▶ アトラス コプコ エアーパワー，ナームローゼ フェンノートシャップの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-09-25
(54)【発明の名称】圧縮機装置及び圧縮機装置を制御する方法
(51)【国際特許分類】
F04B 39/06 20060101AFI20230915BHJP
F04C 29/02 20060101ALI20230915BHJP
F04C 29/04 20060101ALI20230915BHJP
【ＦＩ】
F04B39/06 E
F04B39/06 L
F04C29/02 331Z
F04C29/02 351Z
F04C29/04 N
【審査請求】有
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2023515357
(86)(22)【出願日】2021-09-09
(85)【翻訳文提出日】2023-03-07
(86)【国際出願番号】 IB2021058185
(87)【国際公開番号】W WO2022053956
(87)【国際公開日】2022-03-17
(31)【優先権主張番号】2020/5629
(32)【優先日】2020-09-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】BE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】593074329
【氏名又は名称】アトラス コプコ エアーパワー，ナームローゼ フェンノートシャップ
【氏名又は名称原語表記】ＡＴＬＡＳ ＣＯＰＣＯ ＡＩＲＰＯＷＥＲ，ｎａａｍｌｏｚｅ ｖｅｎｎｏｏｔｓｃｈａｐ
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(74)【代理人】
【識別番号】100130937
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100144451
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 博子
(74)【代理人】
【識別番号】100171675
【弁理士】
【氏名又は名称】丹澤 一成
(72)【発明者】
【氏名】ゴーサルズ アントン ヤン
(72)【発明者】
【氏名】ブルーク ステイン ヨハン エドモン
【テーマコード（参考）】
3H003
3H129
【Ｆターム（参考）】
3H003AA00
3H003AC02
3H003BE01
3H003BH05
3H129AA00
3H129AB02
3H129BB12
3H129BB47
3H129BB57
3H129CC43
3H129CC47
(57)【要約】
注入パイプ（１０）を介して圧縮機要素（２）に接続されるオイルセパレータ（９）に出口ライン（８）を介して接続される出口（４）を含むオイル注入式圧縮機要素（２）を備える圧縮機装置であって、オイルのための制御可能な冷却手段（１５）が設けられており、圧縮機装置（１）は、冷却手段（１５）を制御してオイルセパレータ（９）の下流の温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）を制御するために、制御ユニット（２１）及びそれに接続された測定手段（２２ａ、２２ｂ）を備え、測定手段（２２ａ、２２ｂ）は、出口（４）での温度（Ｔ＿ｕｉｔ）を決定するための手段（２２ａ）及びオイルセパレータ（９）の下流の温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）を決定するための温度センサ（２２ｂ）を含み、制御ユニット（２１）は、測定手段（２２ａ、２２ｂ）からの信号に基づいて及び露点に基づいて冷却手段（１５）を制御するためのコントローラ（２５）を含む。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮されるガスのための入口（３）及び圧縮されたガスのための出口（４）を有するオイル注入式圧縮機要素（２）を備える圧縮機装置であって、前記出口（４）は、出口ライン（８）を介して、オイルを注入するために注入ライン（１０）によって前記圧縮機要素（２）に接続されたオイルセパレータ（９）に接続されており、
オイルのための制御可能な冷却手段（１５）が設けられており、
前記圧縮機装置（１）は、前記冷却手段（１５）を制御して前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）を制御するために、制御ユニット（２１）及びそこに接続された測定手段（２２ａ、２２ｂ）をさらに備え、
前記測定手段（２２ａ、２２ｂ）は、前記出口（４）での前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ）を決定するための手段（２２ａ）及び前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）を決定するための温度センサ（２２ｂ）を含み、
前記制御ユニット（２１）は、前記手段（２２ａ）及び前記温度センサ（２２ｂ）からの信号に基づいて及び前記圧縮ガスの露点に基づいて前記冷却手段（１５）を制御するためのコントローラ（２５）を含む、
圧縮機装置。
【請求項2】
前記制御ユニット（２１）の前記コントローラ（２５）は、前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ）及び前記圧縮ガスの露点に基づいて補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）を計算することになるフィードフォワード制御部（２７）を備え、前記補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）は、前記補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）と前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）との間の差に基づいて前記冷却手段（１５）を制御するためにコントローラ（２８）により使用され、前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）は、前記露点よりも高くなるようになっている、請求項１に記載の圧縮機装置。
【請求項3】
前記制御ユニット（２１）の前記コントローラ（２５）は、マスターコントローラ（２９）とスレーブコントローラ（３０）とを備え、前記マスターコントローラ（２９）は、前記露点と前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）とに基づいて前記スレーブコントローラ（３０）のための補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）を決定し、前記スレーブコントローラ（３０）は、前記補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）と前記出口（４）での前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ）とに基づいて、前記冷却手段（１５）を制御することになり、前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）は、前記露点よりも高くなるようになっている、請求項１に記載の圧縮機装置。
【請求項4】
前記注入ライン（１０）には、バイパスライン（１７）によってバイパスすることができる冷却器（１６）が配置され、前記冷却手段（１５）は、制御式の混合弁（１８）によって形成され、前記混合弁（１８）は、－入力（１９）と、２つの出力（２０ａ、２０ｂ）とを備え、前記混合弁（１８）が、前記冷却器（１６）の上流の前記注入ライン（１０）に組み込まれており、前記入力（１９）と一方の前記出力（２０ａ）とが前記注入ライン（１０）に接続し、他方の前記出力（２０ｂ）が前記バイパスライン（１７）に接続するようになっている、又は
－２つの入力と、出力とを備え、前記混合弁（１８）が、前記冷却器（１６）の下流の前記注入ライン（１０）に組み込まれており、前記２つの入力のうちの一方と前記出力とが前記注入ライン（１０）に接続し、前記入力の他方が前記バイパスライン（１７）に接続するようになっている、
のいずれかである、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
【請求項5】
前記冷却手段（１５）は、前記注入ライン（１０）に配置された制御可能な冷却器によって形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
【請求項6】
前記制御可能な冷却器は、バイパスライン（１７）によってバイパスすることができ、入力と２つの出力とを備えるサーモスタットが設けられ、前記サーモスタットは、前記入力と前記２つの出力のうちの一方とで前記注入ライン（１０）に接続し、前記出力の他方で前記バイパスライン（１７）に接続する、請求項５に記載の圧縮機装置。
【請求項7】
前記コントローラ（２５）は、ＰＩＤコントローラ及び／又はＰＤコントローラを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
【請求項8】
前記コントローラ（２５）は、ファジーコントローラを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
【請求項9】
前記圧縮機装置（１）は、前記制御ユニット（２１）に接続される入口状態センサ（２３ａ）と、前記制御ユニット（２１）に接続されて前記オイルセパレータ（９）内の圧力（ｐ＿ｗｅｒｋ）を決定する圧力センサ（２３ｂ）とをさらに備え、前記制御ユニット（２１）は、前記入口状態センサ（２３ａ）及び前記圧力センサ（２３ｂ）からの信号に基づいて前記出口（４）での露点を決定することができる、請求項１から８のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
【請求項10】
前記オイルセパレータ（９）及び任意のオイルフィルタ（１２）は、前記オイルセパレータ（９）の下流で、密閉された断熱ハウジング（２６）内に配置されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
【請求項11】
前記出口（４）での前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ）を決定するための前記手段（２２ａ）は、温度センサ又は出口（４）での圧力を決定することができる圧力センサを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
【請求項12】
圧縮されるガスのための入口（３）及び圧縮されたガスのための出口（４）を有するオイル注入式圧縮機要素（２）を備える圧縮機装置（１）を制御するための方法であって、前記出口（４）は、出口ライン（８）を介して、オイル注入のために注入ライン（１０）によって前記圧縮機要素（２）に接続されたオイルセパレータ（９）に接続されており、オイルのための制御可能な冷却手段（１５）が設けられており、前記方法は、Ａ－前記出口（４）での前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ）及び前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）を決定又は測定するステップと、
Ｂ－前記圧縮ガスの露点を決定するステップと、
Ｃ－前記出口（４）での前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ）、前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）、及び前記露点に基づいて、前記冷却手段（１５）を制御するステップと、
を含む、方法。
【請求項13】
前記方法は、前記出口（４）での前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ）及び前記圧縮ガスの前記露点に基づいて、補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）を計算するステップを含み、前記方法は、続いて、前記補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）と前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）との差に基づいて前記冷却手段（１５）を制御するステップを含み、前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）は、前記露点よりも高くなるようになっている、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記方法は、前記露点及び前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）に基づいて、補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）を決定するステップを含み、前記方法は、続いて、前記補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）及び前記出口（４）での前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ）に基づいて前記冷却手段（１５）を制御するステップを含み、前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）は、前記露点よりも高くなるようになっている、請求項１２に記載の方法。
【請求項15】
前記冷却手段（１５）のために制御される混合弁（１８）が使用され、前記混合弁（１８）は、－入力（１９）と、２つの出力（２０ａ、２０ｂ）とを備え、前記混合弁（１８）が、バイパスライン（１７）によりバイパスすることができる前記注入ライン（１０）に組み込まれた冷却器（１６）の上流の前記注入ライン（１０）に組み込まれており、前記入力（１９）と一方の前記出力（２０ａ）とが前記注入ライン（１７）に接続し、他方の前記出力（２０ｂ）が前記バイパスライン（１７）に接続するようになっている、又は
－２つの入力と、出力とを備え、混合弁（１８）が、前記冷却器（１６）の下流の前記注入ライン（１０）に組み込まれており、前記２つの入力のうちの一方と前記出力とが前記注入ライン（１０）に接続し、前記入力の他方が前記バイパスライン（１７）に接続するようになっている、
のいずれかである、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
前記冷却手段（１５）のために、前記注入ライン（１０）に配置される制御可能な冷却器が用いられる、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧縮されるガスのための入口と圧縮されたガスのための出口とを有するオイル注入式圧縮機要素を含む圧縮機装置に関し、出口は、オイル注入のために圧縮機要素に注入ラインによって接続されたオイルセパレータに接続し、注入ラインは、バイパスラインによってバイパスできる冷却器を含み、入口と２つの出口を有する制御式の混合弁が設けられ、混合弁は、その入口と一方の出口が注入ラインに接続され、他の出口がバイパスラインに接続され、圧縮機装置は、混合弁を制御するための制御ユニットをさらに備える。
【背景技術】
【0002】
米国公開第２００９／２５２６３２号から、制御ユニットが混合弁を制御して、注入されるオイルの温度を制御することによって、圧縮ガス中に凝縮物が形成されることを防止する装置が知られている。
【0003】
この点に関して、制御ユニットは、温度、圧力、及び湿度などの環境パラメータに基づいて、圧縮機要素の出口での露点を決定することになる。
【0004】
次に、混合バルブは、出口温度がこの露点よりも高くなるように、制御ユニットによって制御される。
【0005】
通常、露点よりも数度高い温度が出口温度の制御温度とされる
【0006】
このような手法の欠点は、オイルセパレータの後のガスの温度が低下して露点以下になり、その結果、オイルセパレータの下流の圧縮ガス中に凝縮物が発生し、さらに圧縮ガスから最後に残ったオイルを分離する後続のフィルタの上流にも凝縮物が発生する可能性があることである。
【0007】
このことは望ましくない。これは、全てのオイルが圧縮ガスから分離される前に凝縮物が発生するのを防ぐことが常に望ましいからである。
【0008】
従って、制御温度は、露点よりも十分に高く、典型的には２０℃に設定する必要があるが、実際にはもっと低い設定値が望ましいであろう。
【0009】
結局、温度が高いほどオイルの寿命が短くなり、圧縮機装置の効率も低下する。
【0010】
圧縮機要素の出口での温度を制御するのではなく、オイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度が露点以上になるように制御することは、そのような制御があまりにも遅く実施されて不安定性をもたらすので、何の解決策も提供しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】米国公開第２００９／２５２６３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、上述した欠点及び他の欠点の少なくとも１つを解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、その目的として、圧縮されるガスのための入口及び圧縮されたガスのための出口を有するオイル注入式圧縮機要素を備える圧縮機装置を有し、出口は、出口ラインを介して、オイルを注入するために注入ラインによって圧縮機要素に接続されたオイルセパレータに接続されており、オイルのための制御可能な冷却手段が設けられており、圧縮機装置は、冷却手段を制御してオイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）を制御するために、制御ユニット及びそこに接続された測定手段をさらに有し、測定手段は、出口での圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ）を決定するための手段及びオイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）を決定するための温度センサを含み、制御ユニットは、この手段及び温度センサからの信号に基づいて及び圧縮ガスの露点に基づいて冷却手段を制御するためのコントローラを含む。
【0014】
利点は、出口での圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔと、オイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈとの両方に基づいて制御することにより、調整のために出口での温度Ｔ＿ｕｉｔを用いて、オイルセパレータの下流の温度Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈで制御が行われ、制御はより安定することになる。
【0015】
「制御が行われる」とは、温度が露点まで制御されることを意味する。
【0016】
別の利点は、オイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈを効果的に制御することによって、この場所での凝縮を防ぐために、オイルの温度を、安全マージン無しで又は非常に低い安全マージンだけで可能な限り低く維持できることである。
【0017】
出口での圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔを決定するための手段は、例えば、温度センサ又は出口での圧力を測定する圧力センサとすることができる。結局のところ、この温度Ｔ＿ｕｉｔは、例えば出口での圧力に基づいて決定することもできる。
【0018】
実施形態の実際的な形態では、制御ユニットのコントローラは、温度（Ｔ＿ｕｉｔ）及び圧縮ガスの露点に基づいて補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）を計算することになるフィードフォワード制御部（２７）を備え、補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）は、補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）とオイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）との間の差に基づいて冷却手段を制御するためにコントローラにより使用され、オイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）は、露点よりも高くなるようになっている。
【0019】
フィードフォワードの原理はよく知られており、システム内で前もって知られている情報又は知識に基づいて、後続の時間でプロセスを制御するものである。
【0020】
実施形態のもう一つの実際的な形態では、制御ユニットは、マスターコントローラとスレーブコントローラとを備え、マスターコントローラは、露点とオイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）とに基づいてスレーブコントローラのための補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）を決定し、スレーブコントローラは、補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）と出口での圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ）とに基づいて、冷却手段を制御することになり、オイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）は、露点よりも高くなるようになっている。
【0021】
マスタースレーブ制御の原理もよく知られており、この場合、マスターコントローラは大きく遅い制御ループを形成し、これに対してスレーブコントローラは小さく速い補正を行うことになる。
【0022】
フィードフォワード制御又はマスタースレーブ制御の助けを借りて、出口での圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔも考慮して、すなわち補正に用いて、オイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈを制御することができる。
【0023】
本発明はまた、本発明による圧縮機装置を制御するための方法に関し、本方法は、
Ａ－出口での圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ）及びオイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）を決定又は測定するステップと、
Ｂ－圧縮ガスの露点を決定するステップと、
Ｃ－出口での圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ）、オイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）、及び露点に基づいて、冷却手段を制御するステップと、を含む。
Ａ－出口での圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ）及びオイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）を決定又は測定するステップと、
Ｂ－圧縮ガスの露点を決定するステップと、
Ｃ－出口での圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ）、オイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）、及び露点に基づいて、冷却手段を制御するステップと、を含む。
【0024】
このような方法の利点は、圧縮機装置の利点と同じであることは言うまでもない。
【0025】
実際的な実施形態では、本方法は、出口での圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ）及び圧縮ガスの露点に基づいて、補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）を計算するステップを含み、本方法は、続いて、補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）とオイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）との差に基づいて冷却手段を制御するステップを含み、オイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）は、露点よりも高くなるようになっている。
【0026】
実際的な代替的実施形態では、本方法は、露点及びオイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）に基づいて、補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）を決定するステップを含み、本方法は、続いて、補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）及び出口での圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ）に基づいて冷却手段を制御するステップを含み、オイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）は、露点よりも高くなるようになっている。
【0027】
冷却手段のために、好ましくは制御される混合弁が使用され、混合弁は、
－入力と、２つの出力とを備え、混合弁が、バイパスラインによりバイパスすることができる注入ラインに組み込まれた冷却器の上流の注入ラインに組み込まれており、入力と一方の出力とが注入ラインに接続し、他方の出力がバイパスラインに接続するようになっている、又は
－２つの入力と、出力とを備え、混合弁が、冷却器の下流の注入ラインに組み込まれており、２つの入力のうちの一方と出力とが注入ラインに接続し、入力の他方がバイパスラインに接続するようになっている、
のいずれかである、
－入力と、２つの出力とを備え、混合弁が、バイパスラインによりバイパスすることができる注入ラインに組み込まれた冷却器の上流の注入ラインに組み込まれており、入力と一方の出力とが注入ラインに接続し、他方の出力がバイパスラインに接続するようになっている、又は
－２つの入力と、出力とを備え、混合弁が、冷却器の下流の注入ラインに組み込まれており、２つの入力のうちの一方と出力とが注入ラインに接続し、入力の他方がバイパスラインに接続するようになっている、
のいずれかである、
【0028】
冷却手段のために、注入ラインに配置される制御可能な冷却器が用いられる。
【0029】
本発明の特徴をよりよく示すために、本発明による圧縮機装置及び方法の好ましい変形例の数々は、非制限的かつ例示的に添付の図面を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【発明を実施するための形態】
【0031】
図１に概略的に示される圧縮機装置１は、圧縮されるガスのための入口３と圧縮されたガスのための出口４とを有するオイル注入式圧縮機要素２を備える。
圧縮機要素２は、駆動部５を備える。
圧縮機要素２は、駆動部５を備える。
【0032】
入口３は、入口フィルタ７を有する入口ライン６を備える。
【0033】
出口４は、出口ライン８を介してオイルセパレータ９に接続する。
【0034】
オイルセパレータ９は、分離されたオイルを注入できるようにするために、次に注入ライン１０によって圧縮機要素２に接続される。
【0035】
図示の例では、この接続は、駆動部５を介して行われ、駆動部５は、駆動部５の中にオイルを注入するために注入ライン１０に接続する。
【0036】
注入ライン１０は、駆動部５を介するのではなく、オイルセパレータ９への直接的な接続を行うために、圧縮機要素２自体に接続することができることも明らかである。
【0037】
また、圧力ライン１１は、浄化されたガスを排出するためにオイルセパレータ９に接続される。この圧力ライン１１は、連続的に、圧縮ガス中に最後に残ったオイルを分離するオイルフィルタ１２と、圧縮ガスが圧縮ガスの消費者又は圧力ネットワークに輸送される前に圧縮ガスを冷却する冷却器１３とを含む。
【0038】
オイルフィルタ１２は、オイルフィルタ１２によって分離されたオイルを注入できるように、オイルライン１４を介して圧縮機要素２に接続する。
【0039】
さらに、圧縮機装置１は、オイルのための制御可能な冷却手段１５を備える。
【0040】
その場合、これらは次のように実装される。
【0041】
注入ライン１０には、バイパスライン１７によってバイパス可能な冷却器１６が設けられ、制御可能な冷却手段１５は、入力１９と２つの出力２０ａ、２０ｂとを備える制御式の混合弁１８によって形成され、混合弁１８は冷却器１６よりも上流の注入ライン１０に組み込まれ、入力１９と２つのうちの一方の出力２０ａは注入ライン１０に接続し、他方の出力２０ｂはバイパスライン１７に接続するようになっている。
【0042】
混合弁１８を制御することによって、冷却器１６を通過するオイル量を制御することができ、このようにしてオイルが冷却される程度を制御することができること、換言すれば、オイルの温度を制御することができることは明らかであろう。
【0043】
冷却器１６は、例えば、冷却ファンを備えるオイル－空気熱交換器又はオイル－水熱交換器など、種々の形態をとることができる。
【0044】
上記の制御可能な冷却手段１５は、代替的に、２つの入力と１つの出力とを備える制御式の混合弁１８によって形成することができ、混合弁１８は、冷却器１６の下流の注入ライン１０に組み込まれ、２つのうちの一方の入力と出力は注入ライン１０に接続し、他方の入力はバイパスライン１７に接続するようになっている。
【0045】
これらの制御可能な冷却手段１５を制御するために、圧縮機装置１は、制御ユニット２１を備える。
【0046】
制御ユニット２１は、複数の測定手段２２ａ、２２ｂに接続される。
【0047】
本発明によるこれらの測定手段２２ａ，２２ｂは、少なくとも以下のものを備える。
－出口４に配置され、出口４での圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔを測定又は決定するための手段２２ａ。
－オイルセパレータ９の下流の圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈを決定するための温度センサ２２ｂ。
－出口４に配置され、出口４での圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔを測定又は決定するための手段２２ａ。
－オイルセパレータ９の下流の圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈを決定するための温度センサ２２ｂ。
【0048】
この場合、手段２２ａは温度センサであるが、これらの手段２２ａが圧力センサを含むことは排除されない。
【0049】
この場合、第２の温度センサ２２ｂは、オイルフィルタ１２の下流に配置される。
【0050】
さらに、追加のセンサ２３ａ，２３ｂが設けられており、これらも制御ユニット２１に接続されており、
－図ではセンサＳで表される入口状態センサ２３ａ、
－オイルセパレータ９に配置され、オイルセパレータの作動圧力ｐ＿ｗｅｒｋを決定又は測定する圧力センサ２３ｂ、
である。
－図ではセンサＳで表される入口状態センサ２３ａ、
－オイルセパレータ９に配置され、オイルセパレータの作動圧力ｐ＿ｗｅｒｋを決定又は測定する圧力センサ２３ｂ、
である。
【0051】
入口状態センサ２３ａは、入口３での圧力、温度、及び湿度を測定又は決定する。
以下で明らかになるように、入口状態センサ２３ａ及び圧力センサ２３ｂは、出口４での露点を決定するために使用される。しかしながら、これらの追加センサ２３ａ，２３ｂは随意的であり、推定により露点を決定することを排除するものではない。
以下で明らかになるように、入口状態センサ２３ａ及び圧力センサ２３ｂは、出口４での露点を決定するために使用される。しかしながら、これらの追加センサ２３ａ，２３ｂは随意的であり、推定により露点を決定することを排除するものではない。
【0052】
露点を決定するために、制御ユニット２１は、別個の計算ユニット２４を備える。
【0053】
「制御ユニット２１に接続される」とは、関連の測定手段２２ａ、２２ｂ又は追加のセンサ２３ａ、２３ｂがその信号、すなわちそれらが記録した温度、圧力などを制御ユニット２１に伝送することを意味する。
【0054】
さらに、制御ユニット２１は、コントローラ２５を備える。
【0055】
このコントローラ２５は、１又は２以上のＰＩＤコントローラ又はＰＤコントローラを含む。
【0056】
もちろん、コントローラ２５は、ＰＩＤコントローラ又はＰＤコントローラに代えて、１又は２以上のファジーコントローラを含み得ることは排除されない。
【0057】
コントローラ２５は、手段２２ａ及び温度センサ２２ｂからの信号に基づいて、そして出口４での露点に基づいて、冷却手段１５を制御することになる。
【0058】
さらに、オイルセパレータ９及びオイルフィルタ１２は、密閉された断熱ハウジング２６内に配置される。
【0059】
圧縮機装置１の動作及び圧縮機装置１を制御する方法は、非常に単純であり、以下の通りである。
【0060】
圧縮機装置の作動時、圧縮機要素２は、入口フィルタ７を介して吸い込まれるガスを圧縮することになる。
【0061】
注入ライン１０及びオイルライン１４を介して、オイルは、その冷却及び潤滑のために、圧縮機要素２及び駆動部５に注入される。
【0062】
圧縮ガスは、出口４を介して圧縮機要素２から出ることになる。
【0063】
この圧縮ガスは、オイルも含んでいる。
【0064】
このガスとオイルの混合物は、出口ライン８を通ってオイルセパレータ９に到達することになり、そこでオイルの大部分は圧縮ガスから分離されることになる。
【0065】
その後、圧縮ガスは、さらに最後に残ったオイルが分離されるオイルフィルタ１２を通り、冷却器１３を通り、圧力ネットワーク又は圧縮ガスのユーザーに送られる。
【0066】
オイルセパレータ９で分離されたオイルは、注入ライン１０及びバイパスライン１７を通って圧縮機要素２の中に注入されて戻され、このオイルは、圧縮機要素２に到着する前に最初に駆動部５を通過する。
【0067】
オイルフィルタ１２で分離されたオイルは、オイルライン１４を通って、例えば軸受のレベルで圧縮機要素２の中に注入されて戻される。
【0068】
制御ユニット２１は、圧縮機装置１の作動時に混合弁１８を制御し、どれほどの量のオイルが冷却器１６を通過して冷却されるかを決定することで、注入されるオイルの温度を制御することになる。
【0069】
このようにして、オイルセパレータ９の下流で、この場合はオイルフィルタ１２の下流でも、圧縮ガスの温度が凝縮物の発生を阻止するのに十分な高さになるように制御されることになる。具体的には、このことは、この圧縮ガスの温度が露点を超える必要があることを意味する。
【0070】
ここで適用される制御は、手段２２ａ及び温度センサ２２ｂからの信号に基づくと共に、出口４での露点に基づく。
【0071】
図示の例では、露点は、入口状態センサ２３ａ及び圧力センサ２３ｂからの信号に基づいて計算ユニット２４を用いて制御ユニット２１によって決定される。
【0072】
計算ユニット２４の出力は、露点に基づく温度設定値Ｔ＿ｓｅｔである。
【0073】
次に、コントローラ２５は、図２及び３に概略的に示される２つの異なるやり方で実装することができる。
【0074】
図２は、フィードフォワードの原理を有するコントローラ２５を示す。
【0075】
制御ユニット２１は、出口４での圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔと露点とに基づいて補正温度設定値Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒを計算することになるフィードフォワード制御部２７を備え、補正温度設定値Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒとオイルセパレータ９の下流の圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈとの間の差に基づいて冷却手段１５を適切に制御するために、コントローラ２８は、補正温度設定値Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒを使用する。
【0076】
図３は、マスタースレーブ原理を有するコントローラ２５を示す。
【0077】
制御ユニット２１は、マスターコントローラ２９とスレーブコントローラ３０とを備え、マスターコントローラ２９は、露点とオイルセパレータの下流の圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈとに基づいて、スレーブコントローラ３０のための補正温度設定値Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒを決定し、スレーブコントローラ３０は、この補正温度設定値Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒと出口４での圧縮ガスの温度Ｔ＿ｕｉｔとに基づいて冷却手段１５を適切に制御することになる。
【0078】
オイルセパレータ９とオイルフィルタ１２を収容する断熱ハウジング２６の利点は、Ｔ＿ｕｉｔとＴ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈとの間の温度差が最小化され、上記の制御原理の両方をより安定にして、より正確にすることである。
【0079】
随意的に、このハウジング２６には、ハウジング２６の温度を制御するための手段を設けることができる。
【0080】
上記の例では、制御可能な冷却手段１５は、制御可能な混合弁１８によって形成されるが、これは様々な方法で実施することができる。
【0081】
また、冷却手段１５は、注入ライン１０に配置された制御可能な冷却器によって形成することができる。
【0082】
次に、制御可能な冷却器は、制御ユニット２１によって制御され、冷却能力は、例えば、空気－オイル冷却器では冷却ファンの回転数を制御することによって、又は、水－オイル冷却器の場合には冷却水の温度又は流量を制御することによって、調整可能である。
【0083】
制御可能な冷却器は、随意的に、バイパスライン１７によってバイパスすることができ、この場合、サーモスタットが１つの入力と２つの出力とを備え、サーモスタットは、その入力と２つのうちの一方の出力とで注入ライン１０に接続し、他方の出力でバイパスライン１７に接続する。
【0084】
従って、このサーモスタットは、受動素子とすることができる。
【0085】
さらに、このような制御可能な冷却器を備えた圧縮機装置１の動作は、図１で上述した圧縮機装置の動作と同一である。
【0086】
本発明は、例として説明されかつ図示される実施形態に限定されるものではなく、本発明によるこのような圧縮機装置及び方法は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変形例で実現することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2023-03-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮されるガスのための入口（３）及び圧縮されたガスのための出口（４）を有するオイル注入式圧縮機要素（２）を備える圧縮機装置であって、前記出口（４）は、出口ライン（８）を介して、オイルを注入するために注入ライン（１０）によって前記圧縮機要素（２）に接続されたオイルセパレータ（９）に接続されており、
オイルのための制御可能な冷却手段（１５）が設けられており、
前記圧縮機装置（１）は、前記冷却手段（１５）を制御して前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）を制御するために、制御ユニット（２１）及びそこに接続された測定手段（２２ａ、２２ｂ）をさらに備え、
前記測定手段（２２ａ、２２ｂ）は、前記出口（４）での前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ）を決定するための手段（２２ａ）及び前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）を決定するための温度センサ（２２ｂ）を含み、
前記制御ユニット（２１）は、前記手段（２２ａ）及び前記温度センサ（２２ｂ）からの信号に基づいて及び前記圧縮ガスの露点に基づいて前記冷却手段（１５）を制御するためのコントローラ（２５）を含み、
前記制御ユニット（２１）の前記コントローラ（２５）は、
前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ）及び前記圧縮ガスの露点に基づいて補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）を計算することになるフィードフォワード制御部（２７）を備え、前記補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）は、前記補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）と前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）との間の差に基づいて前記冷却手段（１５）を制御するためにコントローラ（２８）により使用され、前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）は、前記露点よりも高くなるようになっている、又は、
マスターコントローラ（２９）とスレーブコントローラ（３０）とを備え、前記マスターコントローラ（２９）は、前記露点と前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）とに基づいて前記スレーブコントローラ（３０）のための補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）を決定し、前記スレーブコントローラ（３０）は、前記補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）と前記出口（４）での前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ）とに基づいて、前記冷却手段（１５）を制御することになり、前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）は、前記露点よりも高くなるようになっている、
圧縮機装置。
【請求項2】
前記注入ライン（１０）には、バイパスライン（１７）によってバイパスすることができる冷却器（１６）が配置され、前記冷却手段（１５）は、制御式の混合弁（１８）によって形成され、前記混合弁（１８）は、－入力（１９）と、２つの出力（２０ａ、２０ｂ）とを備え、前記混合弁（１８）が、前記冷却器（１６）の上流の前記注入ライン（１０）に組み込まれており、前記入力（１９）と一方の前記出力（２０ａ）とが前記注入ライン（１０）に接続し、他方の前記出力（２０ｂ）が前記バイパスライン（１７）に接続するようになっている、又は
－２つの入力と、出力とを備え、前記混合弁（１８）が、前記冷却器（１６）の下流の前記注入ライン（１０）に組み込まれており、前記２つの入力のうちの一方と前記出力とが前記注入ライン（１０）に接続し、前記入力の他方が前記バイパスライン（１７）に接続するようになっている、
のいずれかである、請求項１に記載の圧縮機装置。
【請求項3】
前記冷却手段（１５）は、前記注入ライン（１０）に配置された制御可能な冷却器によって形成されている、請求項１に記載の圧縮機装置。
【請求項4】
前記制御可能な冷却器は、バイパスライン（１７）によってバイパスすることができ、入力と２つの出力とを備えるサーモスタットが設けられ、前記サーモスタットは、前記入力と前記２つの出力のうちの一方とで前記注入ライン（１０）に接続し、前記出力の他方で前記バイパスライン（１７）に接続する、請求項３に記載の圧縮機装置。
【請求項5】
前記コントローラ（２５）は、ＰＩＤコントローラ及び／又はＰＤコントローラを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
【請求項6】
前記コントローラ（２５）は、ファジーコントローラを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
【請求項7】
前記圧縮機装置（１）は、前記制御ユニット（２１）に接続される入口状態センサ（２３ａ）と、前記制御ユニット（２１）に接続されて前記オイルセパレータ（９）内の圧力（ｐ＿ｗｅｒｋ）を決定する圧力センサ（２３ｂ）とをさらに備え、前記制御ユニット（２１）は、前記入口状態センサ（２３ａ）及び前記圧力センサ（２３ｂ）からの信号に基づいて前記出口（４）での露点を決定することができる、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
【請求項8】
前記オイルセパレータ（９）及び前記オイルセパレータ（９）の下流の任意のオイルフィルタ（１２）は、密閉された断熱ハウジング（２６）内に配置されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
【請求項9】
前記出口（４）での前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ）を決定するための前記手段（２２ａ）は、温度センサ又は出口（４）での圧力を決定することができる圧力センサを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
【請求項10】
圧縮されるガスのための入口（３）及び圧縮されたガスのための出口（４）を有するオイル注入式圧縮機要素（２）を備える圧縮機装置（１）を制御するための方法であって、前記出口（４）は、出口ライン（８）を介して、オイル注入のために注入ライン（１０）によって前記圧縮機要素（２）に接続されたオイルセパレータ（９）に接続されており、オイルのための制御可能な冷却手段（１５）が設けられており、前記方法は、Ａ－前記出口（４）での前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ）及び前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）を決定又は測定するステップと、
Ｂ－前記圧縮ガスの露点を決定するステップと、
Ｃ－前記出口（４）での前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ）、前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）、及び前記露点に基づいて、前記冷却手段（１５）を制御するステップと、
Ｄ－前記出口（４）での前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ）及び前記圧縮ガスの前記露点に基づいて、補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）を計算するステップを含み、前記方法は、続いて、前記補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）と前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）との差に基づいて前記冷却手段（１５）を制御するステップを含み、前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）は、前記露点よりも高くなるようになっている、又は、
前記露点及び前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）に基づいて、補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）を決定するステップを含み、前記方法は、続いて、前記補正温度設定値（Ｔ＿ｓｅｔ＿ｃｏｒｒ）及び前記出口（４）での前記圧縮ガスの前記温度（Ｔ＿ｕｉｔ）に基づいて前記冷却手段（１５）を制御するステップを含み、前記オイルセパレータ（９）の下流の前記圧縮ガスの温度（Ｔ＿ｕｉｔ＿ａｆｓｃｈ）は、前記露点よりも高くなるようになっている、
方法。
【請求項11】
前記冷却手段（１５）のために制御される混合弁（１８）が使用され、前記混合弁（１８）は、－入力（１９）と、２つの出力（２０ａ、２０ｂ）とを備え、前記混合弁（１８）が、バイパスライン（１７）によりバイパスすることができる前記注入ライン（１０）に組み込まれた冷却器（１６）の上流の前記注入ライン（１０）に組み込まれており、前記入力（１９）と一方の前記出力（２０ａ）とが前記注入ライン（１７）に接続し、他方の前記出力（２０ｂ）が前記バイパスライン（１７）に接続するようになっている、又は
－２つの入力と、出力とを備え、混合弁（１８）が、前記冷却器（１６）の下流の前記注入ライン（１０）に組み込まれており、前記２つの入力のうちの一方と前記出力とが前記注入ライン（１０）に接続し、前記入力の他方が前記バイパスライン（１７）に接続するようになっている、
のいずれかである、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記冷却手段（１５）のために、前記注入ライン（１０）に配置される制御可能な冷却器が用いられる、請求項１０又は１１に記載の方法。
【国際調査報告】