JP7847080B2 - Gas compressor - Google Patents
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Description
本開示は、気体圧縮装置に関する。 This disclosure relates to a gas compressor.
従来から商用車用のスクリューコンプレッサに関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された商用車用のスクリューコンプレッサは、ケーシングを有しており、スクリューコンプレッサの作動準備状態および組み付け状態で、ケーシング内にオイルパンが設けられている。このオイルパンには磁石が配設されている（特許文献１、第０００９段落、請求項１、要約、および図１）。 Conventional inventions relating to screw compressors for commercial vehicles have been known (see Patent Document 1 below). The screw compressor for commercial vehicles described in Patent Document 1 has a casing, and an oil pan is provided within the casing in both the operational preparation state and the assembled state of the screw compressor. A magnet is disposed in this oil pan (Patent Document 1, paragraph 0009, claim 1, abstract, and Figure 1).
この従来のスクリューコンプレッサによれば、オイルパン内に、好適にはオイルパン内の最も低い個所に、磁石を配置することにより、オイル中の磁気的粒子の粒子数を確実に減じることが達成される。これにより、オイルフィルタをより小型に形成することができ、または完全に省くことさえできる（特許文献１、第００１０段落）。 According to this conventional screw compressor, by placing a magnet in the oil pan, preferably at the lowest point within the oil pan, the number of magnetic particles in the oil can be reliably reduced. This allows for a smaller oil filter, or even complete elimination of the oil filter (Patent Document 1, paragraph 0010).
雄ロータと雌ロータを含むスクリューロータによって気体を圧縮する気体圧縮装置では、雄ロータと雌ロータが噛み合うことによる摩耗が生じる。特許文献１に記載された従来のスクリューコンプレッサによれば、スクリューロータの摩耗によって発生した金属粒子を磁石によって吸引することができる。しかしながら、この従来のスクリューコンプレッサでは、スクリューロータの摩耗が進行して雄ロータと雌ロータの隙間が拡大すると、気体の圧縮性能が低下するおそれがある。 In a gas compressor that compresses gas using a screw rotor including a male and female rotor, wear occurs due to the meshing of the male and female rotors. According to the conventional screw compressor described in Patent Document 1, metal particles generated by the wear of the screw rotor can be attracted by a magnet. However, in this conventional screw compressor, as the wear of the screw rotor progresses and the gap between the male and female rotors widens, the gas compression performance may decrease.
本開示は、気体の圧縮性能の低下を抑制するとともにスクリューロータから発生する金属粒子を効率よく回収可能な気体圧縮装置を提供する。 This disclosure provides a gas compressor that suppresses the degradation of gas compression performance and efficiently recovers metal particles generated from the screw rotor.
本開示の一態様は、互いに噛み合った状態で回転して気体を圧縮する螺旋状の歯を有する雄ロータおよび雌ロータを含むスクリューロータと、圧縮する前記気体を取り込む吸入口および圧縮された前記気体を吐出する吐出口を有し前記スクリューロータを収容するケーシングと、前記スクリューロータに供給されて前記吐出口から排出される潤滑油を圧縮された前記気体から分離するオイルセパレータと、を備え、前記雄ロータおよび前記雌ロータは、強磁性体の金属材料を素材とし、互いに接触する接触面のいずれか一方に前記金属材料よりも硬度が高い金属皮膜を有し、前記オイルセパレータは、前記潤滑油を貯留する貯留部と、該貯留部の底部に設置されて前記金属材料の粒子を吸着する磁石と、を有することを特徴とする気体圧縮装置である。 One aspect of this disclosure is a gas compression device comprising: a screw rotor including a male rotor and a female rotor having helical teeth that rotate in a meshing state to compress a gas; a casing housing the screw rotor having an intake port for taking in the gas to be compressed and an outlet port for discharging the compressed gas; and an oil separator for separating lubricating oil supplied to the screw rotor and discharged from the outlet port from the compressed gas, wherein the male rotor and the female rotor are made of a ferromagnetic metal material and have a metal coating with a hardness higher than the metal material on one of the contact surfaces that come into contact with each other; and the oil separator has a reservoir for storing the lubricating oil and a magnet installed at the bottom of the reservoir for adsorbing particles of the metal material.
本開示の上記一態様によれば、気体の圧縮性能の低下を抑制するとともにスクリューロータから発生する金属粒子を効率よく回収可能な気体圧縮装置を提供することができる。 According to one aspect of this disclosure, it is possible to provide a gas compressor that can suppress a decrease in the compression performance of the gas and efficiently recover metal particles generated from the screw rotor.
以下、図面を参照して本開示に係る気体圧縮装置の実施形態を説明する。 The embodiments of the gas compressor according to this disclosure will be described below with reference to the drawings.
図１は、本開示に係る気体圧縮装置の実施形態１を示す側面図である。本実施形態の気体圧縮装置１００は、たとえば、容積形の給油式スクリュー圧縮機である。気体圧縮装置１００によって圧縮された空気は、たとえば、サンブラスト、エアダスト、エアタービン、エアグラインダー、各種計測機器、および制御回路など、様々な用途に使用される。気体圧縮装置１００は、たとえば、エアエンド１１０と、オイルセパレータ１２０と、オイルエレメント１３０と、レギュレータ１４０とを備えている。 Figure 1 is a side view showing Embodiment 1 of the gas compressor according to this disclosure. The gas compressor 100 in this embodiment is, for example, a positive displacement oil-lubricated screw compressor. The air compressed by the gas compressor 100 is used for various applications, such as sunblasting, air dust removal, air turbines, air grinders, various measuring instruments, and control circuits. The gas compressor 100 includes, for example, an air end 110, an oil separator 120, an oil element 130, and a regulator 140.
図２は、図１の気体圧縮装置１００のII－II線に沿う拡大断面図である。図３は、図１の気体圧縮装置１００のIII－III線に沿う拡大断面図である。図４は、図３のスクリューロータ１１１およびケーシング１１２のIV－IV線に沿う拡大断面図である。図５は、図４のスクリューロータ１１１の変形例を示す拡大断面図である。気体圧縮装置１００のエアエンド１１０は、たとえば、スクリューロータ１１１と、ケーシング１１２とを有している。 Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of the gas compressor 100 in Figure 1 along line II-II. Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of the gas compressor 100 in Figure 1 along line III-III. Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of the screw rotor 111 and casing 112 in Figure 3 along line IV-IV. Figure 5 is an enlarged cross-sectional view showing a modified example of the screw rotor 111 in Figure 4. The air end 110 of the gas compressor 100 includes, for example, a screw rotor 111 and a casing 112.
スクリューロータ１１１は、雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆを含んでいる。雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆは、それぞれ、互いに平行な回転軸１１１ａと、互いに噛み合う螺旋状の歯１１１ｔとを有し、それぞれの回転軸１１１ａの両端がベアリング１１１ｂによって支持されている。雄ロータ１１１Ｍの回転軸１１１ａと雌ロータ１１１Ｆの回転軸１１１ａの少なくとも一方にモータなどの動力源から動力が伝達されることで、雄ロータ１１１Ｍと雌ロータ１１１Ｆが互いに噛み合った状態で回転する。 The screw rotor 111 includes a male rotor 111M and a female rotor 111F. Each of the male rotor 111M and female rotor 111F has parallel rotating shafts 111a and interlocking helical teeth 111t, with both ends of each rotating shaft 111a supported by bearings 111b. Power is transmitted from a power source such as a motor to at least one of the rotating shafts 111a of the male rotor 111M and the female rotor 111F, causing the male rotor 111M and female rotor 111F to rotate while interlocked.
より具体的には、図２および図３に示す例において、スクリューロータ１１１は、雄ロータ１１１Ｍの回転軸１１１ａに動力源からトルクが伝達されて雄ロータ１１１Ｍが回転する。その結果、雄ロータ１１１Ｍから雌ロータ１１１Ｆにトルクが伝達され、雌ロータ１１１Ｆが回転する。なお、雌ロータ１１１Ｆの回転軸１１１ａに動力源からトルクを伝達して雌ロータ１１１Ｆを回転させ、雌ロータ１１１Ｆから雄ロータ１１１Ｍへトルクを伝達させて雄ロータ１１１Ｍを回転させてもよい。 More specifically, in the examples shown in Figures 2 and 3, the screw rotor 111 rotates when torque is transmitted from the power source to the rotation shaft 111a of the male rotor 111M. As a result, torque is transmitted from the male rotor 111M to the female rotor 111F, causing the female rotor 111F to rotate. Alternatively, torque may be transmitted from the power source to the rotation shaft 111a of the female rotor 111F to rotate the female rotor 111F, and then torque may be transmitted from the female rotor 111F to the male rotor 111M to rotate the male rotor 111M.
ケーシング１１２は、雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆを含むスクリューロータ１１１を収容し、ベアリング１１１ｂを介して雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆのそれぞれの回転軸１１１ａを回転自在に支持している。また、ケーシング１１２は、スクリューロータ１１１によって圧縮する気体を取り込む吸入口１１２ａと、スクリューロータ１１１によって圧縮された気体を吐出する吐出口１１２ｂとを有している。ケーシング１１２は、スクリューロータ１１１の雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆとの間に作動室を形成する。 The casing 112 houses the screw rotor 111, including the male rotor 111M and the female rotor 111F, and rotatably supports the respective rotation axes 111a of the male rotor 111M and the female rotor 111F via bearings 111b. The casing 112 also has an intake port 112a for taking in the gas compressed by the screw rotor 111 and an outlet port 112b for discharging the gas compressed by the screw rotor 111. The casing 112 forms an operating chamber between the male rotor 111M and the female rotor 111F of the screw rotor 111.
ケーシング１１２とスクリューロータ１１１との間の作動室は、スクリューロータ１１１の雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆが回転すると、ケーシング１１２の吸入口１１２ａに連通する位置で容積を増加させる。雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆがさらに回転すると、吸入口１１２ａにおいて空気を取り込んだ作動室は、吸入口１１２ａから吐出口１１２ｂへ向けて移動しながら容積が減少していく。これにより、作動室内で圧縮された空気がケーシング１１２の吐出口１１２ｂから吐出される。 The working chamber between the casing 112 and the screw rotor 111 increases in volume at the position communicating with the intake port 112a of the casing 112 as the male rotor 111M and female rotor 111F of the screw rotor 111 rotate. As the male rotor 111M and female rotor 111F rotate further, the working chamber, which has taken in air at the intake port 112a, decreases in volume as it moves from the intake port 112a towards the discharge port 112b. As a result, the compressed air within the working chamber is discharged from the discharge port 112b of the casing 112.
本実施形態の気体圧縮装置１００において、スクリューロータ１１１の雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆは、たとえば、鋳鉄や機械構造用炭素鋼などの強磁性体の金属材料を素材として製作されている。雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆは、図４または図５に示すように、互いに接触する接触面１１１ｃのいずれか一方に金属皮膜１１１ｐを有している。金属皮膜１１１ｐの硬度は、雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆの素材である金属材料よりも硬度が高い。 In the gas compressor 100 of this embodiment, the male rotor 111M and female rotor 111F of the screw rotor 111 are manufactured from a ferromagnetic metal material, such as cast iron or carbon steel for machine structures. As shown in Figure 4 or 5, the male rotor 111M and female rotor 111F have a metal coating 111p on one of their contact surfaces 111c. The hardness of the metal coating 111p is higher than the hardness of the metal material used for the male rotor 111M and female rotor 111F.
より具体的には、雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆの素材として使用される金属材料のうち、鋳鉄のビッカース硬度は、ＨＶ１６０からＨＶ１８０程度であり、機械構造用炭素鋼のビッカース硬度は、ＨＶ２０１からＨＶ２６９程度である。これに対し、金属皮膜１１１ｐとして用いることができる無電解ニッケルめっきのビッカース硬度は、たとえば、ＨＶ５５０からＨＶ７００程度であり、熱処理によって最大ＨＶ９５０程度になる。 More specifically, among the metal materials used as the base material for the male rotor 111M and female rotor 111F, the Vickers hardness of cast iron is approximately HV160 to HV180, and the Vickers hardness of carbon steel for machine structures is approximately HV201 to HV269. In contrast, the Vickers hardness of electroless nickel plating, which can be used as the metal coating 111p, is, for example, approximately HV550 to HV700, and can reach a maximum of approximately HV950 with heat treatment.
金属皮膜１１１ｐは、雄ロータ１１１Ｍまたは雌ロータ１１１Ｆのいずれか一方の接触面１１１ｃのうち、雄ロータ１１１Ｍと雌ロータ１１１Ｆとのトルクの伝達が行われない位置に形成することができる。より具体的には、雄ロータ１１１Ｍから雌ロータ１１１Ｆへトルクを伝達する場合、図４に示すように、金属皮膜１１１ｐは、たとえば、雄ロータ１１１Ｍの凸状の接触面１１１ｃのうち、雄ロータ１１１Ｍの回転方向Ｄｍにおける前方側を除く後方側のみに選択的に設けることができる。また、この場合、図５に示すように、金属皮膜１１１ｐは、雌ロータ１１１Ｆの凹状の接触面１１１ｃのうち、雌ロータ１１１Ｆの回転方向Ｄｆにおける前方側を除く後方側のみに選択的に設けられていてもよい。 The metal coating 111p can be formed on the contact surface 111c of either the male rotor 111M or the female rotor 111F at a location where torque is not transmitted between the male rotor 111M and the female rotor 111F. More specifically, when torque is transmitted from the male rotor 111M to the female rotor 111F, as shown in Figure 4, the metal coating 111p can be selectively provided only on the rear side of the convex contact surface 111c of the male rotor 111M, excluding the front side in the rotation direction Dm of the male rotor 111M. Alternatively, as shown in Figure 5, the metal coating 111p may be selectively provided only on the rear side of the concave contact surface 111c of the female rotor 111F, excluding the front side in the rotation direction Df of the female rotor 111F.
すなわち、雄ロータ１１１Ｍから雌ロータ１１１Ｆへトルクを伝達する場合、互いの接触面１１１ｃのうち、回転方向Ｄｍ，Ｄｆの前方側では雄ロータ１１１Ｍから雌ロータ１１１Ｆへトルクが伝達されるが、回転方向Ｄｍ，Ｄｆの後方側ではトルクが伝達されない。そのため、図４に示すように、金属皮膜１１１ｐは、たとえば、雄ロータ１１１Ｍの凸状の接触面１１１ｃのうち、雄ロータ１１１Ｍの回転方向Ｄｍにおける後方側に設けることができる。また、図５に示すように、金属皮膜１１１ｐは、たとえば、雌ロータ１１１Ｆの凹状の接触面１１１ｃのうち、雌ロータ１１１Ｆの回転方向Ｄｆにおける後方側に設けることができる。 In other words, when torque is transmitted from the male rotor 111M to the female rotor 111F, torque is transmitted from the male rotor 111M to the female rotor 111F on the front side of the contact surface 111c in the rotational directions Dm and Df, but not on the rear side of the contact surface 111c in the rotational directions Dm and Df. Therefore, as shown in Figure 4, the metal coating 111p can be provided, for example, on the rear side of the convex contact surface 111c of the male rotor 111M in the rotational direction Dm. Also, as shown in Figure 5, the metal coating 111p can be provided, for example, on the rear side of the concave contact surface 111c of the female rotor 111F in the rotational direction Df.
一方、雌ロータ１１１Ｆから雄ロータ１１１Ｍへトルクを伝達する場合、互いの接触面１１１ｃのうち、回転方向Ｄｍ，Ｄｆの後方側では雌ロータ１１１Ｆから雄ロータ１１１Ｍへトルクが伝達されるが、回転方向Ｄｍ，Ｄｆの前方側ではトルクが伝達されない。この場合、図４に示す例とは逆に、金属皮膜１１１ｐは、たとえば、雄ロータ１１１Ｍの凸状の接触面１１１ｃのうち、雄ロータ１１１Ｍの回転方向Ｄｍにおける前方側に設けることができる。また、この場合、図５に示す例とは逆に、金属皮膜１１１ｐは、たとえば、雌ロータ１１１Ｆの凹状の接触面１１１ｃのうち、雌ロータ１１１Ｆの回転方向Ｄｆにおける前方側に設けることができる。 On the other hand, when torque is transmitted from the female rotor 111F to the male rotor 111M, torque is transmitted from the female rotor 111F to the male rotor 111M on the rear side of the contact surface 111c in the rotational directions Dm and Df, but not on the front side of the rotational directions Dm and Df. In this case, contrary to the example shown in Figure 4, the metal coating 111p can be provided, for example, on the front side of the convex contact surface 111c of the male rotor 111M in the rotational direction Dm. Also, in this case, contrary to the example shown in Figure 5, the metal coating 111p can be provided, for example, on the front side of the concave contact surface 111c of the female rotor 111F in the rotational direction Df.
図６は、図１の気体圧縮装置１００のオイルセパレータ１２０の部分断面図である。オイルセパレータ１２０は、たとえば、図１に示すように、配管１２１を有している。配管１２１の一端は、図２に示すエアエンド１１０のケーシング１１２の吐出口１１２ｂに接続されている。オイルセパレータ１２０は、スクリューロータ１１１に供給されてケーシング１１２の吐出口１１２ｂから排出される潤滑油を圧縮された気体から分離する。 Figure 6 is a partial cross-sectional view of the oil separator 120 of the gas compressor 100 shown in Figure 1. The oil separator 120 has, for example, piping 121 as shown in Figure 1. One end of piping 121 is connected to the discharge port 112b of the casing 112 of the air end 110 shown in Figure 2. The oil separator 120 separates the lubricating oil supplied to the screw rotor 111 and discharged from the discharge port 112b of the casing 112 from the compressed gas.
また、オイルセパレータ１２０は、たとえば、図６に示すように、配管１２１の他端に接続される入口部１２２と、オイルエレメント１３０の下方に垂下する円筒状のスカート部１２３と、圧縮された空気などの気体から分離された潤滑油を貯留する貯留部１２４とを有している。また、オイルセパレータ１２０は、たとえば、貯留部１２４の底部に設置されて雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆの金属材料の粒子を吸着する磁石１２５と、貯留部１２４の底部に接続されたオイルフィルタ１２６と、を有している。 Furthermore, the oil separator 120, as shown in Figure 6, for example, has an inlet portion 122 connected to the other end of the piping 121, a cylindrical skirt portion 123 hanging below the oil element 130, and a storage portion 124 for storing lubricating oil separated from gases such as compressed air. The oil separator 120 also includes, for example, a magnet 125 installed at the bottom of the storage portion 124 to attract metal particles of the male rotor 111M and female rotor 111F, and an oil filter 126 connected to the bottom of the storage portion 124.
貯留部１２４は、たとえば、円筒状の胴部と、上向きに凹曲面状の形状を有する底部を有している。すなわち、鉛直方向から見て円形の貯留部１２４の底部は、中央部が周縁部よりも低くなる球面状またはボウル状の形状を有している。磁石１２５は、たとえば、潤滑油が貯留される貯留部１２４の底部の最も低い位置に配置されている。より具体的には、磁石１２５は、貯留部１２４において鉛直方向における最も低い位置となる凹曲形状の底部の中央部に取り外し可能に固定されている。 The storage section 124 has, for example, a cylindrical body and a bottom with an upwardly concave curved shape. That is, the bottom of the circular storage section 124, when viewed vertically, has a spherical or bowl-like shape where the center is lower than the periphery. The magnet 125 is positioned, for example, at the lowest point of the bottom of the storage section 124 where the lubricating oil is stored. More specifically, the magnet 125 is detachably fixed to the center of the concave curved bottom, which is the lowest point in the vertical direction of the storage section 124.
エアエンド１１０においてスクリューロータ１１１によって圧縮された圧縮空気は、ケーシング１１２の吐出口１１２ｂから潤滑油とともに吐出され、配管１２１を介してオイルセパレータ１２０の入口部１２２へ導入される。この入口部１２２に導入された潤滑油を含む圧縮空気は、円筒状のスカート部１２３の周囲を旋回し、さらに円筒状の貯留部１２４の内周面に沿って旋回する。これにより、潤滑油に遠心力が作用し、圧縮空気から潤滑油が分離される。 In the air end 110, the compressed air compressed by the screw rotor 111 is discharged together with lubricating oil from the discharge port 112b of the casing 112 and introduced into the inlet 122 of the oil separator 120 via the piping 121. The compressed air containing lubricating oil introduced into this inlet 122 swirls around the cylindrical skirt portion 123 and then swirls along the inner surface of the cylindrical reservoir portion 124. This causes centrifugal force to act on the lubricating oil, separating it from the compressed air.
貯留部１２４において圧縮空気から分離された潤滑油は、貯留部１２４の底部に貯留され、オイルフィルタ１２６を通り、図示を省略するオイルクーラで冷却された後、再びスクリューロータ１１１へ供給される。一方、貯留部１２４において潤滑油が分離された圧縮空気は、貯留部１２４の内部の円筒状のスカート部１２３を通過してオイルエレメント１３０へ導入される。オイルエレメント１３０に導入された圧縮空気は、オイルエレメント１３０を通過することで、オイルセパレータ１２０で分離できなかった潤滑油の微小な粒子が除去され、レギュレータ１４０から吐出される。 The lubricating oil separated from the compressed air in the storage section 124 is stored at the bottom of the storage section 124, passes through the oil filter 126, is cooled by an oil cooler (not shown), and then supplied back to the screw rotor 111. Meanwhile, the compressed air from which the lubricating oil has been separated in the storage section 124 passes through the cylindrical skirt section 123 inside the storage section 124 and is introduced into the oil element 130. The compressed air introduced into the oil element 130 passes through the oil element 130, removing any minute lubricating oil particles that could not be separated by the oil separator 120, and is then discharged from the regulator 140.
図７は、図１の気体圧縮装置１００の初期運転完了検知部１５０の一例を示すブロック図である。気体圧縮装置１００は、たとえば、初期運転期間の完了を検知する初期運転完了検知部１５０を備えていてもよい。初期運転完了検知部１５０は、たとえば、入出力部、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、およびタイマなどを含む一つ以上のマイクロコントローラによって構成することができる。 Figure 7 is a block diagram showing an example of the initial operation completion detection unit 150 of the gas compressor 100 shown in Figure 1. The gas compressor 100 may, for example, include an initial operation completion detection unit 150 that detects the completion of the initial operation period. The initial operation completion detection unit 150 can be configured by one or more microcontrollers, including, for example, an input/output unit, a central processing unit (CPU), memory, and a timer.
気体圧縮装置１００の初期運転は、たとえば、慣らし運転またはなじみ整形と言い換えることもできる。初期運転は、気体圧縮装置１００の製造後の使用開始時に、雄ロータ１１１Ｍと雌ロータ１１１Ｆとをなじませることを目的として行われる。本実施形態の気体圧縮装置１００の初期運転では、たとえば、雄ロータ１１１Ｍの接触面１１１ｃと雌ロータ１１１Ｆの接触面１１１ｃのうち、金属皮膜１１１ｐが設けられていない方の接触面１１１ｃを適切に摩耗させて整形する。 The initial operation of the gas compressor 100 can also be described as a break-in period or a set-in period. The initial operation is performed to allow the male rotor 111M and the female rotor 111F to settle in before the gas compressor 100 is put into use after its manufacture. In the initial operation of the gas compressor 100 in this embodiment, for example, the contact surface 111c of the male rotor 111M and the contact surface 111c of the female rotor 111F, the one without the metal coating 111p, is appropriately worn and shaped.
図８は、図１の気体圧縮装置１００の製造後に使用を開始したときの入力電力と運転時間との関係を示すグラフである。図８に示すように、気体圧縮装置１００の入力電力は、製造後の使用開始時に最大となり、その後、スクリューロータ１１１の摩耗を伴うなじみ整形が進行することで、運転時間の経過とともに二次曲線的に減少し、最終的に運転時間の経過によらずほぼ一定になる。 Figure 8 is a graph showing the relationship between input power and operating time when the gas compressor 100 shown in Figure 1 is put into use after manufacturing. As shown in Figure 8, the input power of the gas compressor 100 is maximum at the start of use after manufacturing, and then decreases quadratically with the passage of operating time as the wear and settling process of the screw rotor 111 progresses, eventually becoming almost constant regardless of the passage of operating time.
図７に示すように、初期運転完了検知部１５０は、たとえば、入力電力測定部１５１と、判定部１５２と、を有している。これら初期運転完了検知部１５０の各部は、たとえば、初期運転完了検知部１５０においてメモリに記憶されたプログラムをＣＰＵによって実行することで実現される初期運転完了検知部１５０の各機能を表している。 As shown in Figure 7, the initial operation completion detection unit 150 includes, for example, an input power measurement unit 151 and a determination unit 152. Each of these parts of the initial operation completion detection unit 150 represents a function of the unit, which is realized, for example, by the CPU executing a program stored in the memory of the initial operation completion detection unit 150.
入力電力測定部１５１は、スクリューロータ１１１を回転させるモータ１１１ｅに対する入力電力を測定する。判定部１５２は、入力電力測定部１５１によって測定された入力電力の単位時間当たりの低減率がしきい値よりも低下したときに初期運転期間の完了を判定する。より具体的には、入力電力測定部１５１は、たとえば、２時間毎にモータ１１１ｅの入力電力を測定し、判定部１５２は、たとえば、入力電力の低減率が１％よりも低くなった場合に、初期運転期間の終了を判定する。 The input power measurement unit 151 measures the input power to the motor 111e that rotates the screw rotor 111. The determination unit 152 determines the completion of the initial operating period when the rate of reduction of the input power per unit time, as measured by the input power measurement unit 151, falls below a threshold. More specifically, the input power measurement unit 151 measures the input power of the motor 111e every two hours, for example, and the determination unit 152 determines the end of the initial operating period when the rate of reduction of the input power falls below 1%.
また、気体圧縮装置１００は、たとえば、図７に示すように、磁石交換時期通知部１６０を備えてもよい。磁石交換時期通知部１６０は、たとえば、初期運転完了検知部１５０によって初期運転期間の完了が検知されたときに、磁石１２５の交換時期であることを通知する。磁石交換時期通知部１６０は、たとえば、画像表示装置、音声出力装置、または通信装置の少なくとも一つを有し、画像、音声、無線通信、または有線通信の少なくとも一つにより、気体圧縮装置１００のユーザへ磁石１２５の交換時期を通知する。 Furthermore, the gas compressor 100 may also include a magnet replacement timing notification unit 160, as shown in Figure 7. The magnet replacement timing notification unit 160 notifies the user that it is time to replace the magnet 125, for example, when the initial operation completion detection unit 150 detects the completion of the initial operation period. The magnet replacement timing notification unit 160 may have at least one of an image display device, an audio output device, or a communication device, and notify the user of the gas compressor 100 of the magnet 125 replacement timing via at least one of image, audio, wireless communication, or wired communication.
以下、本実施形態の気体圧縮装置１００の作用を説明する。 The operation of the gas compressor 100 of this embodiment will be described below.
気体圧縮装置１００は、互いに噛み合う雄ロータ１１１Ｍと雌ロータ１１１Ｆを回転させ、これら雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆとケーシング１１２との間の作動室の容積を変化させて気体を圧縮する。そのため、スクリューロータ１１１は、たとえば、雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆの熱膨張による不適切な接触や焼け付きを防止するために、これらの間に所定の隙間が形成されるように設計および製造される。しかし、雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆは、製造時の寸法公差によって、これらの間の隙間が所定の隙間よりも小さくなることがある。 The gas compressor 100 compresses gas by rotating a male rotor 111M and a female rotor 111F that mesh with each other, thereby changing the volume of the working chamber between these rotors and the casing 112. Therefore, the screw rotor 111 is designed and manufactured so that a predetermined gap is formed between them, for example, to prevent improper contact or seizure due to thermal expansion of the male rotor 111M and the female rotor 111F. However, due to dimensional tolerances during manufacturing, the gap between the male rotor 111M and the female rotor 111F may be smaller than the predetermined gap.
この場合、初期運転によって雄ロータ１１１Ｍと雌ロータ１１１Ｆの互いの接触面の少なくとも一方を適切に摩耗させる必要があるが、雄ロータ１１１Ｍと雌ロータ１１１Ｆが同一の素材によって製作されている場合、これらに意図しない摩耗が生じる可能性がある。このような意図しない摩耗が生じると、雄ロータ１１１Ｍと雌ロータ１１１Ｆとの間の隙間が所定の隙間よりも拡大し、気体圧縮装置１００における気体の圧縮性能が低下するおそれがある。また、初期運転では、雄ロータ１１１Ｍまたは雌ロータ１１１Ｆの摩耗による金属材料の粒子が、初期運転終了後の通常運転よりも多く発生する。このような課題に対し、本実施形態の気体圧縮装置１００は、以下の構成を有している。 In this case, initial operation is necessary to appropriately wear down at least one of the contact surfaces of the male rotor 111M and the female rotor 111F. However, if the male rotor 111M and the female rotor 111F are made of the same material, unintended wear may occur. Such unintended wear can cause the gap between the male rotor 111M and the female rotor 111F to expand beyond a predetermined gap, potentially reducing the gas compression performance of the gas compressor 100. Furthermore, during initial operation, more metal particles are generated due to wear on the male rotor 111M or the female rotor 111F than during normal operation after the initial operation is complete. To address these issues, the gas compressor 100 of this embodiment has the following configuration.
本実施形態の気体圧縮装置１００は、スクリューロータ１１１と、ケーシング１１２と、オイルセパレータ１２０とを備えている。スクリューロータ１１１は、互いに噛み合った状態で回転して気体を圧縮する螺旋状の歯１１１ｔを有する雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆを含む。ケーシング１１２は、圧縮する気体を取り込む吸入口１１２ａおよび圧縮された気体を吐出する吐出口１１２ｂを有し、スクリューロータ１１１を収容する。オイルセパレータ１２０は、スクリューロータ１１１に供給されてケーシング１１２の吐出口１１２ｂから排出される潤滑油を圧縮された気体から分離する。雄ロータ１１１Ｍおよび雌ロータ１１１Ｆは、強磁性体の金属材料を素材とし、互いに接触する接触面１１１ｃのいずれか一方に、その金属材料よりも硬度が高い金属皮膜１１１ｐを有している。オイルセパレータ１２０は、ケーシング１１２の吐出口１１２ｂから吐出された潤滑油を貯留する貯留部１２４と、その貯留部１２４の底部に設置されて上記金属材料の粒子を吸着する磁石１２５と、を有している。 The gas compressor 100 of this embodiment comprises a screw rotor 111, a casing 112, and an oil separator 120. The screw rotor 111 includes a male rotor 111M and a female rotor 111F, which have helical teeth 111t that rotate in a meshing state to compress the gas. The casing 112 has an intake port 112a for taking in the gas to be compressed and an outlet port 112b for discharging the compressed gas, and houses the screw rotor 111. The oil separator 120 separates the lubricating oil supplied to the screw rotor 111 and discharged from the outlet port 112b of the casing 112 from the compressed gas. The male rotor 111M and the female rotor 111F are made of a ferromagnetic metal material, and one of the contact surfaces 111c that come into contact with each other has a metal coating 111p that is harder than the metal material. The oil separator 120 has a storage section 124 for storing lubricating oil discharged from the discharge port 112b of the casing 112, and a magnet 125 installed at the bottom of the storage section 124 for attracting particles of the metal material.
このような構成により、気体圧縮装置１００の製造後の使用開始時に初期運転を行うと、図４または図５に示すように、雄ロータ１１１Ｍの接触面１１１ｃと雌ロータ１１１Ｆの接触面１１１ｃが接触する。すると、雄ロータ１１１Ｍの接触面１１１ｃと雌ロータ１１１Ｆの接触面１１１ｃのうち、金属皮膜１１１ｐが設けられている方の接触面１１１ｃの摩耗が防止され、金属皮膜１１１ｐが設けられていない方の接触面１１１ｃの摩耗を進行させることができる。これにより、雄ロータ１１１Ｍと雌ロータ１１１Ｆのうち、一方の摩耗を防止し、これらの間の隙間が所定の隙間よりも拡大することを防止して、気体圧縮装置１００による気体の圧縮性能の低下を防止することができる。 With this configuration, when the gas compressor 100 is put into use after manufacturing, initial operation is performed, and as shown in Figure 4 or Figure 5, the contact surface 111c of the male rotor 111M and the contact surface 111c of the female rotor 111F come into contact. This prevents wear on the contact surface 111c of the male rotor 111M that has the metal coating 111p, while allowing wear to progress on the contact surface 111c of the female rotor 111F that does not have the metal coating 111p. This prevents wear on one of the male rotor 111M and the female rotor 111F, prevents the gap between them from expanding beyond a predetermined gap, and thus prevents a decrease in the gas compression performance of the gas compressor 100.
また、気体圧縮装置１００の初期運転期間では、スクリューロータ１１１における雄ロータ１１１Ｍまたは雌ロータ１１１Ｆの摩耗により、これらの素材である強磁性体の金属材料の粒子が発生する。スクリューロータ１１１において発生した強磁性体の金属材料の粒子は、スクリューロータ１１１へ供給された潤滑油およびスクリューロータ１１１で圧縮された空気とともに、オイルセパレータ１２０の貯留部１２４へ流入し、貯留部１２４の底部に沈降する。 Furthermore, during the initial operating period of the gas compressor 100, wear on the male rotor 111M or female rotor 111F in the screw rotor 111 generates particles of the ferromagnetic metallic material that makes up these rotors. These ferromagnetic metallic particles generated in the screw rotor 111, along with the lubricating oil supplied to the screw rotor 111 and the air compressed by the screw rotor 111, flow into the storage section 124 of the oil separator 120 and settle at the bottom of the storage section 124.
そして、貯留部１２４の底部に沈降した強磁性体の金属材料の粒子は、貯留部１２４の底部に配置された磁石１２５によって吸着される。このように、貯留部１２４に貯留される潤滑油に含まれる強磁性体の金属材料の粒子を、貯留部１２４の底部に配置された磁石１２５によって吸着することで、オイルフィルタ１２６では除去できない微細な粒子を潤滑油から除去することが可能になる。 The ferromagnetic metal particles that settle at the bottom of the storage section 124 are then attracted by the magnet 125 located at the bottom of the storage section 124. In this way, by attracting the ferromagnetic metal particles contained in the lubricating oil stored in the storage section 124 with the magnet 125 located at the bottom of the storage section 124, it becomes possible to remove fine particles from the lubricating oil that cannot be removed by the oil filter 126.
また、ケーシング１１２の吐出口１１２ｂから圧縮空気とともに吐出されてオイルセパレータ１２０へ導入される潤滑油は、貯留部１２４の底部に到達するまでの間に、貯留部１２４の内壁面との接触により流速が低下する。そのため、貯留部１２４の底部に配置された磁石１２５に吸着された金属材料の粒子が、潤滑油の流動によって磁石１２５から脱落することが防止される。したがって、本実施形態の気体圧縮装置１００によれば、初期運転期間において、初期運転期間後の通常運転時よりも多く発生する金属材料の粒子を、貯留部１２４の底部に配置された磁石１２５によって効率よく回収することが可能になる。 Furthermore, the lubricating oil discharged from the outlet 112b of the casing 112 along with compressed air and introduced into the oil separator 120 experiences a decrease in flow velocity due to contact with the inner wall surface of the storage section 124 before reaching the bottom of the storage section 124. Therefore, particles of metal material attracted to the magnet 125 located at the bottom of the storage section 124 are prevented from falling off the magnet 125 due to the flow of the lubricating oil. Consequently, according to the gas compressor 100 of this embodiment, it becomes possible to efficiently recover metal material particles, which are generated in greater quantities during the initial operating period than during normal operation after the initial period, using the magnet 125 located at the bottom of the storage section 124.
また、本実施形態の気体圧縮装置１００では、雄ロータ１１１Ｍから雌ロータ１１１Ｆへ動力が伝達される。この場合、たとえば、図４に示すように、金属皮膜１１１ｐは、雄ロータ１１１Ｍの凸状の接触面１１１ｃのうち、雄ロータ１１１Ｍの回転方向Ｄｍにおける前方側を除く後方側に設けられる。 Furthermore, in the gas compressor 100 of this embodiment, power is transmitted from the male rotor 111M to the female rotor 111F. In this case, for example, as shown in Figure 4, the metal coating 111p is provided on the rear side of the convex contact surface 111c of the male rotor 111M, excluding the front side in the rotational direction Dm of the male rotor 111M.
このような構成により、雄ロータ１１１Ｍから雌ロータ１１１Ｆへのトルクの伝達時に、雌ロータ１１１Ｆを構成する金属材料よりも硬度が高い金属皮膜１１１ｐと雌ロータ１１１Ｆとの摩擦による雌ロータ１１１Ｆの異常な摩耗が防止される。また、雌ロータ１１１Ｆの接触面１１１ｃが、雄ロータ１１１Ｍの金属皮膜１１１ｐと干渉する場合のみ、接触面１１１ｃの摩耗によるなじみ整形を進行させ、雄ロータ１１１Ｍと雌ロータ１１１Ｆとの間の隙間を最小限にすることができる。したがって、気体圧縮装置１００による空気の圧縮性能を向上させることができる。 This configuration prevents abnormal wear of the female rotor 111F due to friction between the metal coating 111p, which has a higher hardness than the metal material constituting the female rotor 111F, and the female rotor 111F when torque is transmitted from the male rotor 111M to the female rotor 111F. Furthermore, only when the contact surface 111c of the female rotor 111F interferes with the metal coating 111p of the male rotor 111M, wear and shaping of the contact surface 111c proceeds, minimizing the gap between the male rotor 111M and the female rotor 111F. Therefore, the air compression performance of the gas compressor 100 can be improved.
また、本実施形態の気体圧縮装置１００では、たとえば、雄ロータ１１１Ｍから雌ロータ１１１Ｆへ動力が伝達される。この場合、図５に示すように、金属皮膜１１１ｐは、雌ロータ１１１Ｆの凹状の接触面１１１ｃのうち、雌ロータ１１１Ｆの回転方向における前方側を除く後方側に設けられる。 Furthermore, in the gas compressor 100 of this embodiment, power is transmitted, for example, from the male rotor 111M to the female rotor 111F. In this case, as shown in Figure 5, the metal coating 111p is provided on the rear side of the concave contact surface 111c of the female rotor 111F, excluding the front side in the rotational direction of the female rotor 111F.
このような構成により、雌ロータ１１１Ｆから雄ロータ１１１Ｍへのトルクの伝達時に、雄ロータ１１１Ｍを構成する金属材料よりも硬度が高い金属皮膜１１１ｐと雄ロータ１１１Ｍとの摩擦による雄ロータ１１１Ｍの異常な摩耗が防止される。また、雄ロータ１１１Ｍの接触面１１１ｃが、雌ロータ１１１Ｆの金属皮膜１１１ｐと干渉する場合のみ、接触面１１１ｃの摩耗によるなじみ整形を進行させ、雄ロータ１１１Ｍと雌ロータ１１１Ｆとの間の隙間を最小限にすることができる。したがって、気体圧縮装置１００による空気の圧縮性能を向上させることができる。 This configuration prevents abnormal wear of the male rotor 111M due to friction between the metal coating 111p, which has a higher hardness than the metal material constituting the male rotor 111M, and the male rotor 111M when torque is transmitted from the female rotor 111F to the male rotor 111M. Furthermore, only when the contact surface 111c of the male rotor 111M interferes with the metal coating 111p of the female rotor 111F, wear and settling of the contact surface 111c is allowed to proceed, minimizing the gap between the male rotor 111M and the female rotor 111F. Therefore, the air compression performance of the gas compressor 100 can be improved.
なお、雌ロータ１１１Ｆの歯１１１ｔの数は、雄ロータ１１１Ｍの歯１１１ｔの数よりも一つ多い。そのため、雌ロータ１１１Ｆの凹状の接触面１１１ｃに金属皮膜１１１ｐを設けることで、雄ロータ１１１Ｍの凸状の接触面１１１ｃに金属皮膜１１１ｐを設ける場合と比較して、金属皮膜１１１ｐの面積が増加する。その結果、金属皮膜１１１ｐの形成時間は増加するが、雄ロータ１１１Ｍと雌ロータ１１１Ｆの間でなじませる対象となる接触面１１１ｃの面積が減少し、気体圧縮装置１００の初期運転期間が短縮される。より具体的には、雄ロータ１１１Ｍの歯１１１ｔの数が５、雌ロータ１１１Ｆの歯１１１ｔの数が６の場合、雌ロータ１１１Ｆに金属皮膜１１１ｐを形成することで、雄ロータ１１１Ｍに金属皮膜１１１ｐを形成する場合と比較して、初期運転期間を５／６倍（約０．８倍）に短縮できる。 Furthermore, the number of teeth 111t on the female rotor 111F is one more than the number of teeth 111t on the male rotor 111M. Therefore, by providing a metal coating 111p on the concave contact surface 111c of the female rotor 111F, the area of the metal coating 111p increases compared to the case where the metal coating 111p is provided on the convex contact surface 111c of the male rotor 111M. As a result, although the formation time of the metal coating 111p increases, the area of the contact surface 111c that needs to be familiarized between the male rotor 111M and the female rotor 111F decreases, and the initial operating period of the gas compressor 100 is shortened. More specifically, if the male rotor 111M has 5 teeth 111t and the female rotor 111F has 6 teeth 111t, forming a metal coating 111p on the female rotor 111F can shorten the initial operating period by 5/6 times (approximately 0.8 times) compared to forming a metal coating 111p on the male rotor 111M.
また、本実施形態の気体圧縮装置１００は、たとえば、図７に示す初期運転完了検知部１５０を備えている。初期運転完了検知部１５０は、金属皮膜１１１ｐが設けられていない雄ロータ１１１Ｍの接触面１１１ｃまたは雌ロータ１１１Ｆの接触面１１１ｃを摩耗させて雄ロータ１１１Ｍと雌ロータ１１１Ｆをなじませる初期運転期間の完了を検知する。 Furthermore, the gas compressor 100 of this embodiment includes, for example, an initial operation completion detection unit 150 as shown in Figure 7. The initial operation completion detection unit 150 detects the completion of the initial operation period, which involves wearing down the contact surface 111c of the male rotor 111M or the contact surface 111c of the female rotor 111F, where the metal coating 111p is not provided, to allow the male rotor 111M and the female rotor 111F to settle in.
このような構成により、本実施形態の気体圧縮装置１００のユーザは、初期運転完了検知部１５０によって初期運転期間の完了が検知されたときに、磁石１２５をオイルセパレータ１２０の貯留部１２４から取り出すことができる。その結果、気体圧縮装置１００の初期運転期間に、初期運転終了後の通常運転期間よりも多く発生する金属材料の粒子を、磁石１２５によって吸着させて効率よく回収することができる。 With this configuration, the user of the gas compressor 100 in this embodiment can remove the magnet 125 from the storage section 124 of the oil separator 120 when the initial operation completion detection unit 150 detects the completion of the initial operation period. As a result, metallic material particles, which are generated in greater quantities during the initial operation period of the gas compressor 100 than during the normal operation period after the initial operation, can be efficiently collected by attracting them with the magnet 125.
また、本実施形態の気体圧縮装置１００において、初期運転完了検知部１５０は、入力電力測定部１５１と、判定部１５２とを有している。入力電力測定部１５１は、スクリューロータ１１１を回転させるモータ１１１ｅに対する入力電力を測定する。判定部１５２は、入力電力測定部１５１によって測定された入力電力の単位時間当たりの低減率がしきい値よりも低下したときに初期運転期間の完了を判定する。このような構成により、初期運転完了検知部１５０は、図８に示すような気体圧縮装置１００の運転時間とスクリューロータ１１１を回転させるモータ１１１ｅへの入力電力との関係に基づいて、気体圧縮装置１００の初期運転が終了したことを検知することができる。 Furthermore, in the gas compressor 100 of this embodiment, the initial operation completion detection unit 150 includes an input power measurement unit 151 and a determination unit 152. The input power measurement unit 151 measures the input power to the motor 111e that rotates the screw rotor 111. The determination unit 152 determines the completion of the initial operation period when the rate of reduction of the input power per unit time measured by the input power measurement unit 151 falls below a threshold. With this configuration, the initial operation completion detection unit 150 can detect that the initial operation of the gas compressor 100 has ended based on the relationship between the operating time of the gas compressor 100 and the input power to the motor 111e that rotates the screw rotor 111, as shown in Figure 8.
また、本実施形態の気体圧縮装置１００は、たとえば、図７に示すように、初期運転完了検知部１５０によって初期運転期間の完了が検知されたときに、磁石１２５の交換時期であることを通知する磁石交換時期通知部１６０を有している。このような構成により、気体圧縮装置１００のユーザは、磁石交換時期通知部１６０を介して、気体圧縮装置１００の初期運転期間の終了を知ることができ、磁石１２５を適切な時期に取り外して、金属材料の粒子を効率よく回収することができる。 Furthermore, the gas compressor 100 of this embodiment, for example as shown in Figure 7, has a magnet replacement timing notification unit 160 that notifies the user that it is time to replace the magnet 125 when the completion of the initial operation period is detected by the initial operation completion detection unit 150. With this configuration, the user of the gas compressor 100 can know the end of the initial operation period of the gas compressor 100 via the magnet replacement timing notification unit 160, and can remove the magnet 125 at the appropriate time to efficiently recover the metallic material particles.
以上説明したように、本実施形態によれば、気体の圧縮性能の低下を抑制するとともにスクリューロータ１１１から発生する金属粒子を効率よく回収可能な気体圧縮装置１００を提供することができる。なお、本開示に係る気体圧縮装置は、前述の実施形態に限定されない。以下、図９から図１２を参照して、前述の実施形態に係る気体圧縮装置１００の変形例を説明する。 As described above, this embodiment provides a gas compressor 100 that suppresses a decrease in the compression performance of the gas and efficiently recovers metal particles generated from the screw rotor 111. Note that the gas compressor according to this disclosure is not limited to the embodiments described above. Hereinafter, modifications of the gas compressor 100 according to the above embodiment will be described with reference to Figures 9 to 12.
図９は、図１の気体圧縮装置１００の初期運転完了検知部１５０の他の一例を示すブロック図である。図１０は、図１の気体圧縮装置１００の吸入空気温度と吐出空気温度との関係を示すグラフである。図１１は、図１の気体圧縮装置１００の給油温度と吐出空気温度との関係を示すグラフである。図１２は、図１の気体圧縮装置１００の運転時間と吐出空気温度との関係を示すグラフである。 Figure 9 is a block diagram showing another example of the initial operation completion detection unit 150 of the gas compressor 100 in Figure 1. Figure 10 is a graph showing the relationship between the intake air temperature and the discharge air temperature of the gas compressor 100 in Figure 1. Figure 11 is a graph showing the relationship between the oil supply temperature and the discharge air temperature of the gas compressor 100 in Figure 1. Figure 12 is a graph showing the relationship between the operating time and the discharge air temperature of the gas compressor 100 in Figure 1.
本変形例において、気体圧縮装置１００のエアエンド１１０は、たとえば、図９に示すように、吐出空気温度センサ１１３と、吸入空気温度センサ１１４と、給油温度センサ１１５とを備えている。また、本変形例において、気体圧縮装置１００の初期運転完了検知部１５０は、温度検出部１５３と、吐出空気温度推定部１５４と、判定部１５５と、を備えている。これら初期運転完了検知部１５０の各部は、たとえば、ＣＰＵによってメモリに記憶されたプログラムを実行することによって実現される初期運転完了検知部１５０の各機能を表している。 In this modified example, the air end 110 of the gas compressor 100 includes, for example, a discharge air temperature sensor 113, an intake air temperature sensor 114, and a fuel supply temperature sensor 115, as shown in Figure 9. Furthermore, in this modified example, the initial operation completion detection unit 150 of the gas compressor 100 includes a temperature detection unit 153, a discharge air temperature estimation unit 154, and a determination unit 155. Each of these parts of the initial operation completion detection unit 150 represents a function of the initial operation completion detection unit 150, which is realized, for example, by executing a program stored in memory by the CPU.
吐出空気温度センサ１１３は、たとえば、図２に示す吐出口１１２ｂに設けられ、吐出口１１２ｂから吐出される空気の温度である吐出空気温度を検出する。吸入空気温度センサ１１４は、たとえば、図２に示す吸入口１１２ａに接続される吸気通路の上流側に配置される吸込みフィルタに設けられ、吸入口１１２ａから吸入される空気の温度である吸入空気温度を検出する。給油温度センサ１１５は、たとえば、図６に示すオイルフィルタ１２６の下流側のオイルクーラの出口に設けられ、オイルセパレータ１２０の貯留部１２４からスクリューロータ１１１へ供給される潤滑油の温度である給油温度を検出する。 The discharge air temperature sensor 113 is installed, for example, at the discharge port 112b shown in Figure 2, and detects the discharge air temperature, which is the temperature of the air discharged from the discharge port 112b. The intake air temperature sensor 114 is installed, for example, at the intake filter located upstream of the intake passage connected to the intake port 112a shown in Figure 2, and detects the intake air temperature, which is the temperature of the air drawn in from the intake port 112a. The oil supply temperature sensor 115 is installed, for example, at the outlet of the oil cooler downstream of the oil filter 126 shown in Figure 6, and detects the oil supply temperature, which is the temperature of the lubricating oil supplied from the storage section 124 of the oil separator 120 to the screw rotor 111.
たとえば、給油温度が４５℃の定温である場合、図１０に示すように、吐出空気温度は、吸入空気温度に比例する。また、たとえば、吸入空気温度が２０℃の定温である場合、図１１に示すように、吐出空気温度は給油温度に比例する。また、図１２に示すように、吐出空気温度は、気体圧縮装置１００の製造後の使用開始時に最も高温になり、その後、運転時間の増加に伴って二次曲線的に低下し、初期運転が終了すると、ほぼ一定の温度になる傾向がある。 For example, when the fuel supply temperature is a constant 45°C, the discharge air temperature is proportional to the intake air temperature, as shown in Figure 10. Similarly, when the intake air temperature is a constant 20°C, the discharge air temperature is proportional to the fuel supply temperature, as shown in Figure 11. Furthermore, as shown in Figure 12, the discharge air temperature is highest at the start of use after the gas compressor 100 is manufactured, then decreases quadratically with increasing operating time, and tends to become nearly constant after the initial operation is complete.
初期運転完了検知部１５０の温度検出部１５３は、吐出空気温度センサ１１３、吸入空気温度センサ１１４、および給油温度センサ１１５から入力される検出結果に基づいて、吐出空気温度、吸入空気温度、および給油温度を検出する。吐出空気温度推定部１５４は、たとえば、図１０および図１１に示すような温度の関係と、温度検出部１５３から取得した吸入空気温度および給油温度に基づいて、吐出空気温度の推定値である推定吐出空気温度を算出する。より具体的には、吐出空気温度推定部１５４は、たとえば、吸入空気温度と給油温度のそれぞれに、気体圧縮装置１００の機種に応じて設定した比例定数を乗じた数値の和を求めることで、推定吐出空気温度を算出する。 The temperature detection unit 153 of the initial operation completion detection unit 150 detects the discharge air temperature, intake air temperature, and oil supply temperature based on the detection results input from the discharge air temperature sensor 113, intake air temperature sensor 114, and oil supply temperature sensor 115. The discharge air temperature estimation unit 154 calculates the estimated discharge air temperature, which is an estimated value of the discharge air temperature, based, for example, the temperature relationship shown in Figures 10 and 11, and the intake air temperature and oil supply temperature obtained from the temperature detection unit 153. More specifically, the discharge air temperature estimation unit 154 calculates the estimated discharge air temperature by, for example, multiplying the intake air temperature and oil supply temperature by a proportionality constant set according to the model of the gas compressor 100, and then summing the resulting values.
判定部１５５は、温度検出部１５３から取得した吐出空気温度と、吐出空気温度推定部１５４から取得した推定吐出空気温度とを比較し、吐出空気温度が推定吐出空気温度以下になった場合に、気体圧縮装置１００の初期運転期間の完了を判定する。磁石交換時期通知部１６０は、初期運転完了検知部１５０によって初期運転期間の完了が検知されたときに、磁石１２５の交換時期であることを気体圧縮装置１００のユーザへ通知する。 The determination unit 155 compares the discharge air temperature obtained from the temperature detection unit 153 with the estimated discharge air temperature obtained from the discharge air temperature estimation unit 154. If the discharge air temperature falls below the estimated discharge air temperature, it determines that the initial operating period of the gas compressor 100 is complete. The magnet replacement timing notification unit 160 notifies the user of the gas compressor 100 that it is time to replace the magnet 125 when the initial operating period completion detection unit 150 detects the completion of the initial operating period.
以上のように、本変形例の気体圧縮装置１００において、初期運転完了検知部１５０は、温度検出部１５３と、吐出空気温度推定部１５４と、判定部１５５とを有している。温度検出部１５３は、吐出空気温度、吸入空気温度、および給油温度を検出する。吐出空気温度は、ケーシング１１２の吐出口１１２ｂから吐出される空気の温度である。吸入空気温度は、ケーシング１１２の吸入口１１２ａから吸入される空気の温度である。給油温度は、貯留部１２４からスクリューロータ１１１へ供給される潤滑油の温度である。吐出空気温度推定部１５４は、吸入空気温度および給油温度に基づいて推定吐出空気温度を算出する。判定部１５５は、吐出空気温度が推定吐出空気温度以下になった場合に気体圧縮装置１００の初期運転期間の完了を判定する。 As described above, in this modified gas compressor 100, the initial operation completion detection unit 150 includes a temperature detection unit 153, a discharge air temperature estimation unit 154, and a determination unit 155. The temperature detection unit 153 detects the discharge air temperature, intake air temperature, and lubrication temperature. The discharge air temperature is the temperature of the air discharged from the discharge port 112b of the casing 112. The intake air temperature is the temperature of the air drawn in from the intake port 112a of the casing 112. The lubrication temperature is the temperature of the lubricating oil supplied from the storage unit 124 to the screw rotor 111. The discharge air temperature estimation unit 154 calculates the estimated discharge air temperature based on the intake air temperature and the lubrication temperature. The determination unit 155 determines that the initial operation period of the gas compressor 100 is complete when the discharge air temperature falls below the estimated discharge air temperature.
このような構成により、本変形例の気体圧縮装置１００によれば、吐出空気温度、吸入空気温度、および給油温度に基づいて初期運転期間の完了を判定することが可能になる。なお、推定吐出空気温度は、たとえば、吸込みフィルタからケーシング１１２の吸入口１１２ａまで任意の場所で検出した空気温度に、気体圧縮装置１００の機種ごとの比例定数を乗じて算出することも可能である。 With this configuration, the gas compressor 100 of this modified example makes it possible to determine the completion of the initial operating period based on the discharge air temperature, intake air temperature, and oil supply temperature. The estimated discharge air temperature can also be calculated, for example, by multiplying the air temperature detected at any point from the intake filter to the intake port 112a of the casing 112 by a proportionality constant specific to the model of the gas compressor 100.
以上、図面を用いて本開示に係る気体圧縮装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。 The embodiments of the gas compressor according to this disclosure have been described in detail above using the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and any design changes, etc., that do not depart from the gist of this disclosure are also included in this disclosure.
１００ 気体圧縮装置
１１１ スクリューロータ
１１１ｃ 接触面
１１１ｅ モータ
１１１Ｆ 雌ロータ
１１１Ｍ 雄ロータ
１１１ｐ 金属皮膜
１１１ｔ 歯
１１２ ケーシング
１１２ａ 吸入口
１１２ｂ 吐出口
１２０ オイルセパレータ
１２４ 貯留部
１２５ 磁石
１５０ 初期運転完了検知部
１５１ 入力電力測定部
１５２ 判定部
１５３ 温度検出部
１５４ 吐出空気温度推定部
１５５ 判定部
１６０ 磁石交換時期通知部
Ｄｍ 雄ロータの回転方向
Ｄｆ 雌ロータの回転方向
100 Gas Compressor 111 Screw Rotor 111c Contact Surface 111e Motor 111F Female Rotor 111M Male Rotor 111p Metal Coating 111t Teeth 112 Casing 112a Inlet 112b Outlet 120 Oil Separator 124 Storage Unit 125 Magnet 150 Initial Operation Completion Detection Unit 151 Input Power Measurement Unit 152 Judgment Unit 153 Temperature Detection Unit 154 Discharge Air Temperature Estimation Unit 155 Judgment Unit 160 Magnet Replacement Time Notification Unit Dm Rotation Direction of Male Rotor Df Rotation Direction of Female Rotor
Claims (6)
圧縮する前記気体を取り込む吸入口および圧縮された前記気体を吐出する吐出口を有し前記スクリューロータを収容するケーシングと、
前記スクリューロータに供給されて前記吐出口から排出される潤滑油を圧縮された前記気体から分離するオイルセパレータと、を備え、
前記雄ロータおよび前記雌ロータは、強磁性体の金属材料を素材とし、互いに接触する接触面のいずれか一方に前記金属材料よりも硬度が高い金属皮膜を有し、
前記オイルセパレータは、前記潤滑油を貯留する貯留部と、該貯留部の底部に設置されて前記金属材料の粒子を吸着する磁石と、を有し、
前記雄ロータから前記雌ロータへ動力が伝達される場合に、前記金属皮膜は、前記雄ロータの凸状の前記接触面のうち、前記雄ロータの回転方向における前方側を除く後方側に設けられている
ことを特徴とする気体圧縮装置。 A screw rotor including a male rotor and a female rotor having helical teeth that rotate while interlocked with each other to compress gas,
A casing housing the screw rotor, having an intake port for taking in the gas to be compressed and an outlet port for discharging the compressed gas,
The system includes an oil separator that separates the lubricating oil supplied to the screw rotor and discharged from the outlet from the compressed gas,
The male rotor and the female rotor are made of a ferromagnetic metal material, and one of the contact surfaces that come into contact with each other has a metal coating that is harder than the metal material.
The oil separator has a storage section for storing the lubricating oil and a magnet installed at the bottom of the storage section for attracting particles of the metal material.
When power is transmitted from the male rotor to the female rotor, the metal coating is provided on the rear side of the convex contact surface of the male rotor, excluding the front side in the direction of rotation of the male rotor.
A gas compressor characterized by the following .
圧縮する前記気体を取り込む吸入口および圧縮された前記気体を吐出する吐出口を有し前記スクリューロータを収容するケーシングと、
前記スクリューロータに供給されて前記吐出口から排出される潤滑油を圧縮された前記気体から分離するオイルセパレータと、を備え、
前記雄ロータおよび前記雌ロータは、強磁性体の金属材料を素材とし、互いに接触する接触面のいずれか一方に前記金属材料よりも硬度が高い金属皮膜を有し、
前記オイルセパレータは、前記潤滑油を貯留する貯留部と、該貯留部の底部に設置されて前記金属材料の粒子を吸着する磁石と、を有し、
前記雄ロータから前記雌ロータへ動力が伝達される場合に、前記金属皮膜は、前記雌ロータの凹状の前記接触面のうち、前記雌ロータの回転方向における前方側を除く後方側に設けられている
ことを特徴とする気体圧縮装置。 A screw rotor including a male rotor and a female rotor having helical teeth that rotate while interlocked with each other to compress gas,
A casing housing the screw rotor, having an intake port for taking in the gas to be compressed and an outlet port for discharging the compressed gas,
The system includes an oil separator that separates the lubricating oil supplied to the screw rotor and discharged from the outlet from the compressed gas,
The male rotor and the female rotor are made of a ferromagnetic metal material, and one of the contact surfaces that come into contact with each other has a metal coating that is harder than the metal material.
The oil separator has a storage section for storing the lubricating oil and a magnet installed at the bottom of the storage section for attracting particles of the metal material.
A gas compressor characterized in that, when power is transmitted from the male rotor to the female rotor, the metal coating is provided on the rear side of the concave contact surface of the female rotor, excluding the front side in the rotational direction of the female rotor.
圧縮する前記気体を取り込む吸入口および圧縮された前記気体を吐出する吐出口を有し前記スクリューロータを収容するケーシングと、
前記スクリューロータに供給されて前記吐出口から排出される潤滑油を圧縮された前記気体から分離するオイルセパレータと、を備え、
前記雄ロータおよび前記雌ロータは、強磁性体の金属材料を素材とし、互いに接触する接触面のいずれか一方に前記金属材料よりも硬度が高い金属皮膜を有し、
前記オイルセパレータは、前記潤滑油を貯留する貯留部と、該貯留部の底部に設置されて前記金属材料の粒子を吸着する磁石と、を有し、
前記金属皮膜が設けられていない前記雄ロータの前記接触面または前記雌ロータの前記接触面を摩耗させて前記雄ロータと前記雌ロータをなじませる初期運転期間の完了を検知する初期運転完了検知部を、さらに備える
ことを特徴とする気体圧縮装置。 A screw rotor including a male rotor and a female rotor having helical teeth that rotate while interlocked with each other to compress gas,
A casing housing the screw rotor, having an intake port for taking in the gas to be compressed and an outlet port for discharging the compressed gas,
The system includes an oil separator that separates the lubricating oil supplied to the screw rotor and discharged from the outlet from the compressed gas,
The male rotor and the female rotor are made of a ferromagnetic metal material, and one of the contact surfaces that come into contact with each other has a metal coating that is harder than the metal material.
The oil separator has a storage section for storing the lubricating oil and a magnet installed at the bottom of the storage section for attracting particles of the metal material.
A gas compressor further comprising an initial operation completion detection unit that detects the completion of an initial operation period in which the contact surface of the male rotor or the contact surface of the female rotor, which is not provided with the metal coating , is worn down to allow the male rotor and the female rotor to settle in.
前記吐出口から吐出される空気の温度である吐出空気温度、前記吸入口から吸入される空気の温度である吸入空気温度、および前記貯留部から前記スクリューロータへ供給される前記潤滑油の温度である給油温度を検出する温度検出部と、
前記吸入空気温度および前記給油温度に基づいて推定吐出空気温度を算出する吐出空気温度推定部と、
前記吐出空気温度が前記推定吐出空気温度以下になった場合に前記初期運転期間の完了を判定する判定部と、
を有することを特徴とする請求項３に記載の気体圧縮装置。 The initial operation completion detection unit,
A temperature detection unit for detecting the discharge air temperature, which is the temperature of the air discharged from the discharge port; the intake air temperature, which is the temperature of the air drawn in from the intake port; and the oil supply temperature, which is the temperature of the lubricating oil supplied from the storage unit to the screw rotor.
A discharge air temperature estimation unit that calculates an estimated discharge air temperature based on the intake air temperature and the oil supply temperature,
A determination unit that determines the completion of the initial operating period when the discharge air temperature falls below the estimated discharge air temperature,
The gas compressor according to claim 3 , characterized by having the following:
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