力センサ21により検出される圧力(検出圧力)との圧力差に応じて排油調整弁17の開度が制御される。負荷運転から無負荷運転に切り替わった場合には、目標圧力が第2目標圧力(<第1目標圧力)に切り替わるため、排油調整弁17の開度が大きくなる。これにより、軸受6に供給される潤滑油の流量が低減する。一方、無負荷運転から負荷運転に切り替わった場合には、目標圧力が第1目標圧力(>第2目標圧力)に切り替わるため、排油調整弁17の開度が小さくなる。これにより、軸受6に供給される潤滑油の流量が増加する。 In this embodiment, a lower target pressure is set during no-load operation than during load operation, and the opening of the oil drain control valve 17 is controlled according to the pressure difference between the target pressure and the pressure detected by the lubricating oil pressure sensor 21 (detected pressure). When switching from load operation to no-load operation, the target pressure switches to the second target pressure (< first target pressure), so the opening of the oil drain control valve 17 increases. This reduces the flow rate of lubricating oil supplied to the bearing 6. On the other hand, when switching from no-load operation to load operation, the target pressure switches to the first target pressure (> second target pressure), so the opening of the oil drain control valve 17 decreases. This increases the flow rate of lubricating oil supplied to the bearing 6.
このように、運転状態ごとに設定される目標圧力と検出圧力の圧力差に応じて、排油調整弁17の開度が調整されるため、速やかにロータケーシング4内の潤滑油の実際の圧力を目標圧力に近づけることができる。すなわち、運転状態の変化に応じて、軸受6に供給される潤滑油の流量を速やかに必要供給量に近づけることができる。 In this way, the opening of the oil drain control valve 17 is adjusted according to the pressure difference between the target pressure and the detected pressure set for each operating state, so that the actual pressure of the lubricating oil in the rotor casing 4 can be quickly brought closer to the target pressure. In other words, the flow rate of lubricating oil supplied to the bearing 6 can be quickly brought closer to the required supply amount in response to changes in the operating state.
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。 According to the above-described embodiment, the following effects and advantages are achieved.
(1)圧縮機100は、空気(気体)を圧縮するロータ3と、ロータ3を回転可能に支持する軸受6と、を有する圧縮機本体1と、軸受6に潤滑油を供給する潤滑油系統60と、制御装置40と、を備えた無給油式圧縮機である。潤滑油系統60は、潤滑油を貯留する貯留部12と、貯留部12に貯留されている潤滑油を吐出するオイルポンプ10と、オイルポンプ10から軸受6に供給される潤滑油の流量を制御する排油調整弁(流量制御装置)17と、軸受6に供給される潤滑油の圧力を検出する潤滑油圧力センサ(圧力センサ)21と、を有する。制御装置40は、複数の運転状態ごとの目標圧力Potを記憶する不揮発性メモリ43(記憶装置)を有する。制御装置40は、運転状態に応じて目標圧力を不揮発性メモリ43から読み出して設定し、潤滑油圧力センサ21により検出された圧力(検出圧力)が設定した目標圧力Potとなるように、排油調整弁17を制御する。 (1) The compressor 100 is an oil-free compressor comprising a compressor body 1 having a rotor 3 for compressing air (gas) and a bearing 6 that rotatably supports the rotor 3, a lubrication system 60 for supplying lubricating oil to the bearing 6, and a control device 40. The lubrication system 60 includes a storage section 12 for storing lubricating oil, an oil pump 10 for discharging the lubricating oil stored in the storage section 12, an oil discharge control valve (flow rate control device) 17 for controlling the flow rate of lubricating oil supplied from the oil pump 10 to the bearing 6, and a lubricating oil pressure sensor (pressure sensor) 21 for detecting the pressure of the lubricating oil supplied to the bearing 6. The control device 40 has a non-volatile memory 43 (storage device) that stores target pressure Pots for multiple operating states. The control device 40 reads and sets the target pressure from the non-volatile memory 43 according to the operating state, and controls the oil discharge control valve 17 so that the pressure detected by the lubricating oil pressure sensor 21 (detected pressure) becomes the set target pressure Pot.
この構成では、運転状態に応じて、目標圧力が直ちに設定され、目標圧力と検出圧力に応じて排油調整弁17の制御が実行される。したがって、本実施形態によれば、運転状態が変化したときに、応答性よく軸受6に必要な潤滑油流量を供給することが可能な圧縮機100を提供することができる。 In this configuration, the target pressure is immediately set according to the operating conditions, and the oil drain control valve 17 is controlled according to the target pressure and the detected pressure. Therefore, according to this embodiment, a compressor 100 is provided that can supply the necessary lubricating oil flow rate to the bearing 6 with good responsiveness when the operating conditions change.
(2)潤滑油系統60は、オイルポンプ10から吐出された潤滑油を軸受6に導く主配管13aと、オイルポンプ10から吐出された潤滑油の一部を軸受6に導くことなく貯留部12に戻す戻り配管13cと、戻り配管13cに設けられる流量制御装置としての排油調整弁17と、を有する。このように、本実施形態に係る圧縮機100は、排油調整弁17を制御することにより、軸受6に供給される潤滑油の流量を制御する構成とされている。この構成によれば、発動機によってオイルポンプ10の回転速度を制御することにより、軸受6に供給される潤滑油の流量を制御する構成とする場合に比べて、圧縮機100のコストの低減を図ることができる。 (2) The lubrication system 60 includes a main pipe 13a that guides the lubricating oil discharged from the oil pump 10 to the bearing 6, a return pipe 13c that returns a portion of the lubricating oil discharged from the oil pump 10 to the storage unit 12 without guiding it to the bearing 6, and an oil discharge control valve 17 provided in the return pipe 13c as a flow rate control device. Thus, the compressor 100 according to this embodiment is configured to control the flow rate of lubricating oil supplied to the bearing 6 by controlling the oil discharge control valve 17. This configuration allows for a reduction in the cost of the compressor 100 compared to a configuration where the flow rate of lubricating oil supplied to the bearing 6 is controlled by controlling the rotational speed of the oil pump 10 with an engine.
(3)不揮発性メモリ43には、軸受6に供給される潤滑油の圧力と目標圧力の圧力差と、排油調整弁17の目標開度Votとが紐付けられた開度情報としての制御テーブル(図3参照)が記憶されている。制御装置40は、潤滑油圧力センサ21により検出された圧力(検出圧力)Poaと、運転状態に応じて設定された目標圧力Potとの圧力差ΔPoを演算する。制御装置40は、演算された圧力差ΔPoと制御テーブル(図3参照)に基づいて、排油調整弁17の目標開度Votを決定する。制御装置40は、排油調整弁17の開度が、決定した目標開度Votとなるように、排油調整弁17を制御することで、潤滑油圧力センサ21により検出された圧力(検出圧力)Poaを目標圧力Potに近づける。 (3) The non-volatile memory 43 stores a control table (see Figure 3) as opening degree information, which links the pressure difference between the pressure of the lubricating oil supplied to the bearing 6 and the target pressure, with the target opening degree Vot of the oil drain control valve 17. The control device 40 calculates the pressure difference ΔPo between the pressure (detected pressure) Poa detected by the lubricating oil pressure sensor 21 and the target pressure Pot, which is set according to the operating state. Based on the calculated pressure difference ΔPo and the control table (see Figure 3), the control device 40 determines the target opening degree Vot of the oil drain control valve 17. The control device 40 controls the oil drain control valve 17 so that its opening degree becomes the determined target opening degree Vot, thereby bringing the pressure (detected pressure) Poa detected by the lubricating oil pressure sensor 21 closer to the target pressure Pot.
この構成によれば、検出圧力Poaと目標圧力Potとの圧力差ΔPoに応じて、排油調整弁17の開度が適切に制御され、検出圧力Poaを目標圧力Potに速やかに近づけることができるとともに、検出圧力Poaが目標圧力Potを超えるオーバーシュートの量を低く抑えることができる。 According to this configuration, the opening degree of the oil drain control valve 17 is appropriately controlled according to the pressure difference ΔPo between the detected pressure Poa and the target pressure Pot. This allows the detected pressure Poa to quickly approach the target pressure Pot, while simultaneously suppressing the amount of overshoot where the detected pressure Poa exceeds the target pressure Pot.
(4)制御装置40は、運転状態が無負荷運転状態であるときには、運転状態が負荷運転状態であるときよりも低い目標圧力Potを設定する。この構成によれば、無負荷運転状態であるときには、軸受6に供給される潤滑油の流量が低減されるため、撹拌ロス及び消費電力の低減を図ることができる。さらに、軸受6への潤滑油の流量の供給過多に起因する軸受6の損傷(スミアリング)の発生を防止できる。 (4) When the operating state is no-load operation, the control device 40 sets a lower target pressure pot than when the operating state is under load. With this configuration, when the operating state is no-load, the flow rate of lubricating oil supplied to the bearing 6 is reduced, thereby reducing stirring losses and power consumption. Furthermore, it is possible to prevent damage to the bearing 6 (smearing) caused by excessive lubricating oil supply to the bearing 6.
(5)制御装置40は、圧縮機本体1から吐出される空気の温度に基づき、無効条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態において、制御装置40は、圧縮機本体1から吐出される空気の温度(例えば、第1吐出温度To1)と圧縮機本体1に吸い込まれる空気の温度(例えば、第1吸気温度Ti1)の温度差(例えば、第1温度差)の現在値(例えば、ΔTa1)と基準値(例えば、ΔTb1)との差(例えば、ΔTd1)が温度差閾値(例えば、所定値ΔTt1)よりも大きい場合には、無効条件が成立したと判定する。無効条件が成立した場合、制御装置40は、検出圧力及び目標圧力に基づく排油調整弁17の開度制御を行わない。すなわち、制御装置40は、検出圧力及び目標圧力に基づくオイルポンプ10から軸受6に供給される潤滑油の流量制御を行わない。本実施形態では、無効条件が成立した場合、検出圧力と目標圧力の圧力差に関わらず、排油調整弁17を全閉にすることにより、オイルポンプ10から吐出された潤滑油の全量を圧縮機本体1の軸受6に供給する。 (5) The control device 40 determines whether the invalidation condition is met based on the temperature of the air discharged from the compressor body 1. In this embodiment, the control device 40 determines that the invalidation condition is met if the difference (e.g., ΔTd1) between the current value (e.g., ΔTa1) and the reference value (e.g., ΔTb1) of the temperature difference (e.g., first temperature difference) between the temperature of the air discharged from the compressor body 1 (e.g., first discharge temperature To1) and the temperature of the air drawn into the compressor body 1 (e.g., first intake temperature Ti1) is greater than the temperature difference threshold (e.g., predetermined value ΔTt1). If the invalidation condition is met, the control device 40 does not control the opening degree of the oil discharge control valve 17 based on the detected pressure and target pressure. That is, the control device 40 does not control the flow rate of lubricating oil supplied from the oil pump 10 to the bearing 6 based on the detected pressure and target pressure. In this embodiment, if the invalidation condition is met, regardless of the pressure difference between the detected pressure and the target pressure, the oil discharge control valve 17 is completely closed, thereby supplying the entire amount of lubricating oil discharged from the oil pump 10 to the bearing 6 of the compressor body 1.
例えば、運転状態が負荷運転状態から無負荷運転状態に切り替わった場合であって、無効条件が成立していないときには、制御装置40は、排油調整弁17の開度を開き側に制御することによりオイルポンプ10から軸受6に供給される潤滑油の流量を低減することで潤滑油圧力センサ21により検出された圧力を、設定した目標圧力Pot(=Pot2)に近づける。また、例えば、運転状態が無負荷運転状態であるときに無効条件が成立した場合には、制御装置40は、設定した目標圧力Pot(=Pot2)に関わらず、排油調整弁17の開度を閉じ側に制御することによりオイルポンプ10から軸受6に供給される潤滑油の流量を増加させる。 For example, when the operating state switches from a loaded operation state to an unloaded operation state and the invalidation condition is not met, the control device 40 controls the opening of the oil drain control valve 17 to the open side, thereby reducing the flow rate of lubricating oil supplied from the oil pump 10 to the bearing 6, and bringing the pressure detected by the lubricating oil pressure sensor 21 closer to the set target pressure Pot (=Pot2). Furthermore, for example, if the invalidation condition is met while the operating state is an unloaded operation state, the control device 40 controls the opening of the oil drain control valve 17 to the closed side, regardless of the set target pressure Pot (=Pot2), thereby increasing the flow rate of lubricating oil supplied from the oil pump 10 to the bearing 6.
この構成によれば、何らかの原因により無効条件が成立した場合に、軸受6に供給される潤滑油の流量を十分に確保することができる。その結果、軸受6の温度を使用温度範囲内の温度に維持することができ、軸受6の損傷を防止することができる。なお、流量制御装置として、排油調整弁17に代えてオイルポンプ10の回転速度を調整可能な発動機を設ける場合には、制御装置40は、無効条件が成立した場合、検出圧力と目標圧力の圧力差に関わらず発動機の回転速度を所定値に設定する。ここで、所定値とは、例えば、無効条件が成立していない場合の回転速度範囲における最大値である。 This configuration ensures a sufficient flow rate of lubricating oil supplied to the bearing 6 even if a deactivation condition is met for any reason. As a result, the temperature of the bearing 6 can be maintained within the operating temperature range, preventing damage to the bearing 6. Furthermore, if an engine capable of adjusting the rotational speed of the oil pump 10 is provided as the flow rate control device instead of the oil drain control valve 17, the control device 40 sets the rotational speed of the engine to a predetermined value regardless of the pressure difference between the detected pressure and the target pressure when a deactivation condition is met. Here, the predetermined value is, for example, the maximum value within the rotational speed range when a deactivation condition is not met.
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。 The following modifications are also within the scope of the present invention, and it is possible to combine the configurations shown in the modifications with the configurations described in the embodiments described above, or to combine the configurations described in the following different modifications.
<変形例1>
上記実施形態では、5通りの開度調整が可能な排油調整弁17を流量制御装置として用いる例について説明したが、6通り以上あるいは4通り以下の開度調整が可能な排油調整弁17を流量制御装置として用いてもよい。
<Variation 1>
In the above embodiment, an example was described in which an oil drain control valve 17 capable of adjusting the opening degree in five ways is used as a flow rate control device. However, an oil drain control valve 17 capable of adjusting the opening degree in six or more ways, or four or fewer ways, may also be used as a flow rate control device.
<変形例2>
上記実施形態では、制御装置40は、負荷運状態のときと無負荷運転状態のときとで、同じ制御テーブル(図3)を用いて排油調整弁17を制御する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。制御装置40は、負荷運転状態と無負荷運転状態とで異なる制御テーブルを用いて排油調整弁17を制御してもよい。
<Modified Example 2>
In the above embodiment, an example was described in which the control device 40 controls the oil drain control valve 17 using the same control table (Figure 3) in both the load operation state and the no-load operation state, but the present invention is not limited to this. The control device 40 may also control the oil drain control valve 17 using different control tables in the load operation state and the no-load operation state.
<変形例3>
上記実施形態では、運転状態の例として、負荷運転状態と無負荷運転状態について説明したが、本発明はこれに限定されない。負荷運転状態をさらに細分化し、細分化された運転状態ごとに目標圧力が設定されるようにしてもよい。複数の運転状態ごとに、目標圧力が設定されることにより、運転状態の変化にともない目標圧力が切り替わることで、圧縮機本体1の軸受6に必要な供給量を時々刻々リアルタイムで調整することができる。
<Example 3>
In the above embodiment, a loaded operating state and an unloaded operating state were described as examples of operating states, but the present invention is not limited thereto. The loaded operating state may be further subdivided, and a target pressure may be set for each subdivided operating state. By setting a target pressure for each of the multiple operating states, the target pressure can be switched in accordance with changes in the operating state, allowing the amount of supply required for the bearing 6 of the compressor body 1 to be adjusted moment by moment in real time.
<変形例4>
上記実施形態では、無効フラグの設定処理を実行する例について説明したが、無効フラグの設定処理は実行しなくてもよい。この場合、無効条件が成立した場合に、表示装置や音出力装置などを用いて、ユーザに対して警告を行うことが好ましい。
<Modification 4>
In the above embodiment, an example of performing the invalid flag setting process was described, but the invalid flag setting process does not have to be performed. In this case, it is preferable to warn the user using a display device or sound output device when the invalid condition is met.
<変形例5>
上記実施形態では、圧縮機100の起動時の吐出温度と吸気温度の温度差を基準温度差として不揮発性メモリ43に記憶する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。基準温度差は、製品出荷時等に不揮発性メモリ43に記憶される固定値としてもよい。
<Example 5>
In the above embodiment, an example was described in which the temperature difference between the discharge temperature and the intake air temperature at the start of the compressor 100 is stored in the non-volatile memory 43 as a reference temperature difference, but the present invention is not limited thereto. The reference temperature difference may be a fixed value stored in the non-volatile memory 43 at the time of product shipment, etc.
<変形例6>
無効条件は、上記実施形態で説明した例に限定されない。例えば、無効条件は、以下のように定めてもよい。
無効条件の変形例1:圧縮機本体1から吐出される空気の温度の現在値と基準値との差が所定値よりも大きいこと
なお、無効条件の変形例1における基準値は、圧縮機100の起動時(運転開始時)の値としてもよいし、予め定められた固定値としてもよい。
無効条件の変形例2:圧縮機本体1から吐出される空気の温度が、上限値よりも大きいこと
なお、無効条件の変形例2における上限値は、予め定められた固定値である。
<Modification 6>
The invalidation conditions are not limited to the examples described in the embodiments above. For example, the invalidation conditions may be defined as follows:
Modification 1 of the invalid condition: The difference between the current temperature of the air discharged from the compressor body 1 and the reference value is greater than a predetermined value. Note that the reference value in Modification 1 of the invalid condition may be the value at the time the compressor 100 is started (start of operation), or it may be a predetermined fixed value.
Modification 2 of the invalid condition: The temperature of the air discharged from the compressor body 1 is greater than the upper limit. Note that the upper limit in Modification 2 of the invalid condition is a predetermined fixed value.
<変形例7>
上記実施形態では、圧縮機100が二段圧縮機である例について説明したが、三段以上の多段圧縮機としてもよいし、単段圧縮機であってもよい。さらには、ツインロータ型のスクリューロータ圧縮機を例に説明したが、本発明は、シングルロータ型やトリプルロータ型等のツインロータ型以外のスクリュー圧縮機に適用することもできる。また、本発明は、圧縮回転体としてのロータ3の軸受6に潤滑油を供給する種々の無給油式圧縮機に適用することができる。また、圧縮機本体1のロータ3により圧縮する気体は、空気に限定されることもない。
<Example 7>
In the above embodiment, an example was described in which the compressor 100 is a two-stage compressor, but it may also be a multi-stage compressor with three or more stages, or a single-stage compressor. Furthermore, although a twin-rotor type screw rotor compressor was described as an example, the present invention can also be applied to screw compressors other than the twin-rotor type, such as single-rotor type or triple-rotor type. In addition, the present invention can be applied to various oil-free compressors that supply lubricating oil to the bearing 6 of the rotor 3, which is the compressive rotating body. Moreover, the gas compressed by the rotor 3 of the compressor body 1 is not limited to air.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although embodiments of the present invention have been described above, these embodiments represent only a portion of the applications of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments.
1…圧縮機本体、1H…高圧段圧縮機本体、1L…低圧段圧縮機本体、2…モータ、3…ロータ、4…ロータケーシング、6…軸受、10…オイルポンプ、11…ギヤケース、12…貯留部、13a…主配管、潤滑油配管、13a1…第1分岐管、13a2…第2分岐管、13b…バイパス配管、潤滑油配管、13c…戻り配管、潤滑油配管、14a…潤滑油用熱交換器、14b…圧縮空気用熱交換器、14bH…アフタークーラ、14bL…インタークーラ、17…排油調整弁(流量制御装置)、18…吐出圧力センサ(圧力センサ)、19…インバータ、20…冷却ファン、21…潤滑油圧力センサ(圧力センサ)、25…吐出配管、25H…第2吐出配管、25L…第1吐出配管、26…放気経路、27…放気弁、29…逆止弁、31…第1吸気温度センサ、32…第1吐出温度センサ、33…第2吸気温度センサ、34…第2吐出温度センサ、40…制御装置、41…演算装置、42…揮発性メモリ(記憶装置)、43…不揮発性メモリ(記憶装置)、60…潤滑油系統、100…圧縮機(無給油式圧縮機)、Pa…吐出圧力、Pa0…設定圧力、Poa…検出圧力、Pot…目標圧力、Pot1…第1目標圧力、Pot2…第2目標圧力、Tb1…第1温度差の基準値、Tb2…第2温度差の基準値、Ti…圧縮機本体に吸い込まれる気体の温度、Ti1…第1吸気温度、To…圧縮機本体から吐出される気体の温度、To1…第1吐出温度、To2…第2吐出温度、Vot…目標開度、ΔPo…圧力差、ΔPoc…圧力差の演算値、ΔPom…圧力差の記憶値、ΔTa…温度差の現在値、ΔTa1…第1温度差の現在値、ΔTa2…第2温度差の現在値、ΔTb…基準温度差(温度差の基準値)、ΔTb1…第1基準温度差(第1温度差の基準値)、ΔTb2…第2基準温度差(第2温度差の基準値)、ΔTd…温度差の現在値と基準値の差、ΔTd1…第1温度差の現在値と基準値の差、ΔTd2…第2温度差の現在値と基準値の差、ΔTt…温度差閾値(所定値)、ΔTt1…第1温度差閾値、ΔTt2…第2温度差閾値 1... Compressor body, 1H... High-pressure stage compressor body, 1L... Low-pressure stage compressor body, 2... Motor, 3... Rotor, 4... Rotor casing, 6... Bearing, 10... Oil pump, 11... Gear case, 12... Storage section, 13a... Main piping, lubricating oil piping, 13a1... First branch pipe, 13a2... Second branch pipe, 13b... Bypass piping, lubricating oil piping, 13c... Return piping, lubricating oil piping, 14a... Heat exchanger for lubricating oil, 14b... Heat exchanger for compressed air, 14bH... Aftercooler, 14bL... Intercooler, 17... Oil drain control valve (flow rate) Control device), 18...Discharge pressure sensor (pressure sensor), 19...Inverter, 20...Cooling fan, 21...Lubricating oil pressure sensor (pressure sensor), 25...Discharge piping, 25H...Second discharge piping, 25L...First discharge piping, 26...Ventilation path, 27...Ventilation valve, 29...Check valve, 31...First intake air temperature sensor, 32...First discharge temperature sensor, 33...Second intake air temperature sensor, 34...Second discharge temperature sensor, 40...Control device, 41...Calculation unit, 42...Volatile memory (storage device), 43...Non-volatile memory (storage device), 60...Lubricating oil Lubrication system, 100... Compressor (oil-free compressor), Pa... Discharge pressure, Pa0... Set pressure, Poa... Detected pressure, Pot... Target pressure, Pot1... First target pressure, Pot2... Second target pressure, Tb1... Reference value for first temperature difference, Tb2... Reference value for second temperature difference, Ti... Temperature of gas drawn into the compressor body, Ti1... First intake temperature, To... Temperature of gas discharged from the compressor body, To1... First discharge temperature, To2... Second discharge temperature, Vot... Target opening, ΔPo... Pressure difference, ΔPoc... Calculated value of pressure difference, ΔPom ...Pressure difference (stored value), ΔTa...Current temperature difference, ΔTa1...Current value of the first temperature difference, ΔTa2...Current value of the second temperature difference, ΔTb...Reference temperature difference (reference value of the temperature difference), ΔTb1...First reference temperature difference (reference value of the first temperature difference), ΔTb2...Second reference temperature difference (reference value of the second temperature difference), ΔTd...Difference between the current temperature difference and the reference value, ΔTd1...Difference between the current temperature difference and the reference value of the first temperature difference, ΔTd2...Difference between the current temperature difference and the reference value of the second temperature difference, ΔTt...Temperature difference threshold (predetermined value), ΔTt1...First temperature difference threshold, ΔTt2...Second temperature difference threshold
Claims (6)
前記圧縮機本体から吐出される気体の温度である吐出温度を検出する吐出温度センサと、
潤滑油を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留されている潤滑油を吐出するオイルポンプと、
前記オイルポンプから前記軸受に供給される潤滑油の流量を制御する流量制御装置と、
前記軸受に供給される潤滑油の圧力を検出する圧力センサと、
制御装置と、を備える無給油式圧縮機であって、
前記制御装置は、
前記吐出温度センサにより検出される吐出温度に基づき、第一の制御と第二の制御を切り替え、
前記第一の制御は、前記吐出温度センサにより検出される吐出温度が、閾値よりも大きい場合に、前記軸受に供給される潤滑油の流量を所定の流量に維持するように、前記流量制御装置を制御し、
前記第二の制御は、前記吐出温度センサにより検出される吐出温度が、閾値よりも小さい場合に、前記圧力センサにより検出される潤滑油の圧力に基づき、前記軸受に供給される潤滑油の流量を調整するように、前記流量制御装置を制御する無給油式圧縮機。 A compressor body having a rotor and bearings,
A discharge temperature sensor detects the discharge temperature, which is the temperature of the gas discharged from the compressor body,
A storage section for storing lubricating oil,
An oil pump for discharging the lubricating oil stored in the aforementioned storage section,
A flow control device that controls the flow rate of lubricating oil supplied from the oil pump to the bearing,
A pressure sensor for detecting the pressure of the lubricating oil supplied to the bearing,
An oil-free compressor comprising a control device,
The control device is
Based on the discharge temperature detected by the discharge temperature sensor, the first control and the second control are switched.
The first control, when the discharge temperature detected by the discharge temperature sensor is greater than a threshold, controls the flow rate control device to maintain the flow rate of lubricating oil supplied to the bearing at a predetermined flow rate.
The second control is an oil-free compressor that controls the flow rate control device to adjust the flow rate of lubricating oil supplied to the bearing based on the pressure of the lubricating oil detected by the pressure sensor when the discharge temperature detected by the discharge temperature sensor is less than a threshold.
目標圧力を記憶する記憶装置を有し、
前記第二の制御は、
前記圧力センサにより検出された潤滑油の圧力が、前記目標圧力となるように、前記流量制御装置を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の無給油式圧縮機。 The control device is
It has a memory device that stores the target pressure,
The second control is,
The flow rate control device is controlled so that the pressure of the lubricating oil detected by the pressure sensor becomes the target pressure.
The oil-free compressor according to feature 1.
前記第二の制御は、
前記圧力センサにより検出された潤滑油の圧力が、現在の運転状態に対応する前記目標圧力となるように、前記流量制御装置を制御する
ことを特徴とする請求項2に記載の無給油式圧縮機。 The aforementioned target pressure is stored for each operating state of the oil-free compressor.
The second control is,
The flow control device is controlled so that the pressure of the lubricating oil detected by the pressure sensor becomes the target pressure corresponding to the current operating state.
The oil-free compressor according to feature 2.
ことを特徴とする請求項3に記載の無給油式圧縮機。 The oil-free compressor according to claim 3, characterized in that the target pressure during load operation is higher than the target pressure during unload operation.
前記流量制御装置として、排油調整弁を有し、
前記記憶装置は、
前記軸受に供給される潤滑油の圧力と、前記目標圧力との圧力差と、前記排油調整弁の開度とが紐付けられた開度情報を記憶し、
前記第二の制御は、
前記圧力センサにより検出された潤滑油の圧力と、前記目標圧力との圧力差を演算し、
演算により算出された圧力差と、前記開度情報に基づき、前記排油調整弁の目標開度を決定し、
前記排油調整弁の開度が、前記目標開度となるように、前記排油調整弁を調整する制御である
ことを特徴とする請求項2に記載の無給油式圧縮機。 The aforementioned oil-free compressor is
The flow rate control device has an oil drain control valve,
The aforementioned storage device is
The system stores opening degree information that links the pressure of the lubricating oil supplied to the bearing with the pressure difference between that pressure and the target pressure, and the opening degree of the oil drain control valve.
The second control is,
The pressure difference between the pressure of the lubricating oil detected by the pressure sensor and the target pressure is calculated.
Based on the pressure difference calculated by the calculation and the opening degree information, the target opening degree of the oil drain control valve is determined.
The oil-free compressor according to claim 2, characterized in that the control adjusts the oil drain control valve so that the opening degree of the oil drain control valve becomes the target opening degree.
前記圧縮機本体に吸い込まれる気体の温度である吸気温度を検出する吸気温度センサを備え、
前記吸気温度センサにより検出される吸気温度と、前記吐出温度センサにより検出される吐出温度に基づき、前記第一の制御と前記第二の制御を切り替え、
前記第一の制御は、
前記吸気温度センサにより検出される吸気温度と、前記吐出温度センサにより検出される吐出温度との温度差を算出し、
算出された温度差と基準値との差が閾値よりも大きい場合に、前記軸受に供給される潤滑油の流量を所定の流量に維持するように、前記流量制御装置を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の無給油式圧縮機。 The aforementioned oil-free compressor is
The compressor body is equipped with an intake air temperature sensor that detects the intake air temperature, which is the temperature of the gas drawn into the compressor.
Based on the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor and the discharge temperature detected by the discharge air temperature sensor, the first control and the second control are switched.
The first control described above is
The temperature difference between the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor and the discharge air temperature detected by the discharge air temperature sensor is calculated.
If the difference between the calculated temperature difference and the reference value is greater than the threshold , the flow rate control device is controlled to maintain the flow rate of lubricating oil supplied to the bearing at a predetermined flow rate.
The oil-free compressor according to feature 1.
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