特許 7139201 給液式圧縮機、それに用いる給液方法、及び、給液式圧縮機の監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-09

(45)【発行日】2022-09-20

(54)【発明の名称】給液式圧縮機、それに用いる給液方法、及び、給液式圧縮機の監視システム

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/10 20060101AFI20220912BHJP

   F25B 45/00 20060101ALI20220912BHJP

   F25B 43/02 20060101ALI20220912BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20220912BHJP

【ＦＩ】

F04B49/10 331B

F25B45/00 H

F25B43/02 N

F25B1/00 351S

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018165874

(22)【出願日】2018-09-05

(65)【公開番号】P2020037920

(43)【公開日】2020-03-12

【審査請求日】2021-04-12

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】竹内 善平

(72)【発明者】

【氏名】高野 正彦

(72)【発明者】

【氏名】頼金 茂幸

(72)【発明者】

【氏名】森田 謙次

【審査官】吉田 昌弘

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６０－０３０３９３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５９－１６５５８９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ４９／１０

Ｆ２５Ｂ ４５／００

Ｆ２５Ｂ ４３／０２

Ｆ２５Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却のための液体を保持する液体ケースを備え、アンローダ２次側に接続された圧縮機本体内に前記液体を循環させる給液式圧縮機であって、
前記液体ケースの液面を検出する液面検出装置と、
前記液体ケースに補給するための前記液体を貯蔵する補給タンクを設けるとともに、
電磁弁と逆止弁が取り付けられた補給用配管が前記補給タンクと前記アンローダ２次側に接続され、
前記液面検出装置からの検出信号を受信し、前記電磁弁を制御する制御装置を有し、
前記制御装置は、ロード運転時または起動時または停止時に前記液面検出装置からの検出信号により前記液体ケース内の液面が所定値を下回っていることを検出した場合、アンロード運転に切り替わるのを待って前記電磁弁を開にすることで、前記補給タンク内の前記液体が、負圧になっている前記アンローダ２次側に吸込まれて前記液体ケースに補給されることを特徴とする給液式圧縮機。

【請求項2】

請求項１に記載の給液式圧縮機において、
前記補給タンクは該補給タンクの液面を検出する液面検出器を備え、
前記液面検出器で検出した前記補給タンクの液面位置を前記制御装置に伝達する制御線を備えたことを特徴とする給液式圧縮機。

【請求項3】

請求項１に記載の給液式圧縮機において、
前記補給用配管に設けた前記電磁弁を流量制御弁として、該流量制御弁を制御弁配線で前記制御装置と接続し、
前記制御装置は、前記流量制御弁の開閉回数をカウントすることで前記補給タンクの液面位置を算出することを特徴とする給液式圧縮機。

【請求項4】

請求項２または３に記載の給液式圧縮機において、
表示装置を有し、
前記制御装置は、前記補給タンクの液面位置を前記表示装置に表示することを特徴とする給液式圧縮機。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の給液式圧縮機であって、
前記補給タンクを前記給液式圧縮機の外部に設置したことを特徴とする給液式圧縮機。

【請求項6】

給液式圧縮機の冷却のための液体を保持する液体ケースに液体を補給する給液方法であって、
前記給液式圧縮機は、前記液体ケースに補給するための液体を貯蔵する補給タンクを備え、圧縮機本体はアンローダ２次側に接続され、電磁弁が取り付けられた補給用配管が前記補給タンクと前記アンローダ２次側に接続されており、
前記給液式圧縮機のロード運転時または起動時または停止時に前記液体ケース内の液面を検出し、該液体ケース内の液面が所定値を下回っていることを検出した場合、前記給液式圧縮機のアンロード運転に切り替わるのを待って前記電磁弁を開にすることで、前記補給タンク内の前記液体が、負圧になっている前記アンローダ２次側に吸込まれて前記液体ケースに補給されることを特徴とする給液方法。

【請求項7】

請求項１～５のいずれか１項に記載の給液式圧縮機がネットワークに接続され、該給液式圧縮機の稼働状況を把握できる監視システムであって、
前記給液式圧縮機は通信手段を有し、ネットワークと接続された管理端末と通信することで、該管理端末で前記給液式圧縮機の前記液面検出装置からの検出信号や前記液体ケースへの補給状況を管理することを特徴とする監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮機本体や軸受に液体を注入する給液式圧縮機の給液自動補給に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な給液式圧縮機では、圧縮工程において、潤滑とシール、冷却を目的として液体を注入する。圧縮機が供給する圧縮気体中には液滴を含んではならないため、給液式圧縮機の内部には圧縮空気と液体を分離するための気液分離器を有する。気液分離器で分離された液体は液体ケースに貯留し、液体は気液分離器と圧縮機本体との圧力差を利用して、熱交換器やフィルタを通過して圧縮機本体や軸受へ注入される。

【0003】

圧縮中の気体に給液された液体は、気液分離器で分離され液体ケースに溜まるが、微量の液体が圧縮空気とともに圧縮機ユニット外へと流れ出ていく。このように分離しきれなかった液体が圧縮空気とともにユニット出口の配管から吐出されることにより、液体ケース内の液面が低下していく。このため、液体ケースに取り付けられた液面計で液体ケース内の液面を確認し、例えば１０００～３０００時間サイクルで圧縮機の運転を止めて液体を補給する必要がある。

【0004】

このように、給液式圧縮機の点検・管理において、液体ケース内の液面位置の日常確認と、定期時間ごとの補給は、頻度が高い作業の一つである。この作業が省略可能となれば定期点検まで液体の点検作業が必要なくなるため、作業負担の軽減に大きな効果がある。また、近年、産業機器の遠隔での監視や制御に関心が高まっている中、給液自動補給は圧縮機運転管理の省人化を図る上でも重要な課題である。

【0005】

本技術分野の背景技術として特許文献１がある。特許文献1には、圧縮機と、その吸込み側に接続された気液分離器とを含む冷凍サイクル中を循環する油の交換装置において、上記気液分離器の油回収口に油回収弁を介して接続された油回収容器及び交換用の油を封入し、上記圧縮機の給排油口または吸込み側に給油弁を介して接続された給油容器並びに上記油回収容器と給油容器に連通し、上記油回収容器の内圧を上記気液分離器の内圧より低くすると共に、上記給油容器の内圧を上記圧縮機の内圧より高くするポンプを備えた構成が記載されており、冷凍サイクルの通常運転状態では給油容器の内圧は圧縮機の内圧と大きな圧力差が生じないため、ポンプによって給油容器の内圧を高めることで自動で油を交換することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００４－１２５３０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献1に記載の冷凍サイクルに用いられる圧縮機では、給油側の内圧を上げなければ圧縮室内圧との圧力差が生じないため、ポンプを必要とするという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記背景技術及び課題に鑑み、その一例を挙げるならば、冷却のための液体を保持する液体ケースを備え、アンローダ２次側に接続された圧縮機本体内に液体を循環させる給液式圧縮機であって、液体ケースの液面を検出する液面検出装置と、液体ケースに補給するための液体を貯蔵する補給タンクを設けるとともに、電磁弁と逆止弁が取り付けられた補給用配管が補給タンクとアンローダ２次側に接続され、液面検出装置からの検出信号を受信し、電磁弁を制御する制御装置を有し、制御装置は、ロード運転中に液体ケース内の液面が所定値を下回っていることを検出した場合、アンロード運転へ移行後に電磁弁を開にすることで、補給タンク内の液体が、負圧になっているアンローダ２次側に吸込まれて液体ケースに補給される構成とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、簡単な構成による給液自動補給が可能な給液式圧縮機、それに用いる給液方法、及び、給液式圧縮機の監視システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１における給油式圧縮機の概略構成図である。

【図2】実施例２における給油式圧縮機の概略構成図である。

【図3】実施例３における給水式圧縮機の概略構成図である。

【図4】実施例３における給水式圧縮機の他の概略構成図である。

【図5】実施例４における給液式圧縮機のネットワーク構成図である。

【図6】実施例４における給液式圧縮機の他のネットワーク構成図である。

【図7】従来の給油式圧縮機の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

給液式圧縮機は、その圧縮方式として、往復動式やスクリュー方式、スクロール方式等がある。また、液体としては、油や水がある。実施例の説明に先立って、給液式圧縮機の一例として、給油式圧縮機の従来構成について説明する。図７に従来の給油式圧縮機の概略構成図を示す。

【0012】

図７において、給油式圧縮機は圧縮機ユニット１で構成され、圧縮機ユニット１に吸込まれた空気は、吸込みフィルタ２とアンローダ３を介して圧縮機本体５に吸込まれる。圧縮機本体５内の圧縮過程で温度上昇する圧縮空気は、給油された油と熱交換を行い、その後１次分離としてオイルケース６内で旋回分離される。ここで循環油量の約99.9％の油が分離されて、オイルケース６に残る。そして0.1％の油は圧縮空気とともにオイルセパレータ９に流れ、２次分離によってさらに約99.9％分離されて圧縮機本体５に回収される。分離しきれなかった約0.0001％の油は、圧縮空気とともにアフタークーラ１０を通過し圧縮機ユニット１外部へ吐出されるため、オイルケース６内の油は徐々に減っていく。

【0013】

一方、１次分離でオイルケース６に残った油は、温調弁８の設計温度未満であればオイルフィルタ１４へ、温調弁８の設計温度以上に達していればオイルクーラ１１で冷却されたのちにオイルフィルタ１４で不純物が取り除かれ、圧縮機本体５に給油される。

【0014】

オイルケース６内の油量が減少していくと同じ油を使い続けることになり、油の寿命低下に繋がる。また循環油量が不足すると圧縮空気の冷却不足が生じ、吐出温度異常によって圧縮機ユニット１の運転停止を招く。一般的にオイルケース６には油面位置がわかるように油面計７が取り付けられており、圧縮機ユニット１の日々の点検・管理作業においては、油面計７を目視にて油面位置を確認し、油面が正常範囲を下回った場合は圧縮機ユニット１の運転を停止して、手動で油を補給する必要がある。

【0015】

本実施例はこのような給油式圧縮機のオイルケース６の油面管理作業において、オイルケース６の油面検知を自動で行い、圧縮機ユニット１に油を自動補給する装置とその制御方法を提供するものである。
以下、本実施例について詳細を説明する。

【実施例1】

【0016】

図１に本実施例における給油式圧縮機の概略構成図を示す。図1において、図７と同じ機能については同じ符号を付し、その説明は省略する。

【0017】

図１において、オイルケース６には油面検出装置１５が設置されており、制御装置１６に油面情報が伝達される。また圧縮機ユニット１内部には補給システム１８が設置されており、補給する油を貯油する補給タンク１９が設けられている。補給タンク１９は電磁弁２１と逆止弁２３を介してアンローダ２次側４と補給配管２０で接続されており、補給タンク１９内に設けている油面検知器２４と制御装置１６が制御配線２５で接続されている。また、制御装置１６から表示装置１７に警報が表示される。さらに電磁弁２１を開閉制御するために、電磁弁２１と制御装置１６を電磁弁配線２２で接続して構成している。

【0018】

次に、本実施例における油自動補給の動作を説明する。図１において、圧縮機ユニット１がロード運転を開始すると、油面検出装置１５がオイルケース６内の油面位置を検出し、油面情報が制御装置１６に伝達される。

【0019】

油面が正常範囲を下回っている場合には、圧縮機ユニット１がアンロード運転に切り替わるのを待って、電磁弁配線２２を介して制御装置１６は電磁弁２１を開とする。この時、アンローダ２次側４は負圧になっており、補給タンク１９内の油は補給配管２０を通じてアンローダ２次側４に吸われ、アンローダ２次側４に吸込まれた油はオイルケース６内に入る。

【0020】

ここで、アンロード運転は、ユーザ側圧力に応じて不定期に行う場合と、定期的に行う場合がある。定期的に行う場合は、メカシール部分の漏れてほしくない油が溜まるのを回収する目的で行なう。

【0021】

アンローダ２次側４への補給量制御の一例としては、一回のアンロード運転中に、オイルケース６内の油面が正常値となるまで一度に補給するようにしてもよいが、アンロード運転の時間が短く補給する時間が足りない場合は、複数回のアンロード運転中に分けて補給するようにしてもよい。

【0022】

また、アンロード運転に切替わったのちｔ秒間は必ず電磁弁２１を開にするようにして、電磁弁２１が開の状態の間は補給を優先してアンロード運転を継続し、一回のアンロード運転中に補給する回数は一回のみとしてもよい。

【0023】

そして再び電磁弁２１が閉に切り替わりアンローダ２次側４への補給が終わると、補給タンク１９内の油面検出器２４が補給タンク１９の油面検知情報を制御配管２５が接続されている制御装置１６に送信する。補給タンク１９は複数回補給できる油量を貯油することが可能で、補給タンク１９の油面が低下していき下限値以下になると、制御装置１６に油面低下信号が伝達され、表示装置１７に警報表示がされる。

【0024】

なお、図１で補給システム１８を圧縮機ユニット１内部に設置しているのは一例であり、外部に設置してもよい。また補給のタイミングと場所はアンロード運転中のアンローダ２次側４に限定されるわけではなく、ロード運転中であっても圧縮機本体５の吸込み側付近は大気圧以下になるため、ロード運転中に圧縮機本体５内の負圧の領域に補給してもよい。なお、アンロード運転中の補給の利点としては、負圧がロード運転中よりも大きい点、また、補給による給液の撹拌ロスが少ない点である。

【0025】

また、油面検出装置１５によるオイルケース６内の油面検出は、ロード運転時ではなく、起動時や停止時に行ってもよい。

【0026】

このように、本実施例によれば、給油式圧縮機の油面管理とオイルケースへの補給方法として、オイルケースの油面検出を行って油面が正常範囲を下回った場合、アンロード運転にて油を貯蓄する補給タンクからアンローダ２次側の負圧を利用して油を補給する給油式圧縮機、それに用いる給油方法を提供する。オイルケースの油面を自動検出し、不足時にのみ補給タンクとアンローダ２次側を繋ぐ補給配管に接続された電磁弁が開き補給するので、日常の油面確認や約１０００～３０００時間ごとのオイルケースへの油の補給作業が不要になり、圧縮機の運転管理の省人化を図れる。言い換えれば、給油式圧縮機の特徴であるアンロード運転時のアンローダ２次側の負圧を利用し、ポンプなどの装置を用いずに給油することができる。

【実施例2】

【0027】

図２に本実施例における給油式圧縮機の概略構成図を示す。図２において、図１と同じ機能については同じ符号を付し、その説明は省略する。

【0028】

図２において、図１と異なる点は、補給システム１８に含まれる電磁弁２１と電磁弁配線２２を制御弁２６と制御弁配線２７に変更している点と、油面検知器２４と制御配線２５を含まない点である。制御弁２６は弁の全閉及び開度の自動調整による流量制御機能を有するものである。なお、弁開閉のための電磁弁と流量調整のための流量制御弁を用いてそれぞれの制御配線を制御装置１６に接続して構成しても問題ない。

【0029】

続いて、本実施例における油自動補給の動作を説明する。図２において、オイルケース６内の油面検出装置１５で油面が正常範囲を下回ったことを検出した場合、アンロード運転に切り替わったのちに制御弁２６が開になった際、制御装置１６が制御弁２６の開閉数をカウントし、補給タンク１９からアンローダ２次側４へ一定量の油が吸込まれ、再び制御弁２６が閉になった際に制御装置１６が制御弁２６の開閉数をカウントする。制御弁２６により一回に補給する油量は調整可能で、さらに制御弁２６の開閉数から補給タンク１９の油面位置は算出できるため、補給を繰り返して制御弁２６の開閉数があらかじめ設定された回数に達すると、制御装置１６が補給タンク１９の油量低下警報を表示装置１７に表示する。
以上のように、本実施例によれば、補給タンク側の油面検出が不要となる。

【0030】

なお、本実施例は実施例１と同様に、補給システム１８の設置を圧縮機ユニット１外部にしてもよく、電磁弁が開の状態ではアンロード運転を継続し、一回のアンロード運転中の補給回数は一回としてもよい。また、補給のタイミングは、実施例１に記載のように変更可能である。

【実施例3】

【0031】

本実施例では、給液式圧縮機の一例として水循環方式の給水式圧縮機について説明する。
図３に本実施例における給水式圧縮機の概略構成図を示す。図３において、図１と同じ機能については同じ符号を付し、その説明は省略する。

【0032】

図３において、図１と異なる点は、給水配管３１と排水配管３２とセパレータタンク３３とクーラ３４と水フィルタ３５と水面検出装置３６とを有し、給水配管３１と排水配管３２には電磁弁２１が配置されている点である。

【0033】

図３に示すように、給水配管３１に配置されている電磁弁２１を開とすることで、アンローダ２次側４から圧縮機本体５へ給水を行なう。吸込みフィルタ２とアンローダ３を介して圧縮機本体５に吸込まれた空気は、圧縮機本体５内で圧縮され、圧縮過程で温度上昇した圧縮空気は、給水された水と熱交換を行い、その後セパレータタンク３３内で水が分離される。セパレータタンク３３内の水はクーラ３４で冷却されたのちに水フィルタ３５で不純物が取り除かれ、圧縮機本体５に再び給水される。また、水面検出装置３６によって、制御装置１６に水面情報が伝達され、実施例１や２と同様の制御により、圧縮機ユニット１に給水を自動補給する給水式圧縮機、それに用いる給水方法を提供できる。

【0034】

図４に本実施例における給水式圧縮機の他の概略構成図を示す。図４において、図３と異なる点は、給水を、圧縮機本体５と、圧縮機本体５を介さず直接セパレータタンク３３に行う点である。この構成により、セパレータタンク３３内の水を補給するために直接給水源から補給することが可能となる。

【実施例4】

【0035】

本実施例は、給液式圧縮機がネットワークに接続され、給液式圧縮機の稼働状況を遠隔で把握できる監視システムについて説明する。

【0036】

図５に本実施例における給液式圧縮機のネットワーク構成図を示す。図５において、１ａ、１ｂは圧縮機ユニット、２００ａ、２００ｂは管理端末、３００はネットワーク、４００はサーバ装置、４５０はＷｅｂサーバ、５０１ａ、５０１ｂは制御装置である。

【0037】

図５において、圧縮機ユニット１ａ、１ｂは、実施例１、２の圧縮機ユニット１と同様の機能を有し、圧縮機ユニット１ａ、１ｂ内の制御装置５０１ａ、５０１ｂは、実施例１、２での制御装置１６に対応する。すなわち、図５においては、油面を検出して給液を自動補給する制御を個々の圧縮機ユニット毎に管理し制御し、それらの稼働状況を通信手段でネットワーク３００を介して管理端末２００ａや２００ｂと通信することで、管理端末２００ａや２００ｂで個々の圧縮機ユニットの油面検出信号やオイルケースへの補給状況を管理できる。また、Ｗｅｂサーバ４５０内のサーバ装置４００にそれらの稼働状況をデータとして保管できる。

【0038】

図６に本実施例における給液式圧縮機の他のネットワーク構成図を示す。
図６において、図５と異なる点は、給液式圧縮機の制御部はＷｅｂサーバ４５０上にあり、Ｗｅｂサーバ４５０からネットワーク３００を介して給液式圧縮機に指令を出して複数の圧縮機ユニットを一括管理している点である。すなわち、図６において、圧縮機ユニット１ａ、１ｂには、それぞれの油面を検出して給液を自動補給する制御を行う制御装置はなく、Ｗｅｂサーバ４５０上に制御装置５０２があり、Ｗｅｂサーバ４５０からネットワーク３００を介して個々の圧縮機ユニットに指令を出して複数の圧縮機ユニットを一括管理する。

【0039】

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

【符号の説明】

【0040】

１、１ａ、１ｂ：圧縮機ユニット、２：吸込みフィルタ、３：アンローダ、４：アンローダ２次側、５：圧縮機本体、６：オイルケース、７：油面計、８：温調弁、９：オイルセパレータ、１０：アフタークータ、１１：オイルクーラ、１２：ファンモータ、１３：ファン、１４：オイルフィルタ、１５：油面検出装置、１６、５０１ａ、５０１ｂ：制御装置、１７：表示装置、１８：補給システム、１９：補給タンク、２０：補給配管、２１：電磁弁、２２：電磁弁配線、２３：逆止弁、２４：油面検出器、２５：制御配線、２６：制御弁、２７：制御弁配線、３１：給水配管、３２：排水配管、３３：セパレータタンク、３４：クーラ、３５：水フィルタ、３６：水面検出装置、２００ａ、２００ｂ：管理端末、３００：ネットワーク、４００：サーバ装置、４５０：Ｗｅｂサーバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】