JP2023134306A

JP2023134306A - 気体圧縮機

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Publication number: JP2023134306A
Application number: JP2022039765A
Authority: JP
Inventors: 将二階堂; Sho NIKAIDO; 航平酒井; Kohei Sakai; 崇中島; Takashi Nakajima; 佑樹谷山; Yuki Taniyama; 岳廣松坂; Takehiro Matsuzaka
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2022-03-14
Filing date: 2022-03-14
Publication date: 2023-09-27
Anticipated expiration: 2042-03-14
Also published as: JP7684924B2; WO2023176305A1

Abstract

【課題】気体圧縮機においてドレン排出弁の開閉動作を正確に管理する。【解決手段】温度センサーにより測定された圧縮気体の温度変化に基づいてドレン排出弁の開閉を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、気体圧縮機に関する。

ドレン排出弁の開閉動作は、予め設けたドレン排出弁が閉じてから次に開くまでの間隔時間Ｔ１（以下、Ｔ１）と、ドレン排出弁を開いている時間Ｔ２（以下、Ｔ２）により管理される。しかし、溜まったドレン量に対してＴ２が長すぎると、不必要な圧縮気体も排出されて（捨てられて）しまう場合があった。

この解決手段として従来技術の電流値によるドレン排出制御方法がある（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、ドレン排出が完了し、不必要な圧縮気体が排出されると、負荷が低減し電動機の電流値が変化する。

このため、電動機の電流値変化量の閾値と、Ｔ１とＴ２の組合せパターンを複数予め設けた上で、電動機の電流値を監視し、電流値が閾値を上回った、あるいは下回った回数をカウントし、カウントした数が多ければＴ２を短縮し、Ｔ１を延長するというようにパターンを選択することで、Ｔ１とＴ２を調節し余計な圧縮気体の排出を低減する。

特開２０２１－１３９２９７号公報

前記の方法では、圧縮気体を供給先に提供するロード運転中に、圧縮気体供給先の使用状況によって、電動機の回転速度が変動する気体圧縮機や、吐出し圧力が変動する制御において、不必要な圧縮気体が排出されたことによる電流値の変化量は、ノイズの影響により負荷変動時の電流の変化に埋もれてしまい、正確に判定されない場合がある。
本発明の目的は、気体圧縮機において、ドレン排出弁の開閉動作を正確に管理することにある。

本発明の一態様の気体圧縮機は、圧縮機本体から吐き出された圧縮気体が通過する圧縮気体経路と、前記圧縮気体経路を通過する前記圧縮気体の温度を測定する温度センサーと、前記圧縮気体を冷却する圧縮気体冷却器と、前記圧縮気体を冷却したことにより発生したドレンを排出するドレン排出弁と、前記ドレン排出弁の開閉を制御する制御部とを有し、前記制御部は前記温度センサーにより測定された前記圧縮気体の温度変化に基づいて、前記ドレン排出弁の開閉を制御することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、気体圧縮機において、ドレン排出弁の開閉動作を正確に管理することができる。

実施例１の多段気体圧縮機の構成の一例を示す図である。実施例１のドレン分離器を２つ以上有する気体圧縮機の構成の一例を示す図である。実施例１の圧縮機本体によって圧縮された気体の圧力を測定する圧力センサーを有しない気体圧縮機の構成を示す図である。実施例８の単段気体圧縮機の構成の一例を示す図である。実施例１のドレン排出弁を開いている時間を制御するフローチャートを示す図である。実施例１のドレン排出弁８及びドレン排出弁１４の両方のドレン排出弁の故障、または、ドレン排出経路の目詰まりを同時に判定するフローチャートを示す図である。実施例１のドレン排出弁８、または、ドレン排出弁１４のドレン排出弁の故障またはドレン排出経路の目詰まりを個別に判定するフローチャートを示す図である。実施例１のＴ１を制御する１つ目の方法のフローチャートを示す図である。実施例１のＴ１を制御する２つ目の方法のフローチャートを示す図である。実施例１のＴ１を制御する３つ目の方法のフローチャートを示す図である。実施例２のドレン排出弁を開いている時間を制御するフローチャートを示す図である。実施例３の温度センサーまたは圧力センサー、あるいはその両方が故障したことを判定するフローチャートを示す図である。実施例５～８のドレン排出弁が閉じる際の吐出し温度の推定結果と、測定結果からドレン排出の管理を行う制御のフローチャートを示す図である。ドレン排出弁の開閉時間間隔制御パターンの一例を示す図である。

以下、図面を用いて実施例について説明する。

実施例１は気体を圧縮する圧縮機本体を複数有する多段気体圧縮機のうち、図１の圧縮機本体を２つ搭載している二段気体圧縮機１００を一例として説明する。

二段気体圧縮機１００は、外部から外気を導入する吸込み口１と、最初に気体を圧縮する１段目の圧縮機本体３と、吸込み口１から導入された気体を圧縮機本体３に送る吸込み気体経路２と、最初に圧縮された気体を冷却する圧縮気体冷却器５と、圧縮機本体３にて圧縮された気体を圧縮気体冷却器５に送る圧縮気体経路４１と、圧縮気体とドレンに分離するドレン分離器７と、圧縮気体冷却器５で冷却された圧縮気体をドレン分離器７に送る圧縮気体経路４２とを有する。

さらに、二段気体圧縮機１００は、２番目に気体を圧縮する２段目の圧縮機本体４と、ドレン分離器７からの圧縮気体を圧縮機本体４に送る圧縮気体経路４３と、圧縮された気体を冷却する圧縮気体冷却器６と、圧縮機本体４にて圧縮された気体を圧縮気体冷却器６に送る圧縮気体経路４４と、圧縮気体冷却器６で冷却された圧縮気体を下流側に送る圧縮気体経路４５とを有する。

さらに、二段気体圧縮機１００は、ドレンを排出させるように開いたり閉じたりするドレン排出弁８とドレン排出弁１４と、ドレン分離器７からドレンをドレン排出弁８に送るドレン排出経路７１と、ドレン排出弁８からドレンを下流に排出するドレン排出経路７２と、圧縮気体冷却器６で発生したドレンをドレン排出弁１４に送るドレン排出経路７３と、ドレン排出弁１４からドレンを下流に排出するドレン排出経路７４とを有する。

さらに、二段気体圧縮機１００は、圧縮機本体３の吐出し温度を測定する温度センサー１７と、圧縮機本体４の吐出し温度を測定する温度センサー１８と、圧縮機本体３で圧縮された圧縮気体の圧力を測定する圧力センサー１９と、電源１１からの電力の供給を受け制御部１０からの制御指令を受け圧縮機本体３と圧縮機本体４を駆動する電動機９とを有する。

さらに、二段気体圧縮機１００は、電動機９の動力を圧縮機本体３と圧縮機本体４に伝える動力伝達部１２と、電源１１と、電源１１からの電力の供給を受け電動機９を制御するとともにドレン排出弁８とドレン排出弁１４の開閉を制御する制御部１０とを有する。

また、圧力センサー１９は、図３に示すように備えていなくても良い。なお、圧力センサーは圧縮機本体３と圧縮気体冷却器５の間だけでなく、圧縮機本体４と圧縮気体冷却器６の間にも設けても良いが、図１～３のように備えてなくても良い。

二段気体圧縮機１００における気体の圧縮からドレンが排出されるまでの流れの一例を、図１を用いて説明する。圧縮空気、ドレン、電力、信号の流れは矢印に示す流れである。

二段気体圧縮機１００の運転が開始されると、電源１１から制御部１０に電力が供給され、制御部１０からの指令により電動機９が駆動し、動力伝達部１２から圧縮機本体３と圧縮機本体４に動力が伝わり、気体は吸込み口１から吸込み気体経路２を通過して二段気体圧縮機１００内に吸込まれ、圧縮機本体３で圧縮される。圧縮された気体は、圧縮気体経路４１を通過し圧縮気体冷却器５へ送られる。圧縮された気体は高温になるため圧縮気体冷却器５にて冷却する。

冷却することで圧縮気体中に含まれている水蒸気が凝縮されドレン（水滴）が発生する。そのために、圧縮気体冷却器５にて冷却後は圧縮気体とドレンが混在した状態となっている。圧縮気体とドレンが混在した状態のまま下流側へ圧縮気体を提供すると、提供先の機器が故障する可能性があるため、ドレン分離器７は、圧縮気体冷却器５で冷却された圧縮気体を圧縮気体とドレンに分離する。ドレン分離器７を経由することで圧縮気体は含有水分量が少ない状態で圧縮機本体４へ供給され、ドレンはドレン排出経路７２を通過しドレン排出弁８から排出される。圧縮機本体４にて更に圧縮された気体は、温度が高くなるため圧縮気体冷却器６にて冷却する。

圧縮気体冷却器６にて冷却された圧縮気体は、図２のようにドレン分離器２０により圧縮空気中のドレンを分離し、圧縮気体経路４６から下流側に供給し、ドレンはドレン排出弁１４から排出する場合もあるが、ここではドレン分離器２０を備えない場合を一例として、圧縮気体は圧縮気体冷却器６によって冷却後、そのまま下流側へ提供することとする。また、圧縮気体冷却器６以降ではドレン排出を行わない場合も想定されるが、ここでは一例として、圧縮気体冷却器６より発生したドレンはドレン排出経路７３を通過し、ドレン排出弁１４から排出されることとする。

ドレン分離器７としては、フィルタを通して圧縮気体とドレンを分離する方式や、遠心分離により圧縮気体とドレンを分離する方式がある。ドレン排出弁８及びドレン排出弁１４は制御部１０により弁の開閉の制御がなされており、ドレンはドレン排出弁８とドレン排出弁１４が開いた際に圧縮気体によって押し出されて排出される。

ここで、ドレン排出弁８とドレン排出弁１４は制御部１０によって同時に開閉動作を行うように制御されても良く、また、個別に開閉動作するように制御されていても良い。圧縮機本体３の吐出し温度を測定する温度センサー１７と、圧縮機本体４の吐出し温度を測定する温度センサー１８と、圧縮機本体３の吐出し圧力を測定する圧力センサー１９は圧縮機の運転開始と同時に測定を開始し、測定した値を制御部１０へフィードバックする。

図５を参照して、ドレン排出判定方法を説明する。ドレン排出弁が開く際の１段吐出し温度を記録するカウンタＡ１と２段吐出し温度を記録するカウンタＡ２を設けて置く。

ドレン排出弁が開く（Ｓ５０１）と同時に１段、２段両方の吐出し温度の監視を開始し（Ｓ５０２）、その時のそれぞれの吐出し温度をカウンタＡ１とカウンタＡ２に記録する（Ｓ５０３）。Ａ１に対して１段吐出し温度が低下し、且つ、２段吐出し温度が上昇していれば（Ｓ５０４）、ドレン排出が完了したと判定し（Ｓ５０５）、設定したＴ２が経過（Ｓ５０６）していなかったとしても、ドレン排出弁を閉じてドレン排出を強制的に終了する（Ｓ５０７）。Ｔ２は更新せず初期値のままとする。カウンタＡ１とカウンタＡ２は次にドレン排出弁を開く際に更新する。

また、前記制御方法は常に判定を行うが、ある程度判定した後、例えば図１４に示すような制御パターンを、予め複数定めて置き、それに従ってドレン排出を行うよう制御しても良い。以下、その方法を説明する。

ドレン排出完了と判定した回数をカウントするカウンタＥ（例として初期値は０）と、カウンタＥの基準値と、Ｔ１、Ｔ２それぞれをどれだけ延長または短縮するか制御パターンを複数定めて置く。前記と同様ドレン排出判定を行い、ドレンが完全に排出されたと判定した際に、カウンタＥに１ずつ値を加算していく。この時、設定したＴ２が経過していなくとも、ドレン排出弁を閉じてドレン排出を強制的に終了しも良いが、強制終了させずにＴ２が経過するまで開いたままでも良い。

また、１段、２段吐出し温度の監視は前記と異なり、常に行う必要はない。例えば１時間監視した後、カウンタＥの値が基準値に対してどの程度上回っているか、または、下回っているかによって制御パターンを決定する。本制御方法による判定は１日のうちに何回行っても良い。カウンタＡ１、カウンタＡ２は、前記と同じタイミングで更新し、カウンタＥについては、次に判定を行う際に初期値にリセットにする。

これらの方法により、設定したＴ２が経過しても１段吐出し温度が低下、且つ、２段吐出し温度が上昇しなければ、ドレンを完全には排出できておらず、ドレン排出不良と判定することが出来る。

また、Ｔ１の調節のみ行っても良い。以下に、Ｔ１を自動調節する方法の例を３つ示す。

まず一つ目の方法は、図８に示すように、ドレン排出弁の開閉動作を行った時（Ｓ８００～Ｓ８０１）のドレン排出弁を開いている時間を記録（Ｓ８０３）するカウンタＢ（例えば初期値０）を設けて置き、例えば１時間ごとに１度（Ｓ８０２）、Ｔ２の初期値とカウンタＢを比較（Ｓ８０４）し、カウンタＢが短ければＴ１を延長（Ｓ８０６）し、長ければＴ１を短縮（Ｓ８０５）してＴ１を更新する。

二つ目の方法は、図９に示すように、ドレン排出弁の開閉動作（Ｓ５０１）（Ｓ８００～Ｓ８０１）を行った時のドレン排出弁を開いている時間を記録するカウンタＢ（例えば初期値０）と、カウンタＢの値を加算し続けるカウンタＣ（例えば初期値０）を設けて置き、例えば一定時間ごとに１時間（Ｓ９００）（Ｓ９０２）カウンタＣにカウンタＢの値を加算し続け（Ｓ９０１）、ドレン排出弁の開閉動作を行った回数でカウンタＣの値を除算し、１時間のドレン排出弁を開いている時間の平均値を算出する（Ｓ９０３）。この平均値とＴ２を比較し（Ｓ９０４）、平均値がＴ２よりも短ければＴ１を延長（Ｓ９０５）し、長ければＴ１を短縮（Ｓ９０６）してＴ１を更新する。

三つ目の方法は、図１０に示すように、ドレン排出が完了したことをカウントするカウンタＤ（例えば初期値０）と、カウンタＤの基準値を予め設けて置き、例えば、１時間（Ｓ９００）ドレンの開閉動作（Ｓ５０１）（Ｓ８００～Ｓ８０１）を行い、ドレン排出が完了した判定（Ｓ１０００）する度にカウンタＤに１ずつ加算（Ｓ１００１）していく。あらかじめ設定したＴ１時間調整判定時間が経過（Ｓ１００２）したとき、カウントＤの値とあらかじめ設定したカウンタＤの基準値を比較（Ｓ１００３）し、カウントした数が基準値を上回っていればＴ１を延長（Ｓ９０５）し、基準値を下回っている場合はＴ１を短縮（Ｓ９０６）する。

どの程度延長・短縮するかについては、Ｔ１の初期値に対して増減させる割合を１パターンあるいは複数パターン予め設定しておき、Ｔ２の初期値に対してカウンタＢまたはドレン排出弁を開いている時間の平均値がどの程度増減しているかによって割合を選択し決定しても良い。

あるいは、前記のようにＴ１の初期値とＴ２を足し合わせた時間をドレン排出弁開閉動作１サイクルのトータル時間として、ドレン排出弁が開いている時間が増減してもトータル時間が変わらないようにＴ１を短縮または延長しても良い。ここで、図１４にドレン排出弁の開閉時間間隔制御パターンの一例を示す。

この方法によるＴ１の調節は１日のうちに何度行っても良いが、カウンタＢ、カウンタＣ、カウンタＤは次のＴ１を判定する際にリセットする。

ここまで、ドレン排出弁を開いている時間と、次にドレン排出弁を開くまでの時間間隔を調節する方法を説明したが、特に時間やドレン排出弁の開閉動作回数は指定しない。図６に示すように、例えば１時間ごと（Ｓ６００）に、１０分間あるいは１０回程度（Ｓ６０２）ドレン排出弁の開閉動作と１段、２段吐出し温度を監視（Ｓ６０１）し、１段、２段吐出し温度が変動しているにもかかわらず、１度もドレン排出が完了したと判定されなかった（Ｓ６０３）場合は、ドレン排出弁が故障、または、ドレン排出経路に異物が詰まり、塞がったと判定（Ｓ６０５）することも可能である。

また、前記ドレン排出弁の故障判定方法は、図１～３のようにドレン排出弁を２つ以上備えている場合、それらを同時に故障あるいは目詰まりしたと判定（Ｓ６０５）するが、何れかのドレン排出弁のみ、１段、２段吐出し温度が変動しているにもかかわらず、１度もドレン排出が完了したと判定されなかった（Ｓ６０３）（Ｓ７００～Ｓ７０１）場合は、そのドレン排出弁のみ故障、または、ドレン排出経路に異物が詰まり、塞がったと判定（Ｓ７０２～Ｓ７０３）しても良い（図７参照）。

なお、これらの判定方法は前記電動機の回転速度が変動する気体圧縮機だけでなく、圧縮気体を供給先に提供するロード運転中に、電動機の回転速度が変動しない気体圧縮機にも適用できる。

実施例２の形態は実施例１と同一であるが、実施例１は１段、２段それぞれの吐出し温度で判定しているが、実施例２は１段、２段それぞれの吐出し温度変化量でドレン排出が完了したかを判定する。

１段、２段それぞれの吐出し温度の変化量に対して、予め閾値（例えば１段吐出し温度の変化量は閾値１、２段吐出し温度の変化量は閾値２）と、実施例１と同様に、ドレン排出弁が開く際の１段吐出し温度を記録するカウンタＡ１と２段吐出し温度を記録するカウンタＡ２を設けて置く。

図１１に示すように、ドレン排出弁が開く（Ｓ５０１）と同時に１段、２段両方の吐出し温度の監視を開始（Ｓ５０２）し、その時のそれぞれの吐出し温度をカウンタＡ１とカウンタＡ２に記録（Ｓ５０３）する。１段吐出し温度の現在値とカウンタＡ１の差、２段吐出し温度の現在値とカウンタＡ２の差、すなわち、１段、２段それぞれの吐出し温度変化量を算出（Ｓ１１００）し、１段吐出し温度変化量がその閾値１を下回り（または上回る）、且つ、２段吐出し温度変化量がその閾値２を上回った際（Ｓ１１０１）、ドレンが完全に排出されたと判定（Ｓ５０５）し、設定したＴ２が経過（Ｓ１１０２）していなくとも、ドレン排出弁を閉じて（Ｓ５０７）ドレン排出を強制的に終了する。

また、実施例１と同様にＴ１の調節を行っても良いし、前記ドレン排出弁を開いている時間を変更せずに、Ｔ１のみ調節を行っても良い。Ｔ２は更新せず初期値のままとし、カウンタＡ１、カウンタＡ２は、実施例１と同一のタイミングで更新する。

また、実施例１と同様に、ある程度判定した後、予め定めた制御パターンに従ってドレン排出を行うよう制御しても良い。以下、その方法を説明する。

前記と同様に１段、２段吐出し温度変化量それぞれに対する閾値と、ドレン排出弁が開く際の１段、２段吐出し温度それぞれを記録するカウンタＡ１とカウンタＡ２を定めて置き、さらに、カウンタＥ（例として初期値は０）と、カウンタＥの基準値と、Ｔ１、Ｔ２それぞれをどれだけ延長または短縮するか制御パターンを複数定めて置く。

前記と同様１段、２段吐出し温度を監視し、それぞれの吐出し温度変化量を算出する。１段吐出し温度変化量が閾値１を下回り（または上回り）、且つ、２段吐出し温度変化量が共に閾値２を上回った際に、溜まったドレンが完全に排出されたと判定し、カウンタＥに１ずつ値を加算していく。実施例１や前記と同様に、ドレンが完全に排出されたと判定した際に、設定したＴ２が経過していなくとも、ドレン排出弁を閉じてドレン排出を強制的に終了しも良いが、強制終了させずにＴ２が経過するまで開いたままでも良い。

また、１段、２段吐出し温度の監視は常に行う必要はない。例えば１時間監視した後、カウンタＥの値が基準値に対してどの程度上回っているか、または、下回っているかによって制御パターンを決定する。本制御方法による判定は１日のうちに何回行っても良い。カウンタＡ１、カウンタＡ２は、実施例１や前記と同一のタイミングで更新し、カウンタＥについては、次に判定を行う際に初期値にリセットにする。

これらの方法によれば、実施例１と同様に、ドレン排出不良と、ドレン排出弁の故障またはドレン排出経路に異物が詰まり、塞がっていることを判定することが可能である。なお、これらの判定方法は前記電動機の回転速度が変動する気体圧縮機だけでなく、圧縮気体を供給先に提供するロード運転中に、電動機の回転速度が変動しない気体圧縮機にも適用できる。

実施例３の形態は図１～２のように、圧縮機本体３で圧縮された圧縮気体の圧力を測定する圧力センサー１９を取付けた気体圧縮機である。

実施例１～２において、１段、２段吐出し温度を測定するセンサーが故障し、測定できなくなる可能性がある。そこで、１段吐出し圧力も同時に監視することで、ドレン排出判定だけでなく、センサーの故障判定を行うことが出来る。

２段吐出し圧力は負荷変動の影響を大きく受けるため、圧縮気体排出に伴う負荷の変動が埋もれてしまうが、１段吐出し圧力は負荷が変動している最中であっても、受ける影響が少なく、ドレン排出に伴う圧縮気体排出による負荷の変動を検出できる。

以下に、実施例１～２の制御方法に１段吐出し圧力、または、その変化量を加えたドレン排出の判定方法を説明する。また、実施例１の制御方法に１段吐出し圧力を加えた判定方法の一例を図１２に示す。

１段、２段吐出し温度による判定方法の場合は、ドレン排出弁が開く際の１段吐出し温度を記録するカウンタＡ１と２段吐出し温度を記録するカウンタＡ２、１段吐出し圧力を記録するカウンタＦ、カウンタＡ１の値を保存するカウンタＬ１、カウンタＡ２の値を保存するＬ２、カウンタＦの値を保存するＬ３、ドレン排出が完了し、圧縮空気が排出したと判定した回数を記録するカウンタＫ１（例えば初期値０）とカウンタＫ２（例えば初期値０）を設けて置き、ドレン排出弁が開く（Ｓ５０１）際、カウンタＡ１とカウンタＡ２、カウンタＦ、カウンタＫ２にその時のそれぞれの温度と圧力、カウンタＫ１の値を記録（Ｓ１２００～Ｓ１２０１）する。

カウンタＡ１とカウンタＡ２、カウンタＦに記録した値と、ドレン排出弁を閉じた際の１段、２段吐出し温度と１段吐出し圧力を比較（Ｓ１２０２）し、「カウンタＡ１よりも１段吐出し温度の現在値が低下」、「カウンタＡ２よりも２段吐出し温度の現在値が上昇」、「カウンタＦよりも１段吐出し圧力の現在値が低下」の３つの比較結果のうち２つ以上が検出（Ｓ１２０３）されれば、ドレン排出が完了したと判定（Ｓ５０５）する。この時、カウンタＫ１に１ずつ値を加算し、カウンタＬ１にカウンタＡ１の値、カウンタＬ２にカウンタＡ２の値、カウンタＬ３にカウンタＦを保存（Ｓ１２０４）する。

ここで、カウンタＬ１～Ｌ３とカウンタＫ２は前記のドレン排出判定を行うたびに更新する必要は無く、一定周期ごとに数回行うとしても良い。例えば１時間に一度、最初に判定するタイミングのみで更新するとしても良い。

１段吐出し温度と２段吐出し温度、１段吐出し圧力には前記のような関係があるため、いずれか２つしか検出されなかった場合は、検出できなかったセンサーは故障していると判定することが出来る。例えばカウンタＬ１～Ｌ３とカウンタＫ２の更新は１時間に一度、最初に判定するタイミングのみとし、１時間後にカウンタＬ１～Ｌ３とカウンタＡ１～Ａ２及びカウンタＦと、カウンタＫ２とカウンタＫ１の値を比較（Ｓ１２０５～Ｓ１２０７）し、カウンタＫ１及びカウンタＫ２の変化が無く、且つ、例えばカウンタＬ１～Ｌ３のうちいずれか２つの値が、現在の１段、２段吐出し温度、１段吐出し圧力に対して変化していなかった場合は、センサーが２つ故障していると判定（Ｓ１２０８）する。

カウンタＫ１～Ｋ２の変化が無く、且つ、カウンタＬ１～Ｌ３すべてが変化していなかった場合は、センサーが３つとも故障していると判定（Ｓ１２０９）することが出来る。

また、実施例２の制御方法に１段吐出し圧力変化量も加えて、１段、２段吐出し温度変化量と１段吐出し圧力変化量からドレン排出判定を行いＴ１やＴ２の調節を行っても良いし、実施例２のように予め設定した制御パターンに従ってＴ１とＴ２を調節するようにしても良い。その場合、前記故障判定方法の判定に用いる項目は１段、２段吐出し温度と１段吐出し圧力から、１段、２段吐出し温度変化量と１段吐出し圧力に置き換えることとし、方法については前記と同一とする。

これらの方法により、実施例１と同様に、ドレン排出不良と、ドレン排出弁の故障またはドレン排出経路に異物が詰まり、塞がっていることを判定することが可能である。

実施例４は実施例３と同一である。実施例１～２では１段、２段吐出し温度からドレン排出判定しているが、１段、２段吐出し温度のいずれか一方と、１段吐出し圧力によって判定しても良い。

例えば、実施例１の制御方法において、１段吐出し温度と１段吐出し圧力から判定する場合は、２段吐出し温度の項目を全て１段吐出し圧力に置き換えて判定する。２段吐出し温度と１段吐出し圧力から判定する場合は、１段吐出し温度の項目を全て１段吐出し圧力に置き換えて判定する。

また、実施例２のように、１段、２段吐出し温度変化量から判定する場合も同様に、いずれか一方と１段吐出し圧力変化量から判定しても良い。その場合は、例えば、１段吐出し温度変化量と１段吐出し圧力変化量から判定する場合は、２段吐出し温度変化量の項目を全て１段吐出し圧力変化量に置き換えて判定する。２段吐出し温度変化量と１段吐出し圧力変化量から判定する場合は、１段吐出し温度変化量の項目を全て１段吐出し圧力変化量に置き換えて判定する。

この方法により、実施例１と同様に、ドレン排出不良と、ドレン排出弁の故障またはドレン排出経路に異物が詰まり、塞がっていることを判定することが可能である。

実施例５は実施例１と同一である。実施例１～４では１段吐出し温度と２段吐出し温度、または、１段吐出し圧力、あるいはそれぞれの変化量よりドレン排出判定を行っているが、１段吐出し温度のみで判定を行っても良い。以下、その方法を記す。

１段吐出し温度を記録するカウンタＡ１とカウンタＡ２、推定する１段吐出し温度の誤差範囲Ｊ１を予め定めて置く。さらに、カウンタＥ（例として初期値は０）と、カウンタＥの基準値と、Ｔ１、Ｔ２それぞれをどれだけ延長または短縮するか制御パターンを複数定めて置く。

図１３に示すように、圧縮機の運転開始（Ｓ５００）と同時に１段吐出し温度の監視を開始（Ｓ１３００）し、カウンタＡ１にその値を記録（Ｓ１３０１）する。カウンタＡ１の更新は一定時間ごと（Ｓ１３０２～Ｓ１３０３）に行う。更新する時間間隔はＴ１未満であればどの程度でも良いが、数秒程度であることが望ましい。カウンタＡ１を更新（Ｓ１３０３）する際、カウンタＡ１に記録されている値をカウンタＡ２に記録（Ｓ１３０２）する。ドレン排出弁が開く（Ｓ１３０４）と同時に、カウンタＡ１とカウンタＡ２の値から、ドレン排出弁が閉じる際の１段吐出し温度を推定（Ｓ１３０５）する。

推定した１段吐出し温度に誤差範囲Ｊ１を加味した１段吐出し温度範囲とドレン排出弁が閉じたとき（Ｓ１３０６）のカウンタＡ１の値を比較（Ｓ１３０７）し、カウンタＡ１の値が１段吐出し温度範囲外であれば、ドレンを完全に排出した判定（Ｓ５０５）し、カウンタＥに１ずつ値を加算（Ｓ１３０８）していく。

一定時間後、例えば１時間監視した後（Ｓ１３０９）、カウンタＥの値と予め設定したカウンタＥの基準値を比較（Ｓ１３１０）し、カウンタＥの値が基準値に対してどの程度上回っているか、または、下回っているかによって制御パターンを決定（Ｓ１３１１～Ｓ１３１２）する。本制御方法による判定は１日のうちに何回行っても良い。カウンタＥは、次に判定を行う際に初期値にリセットにする。

また、これらの方法によれば、実施例１と同様に、ドレン排出不良と、ドレン排出弁の故障またはドレン排出経路に異物が詰まり、塞がっていることを判定することが可能である。

実施例６は実施例１と同一である。実施例５は１段吐出し温度でドレン排出判定を行っているが、２段吐出し温度のみで行っても良い。以下、その方法を記す。

２段吐出し温度を記録するカウンタＡ１とカウンタＡ２、推定する２段吐出し温度の誤差範囲Ｊ２を予め定めて置く。さらに、カウンタＥ（例として初期値は０）と、カウンタＥの基準値と、Ｔ１、Ｔ２それぞれをどれだけ延長または短縮するか制御パターンを複数定めて置く。

図１３に示すように、圧縮機の運転開始（Ｓ５００）と同時に２段吐出し温度の監視を開始（Ｓ１３００）し、カウンタＡ１にその値を記録（Ｓ１３０１）する。カウンタＡ１の更新は一定時間ごと（Ｓ１３０２～Ｓ１３０３）に行う。更新する時間間隔はＴ１未満であればどの程度でも良いが、数秒程度であることが望ましい。カウンタＡ１を更新（Ｓ１３０３）する際、カウンタＡ１に記録されている値をカウンタＡ２に記録（Ｓ１３０２）する。ドレン排出弁が開く（Ｓ１３０４）と同時に、カウンタＡ１とカウンタＡ２の値から、ドレン排出弁が閉じる際の２段吐出し温度を推定（Ｓ１３０５）する。

推定した２段吐出し温度に誤差範囲Ｊ２を加味した２段吐出し温度範囲とドレン排出弁が閉じた（Ｓ１３０６）ときのカウンタＡ１の値を比較（Ｓ１３０７）し、カウンタＡ１の値が２段吐出し温度範囲外であれば、ドレンを完全に排出したと判定（Ｓ５０５）し、カウンタＥに１ずつ値を加算（Ｓ１３０８）していく。

実施例１～６では多段気体圧縮機のうち、二段気体圧縮機を例にドレン排出判定方法を説明したが、実施例８では気体を圧縮する圧縮機本体を１つ有する単段気体圧縮機１０３の場合の判定方法について説明する。

図４に示すように、単段気体圧縮機１０３は、外部から外気を導入する吸込み口１と、気体を圧縮する圧縮機本体１５と、吸込み口１から導入された気体を圧縮機本体１５に送る吸込み気体経路２と、圧縮された気体を冷却する圧縮気体冷却器５と、圧縮機本体１５にて圧縮された気体を圧縮気体冷却器５に送る圧縮気体経路４１と、圧縮気体とドレンに分離するドレン分離器７と、圧縮気体冷却器５で冷却された圧縮気体をドレン分離器７に送る圧縮気体経路４２とを有する。

さらに、単段気体圧縮機１０３は、圧縮気体冷却器５で冷却された圧縮気体を下流側に送る圧縮気体経路４３と、ドレンを排出させるように開いたり閉じたりするドレン排出弁８と、ドレン分離器７からドレンをドレン排出弁８に送るドレン排出経路７１と、ドレン排出弁８からドレンを下流に排出するドレン排出経路７２とを有する。

さらに、単段気体圧縮機１０３は、圧縮機本体１５の吐出し温度を測定する温度センサー１７と、電源１１からの電力の供給を受け制御部１０からの制御指令を受け圧縮機本体１５を駆動する電動機９と、電動機９の動力を圧縮機本体１５に伝える動力伝達部１２と、電源１１からの電力の供給を受け電動機９を制御するとともにドレン排出弁８開閉を制御する制御部１０とを有する。

単段気体圧縮機１０３における気体の圧縮からドレンが排出されるまでの流れは図４に示す通りであり、概ね二段気体圧縮機１００と同様である。また、図４では圧縮機本体１５から吐き出された圧縮空気の圧力を測定する圧力センサー１９を備えているが、実施例８では備えていなくても良い。

次にドレン排出判定方法について説明する。
圧縮機本体１５から吐き出される吐出し温度（以下、単段吐出し温度）を記録するカウンタＡ１とカウンタＡ２、推定する単段吐出し温度の誤差範囲Ｊ２を予め定めて置く。さらに、カウンタＥ（例として初期値は０）と、カウンタＥの基準値と、Ｔ１、Ｔ２それぞれをどれだけ延長または短縮するか制御パターンを複数定めて置く。

図１３に示すように、単段気体圧縮機１０３の運転開始（Ｓ５００）と同時に単段吐出し温度の監視を開始（Ｓ１３００）し、カウンタＡ１にその値を記録（Ｓ１３０１）する。カウンタＡ１の更新は一定時間ごと（Ｓ１３０２～Ｓ１３０３）に行う。更新する時間間隔はＴ１未満であればどの程度でも良いが、数秒程度であることが望ましい。カウンタＡ１を更新（Ｓ１３０３）する際、カウンタＡ１に記録されている値をカウンタＡ２に記録（Ｓ１３０２）する。

ドレン排出弁が開く（Ｓ１３０４）と同時に、カウンタＡ１とカウンタＡ２の値から、ドレン排出弁が閉じる際の単段吐出し温度を推定（Ｓ１３０５）する。推定した単段吐出し温度に誤差範囲Ｊ２を加味した単段吐出し温度範囲とドレン排出弁が閉じた（Ｓ１３０６）ときのカウンタＡ１の値を比較（Ｓ１３０７）し、カウンタＡ１の値が単段吐出し温度範囲外であれば、ドレンを完全に排出した判定（Ｓ５０５）し、カウンタＥに１ずつ値を加算（Ｓ１３０８）していく。

実施例８は実施例７と同様であるが、図４に示すように、吐出し圧力を測定する圧力センサー１９を備えている。

実施例４では１段、２段吐出し温度のいずれか一方と１段吐出し圧力、または、１段、２段吐出し温度の変化量のいずれか一方と１段吐出し圧力変化量からドレン排出判定を行っているが、単段気体圧縮機で実施例４の制御方法を行う場合は、１段、２段吐出し温度を吐出し温度、１段吐出し圧力を圧縮機本体１５から吐出される気体の圧力（以下、吐出し圧力）、１段、２段吐出し温度変化量を吐出し温度変化量、１段吐出し圧力変化量を吐出し圧力変化量に置き換えて判定を行う。

また、実施例５では１段吐出し圧力変化量からドレン排出判定を行っているが、単段気体圧縮機で実施例５の制御方法を行う場合は、１段吐出し圧力変化量を、吐出し圧力変化量に置き換えて判定を行う。

このように、上記実施例では、ドレンが完全に排出され、圧縮気体も排出される（捨てられる）と、気体圧縮機本体から吐き出される気体の圧力（以下、吐出し圧力）が低下する。この時、圧縮機本体が吸い込む気体の圧力（以下、吸込み圧力）と吐出し圧力の比率（以下、圧縮比）が変化するため、圧縮機本体から吐出される気体の温度（以下、吐出し温度）も変化する。

吐出し温度は、電動機の電流値を測定する場合に比べてノイズの影響が少なく、負荷変動時においても吐出し温度の変化が顕著に現れる。このため、電動機の回転速度が変動する気体圧縮機や前記圧縮機の吐出し圧力が変動する制御においても判定でき、Ｔ１とＴ２の調節が可能となる。

上記実施例によれば、前記電動機の回転速度が変動する気体圧縮機や、前記圧縮機の吐出し圧力が変動する制御において、ドレン排出に伴う余計な圧縮空気の排出を低減することが出来る。

１吸込み部
２気体経路
３圧縮機本体
４圧縮機本体
５圧縮気体冷却器
６圧縮気体冷却器
７ドレン分離器
８ドレン排出弁
９電動機
１０制御部
１１電源
１２駆動部
１４ドレン排出弁
１５圧縮機本体
１７温度センサー
１８温度センサー
１９圧力センサー
２０ドレン分離器
４１圧縮気体経路
４２圧縮気体経路
４３圧縮気体経路
４４圧縮気体経路
４５圧縮気体経路
４６圧縮気体経路
７１ドレン排出経路
７２ドレン排出経路
７３ドレン排出経路
７４ドレン排出経路
１００二段気体圧縮機
１０１二段気体圧縮機
１０２二段気体圧縮機
１０３単段気体圧縮機

Claims

圧縮機本体から吐き出された圧縮気体が通過する圧縮気体経路と、
前記圧縮気体経路を通過する前記圧縮気体の温度を測定する温度センサーと、
前記圧縮気体を冷却する圧縮気体冷却器と、
前記圧縮気体を冷却したことにより発生したドレンを排出するドレン排出弁と、
前記ドレン排出弁の開閉を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記温度センサーにより測定された前記圧縮気体の温度変化に基づいて、前記ドレン排出弁の開閉を制御することを特徴とする気体圧縮機。
前記温度センサーは、
前記圧縮機本体と前記圧縮気体冷却器の間の前記圧縮気体経路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
前記圧縮機本体を駆動する電動機を更に有し、
前記制御部は、
前記圧縮気体を供給先に提供するロード運転中に、前記供給先の使用状況によって、前記電動機の回転速度を変動させる又は前記圧縮機本体の吐出し圧力を変動させることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
前記圧縮気体冷却器で冷却された前記圧縮気体からドレンを分離するドレン分離器を更に有し、
前記ドレン排出弁は、
前記ドレン分離器により分離された前記ドレンを排出することを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
前記制御部は、
前記温度変化に基づいて、前記ドレンの排出の完了を判定し、
前記判定の結果により前記ドレン排出弁を閉じるように制御することを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
前記制御部は、
前記圧縮気体の前記温度変化と、前記ドレンの排出の完了又は未完了の判定結果により、前記ドレン排出弁の故障又は前記ドレンの排出経路の目詰まりを判定することを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
前記制御部は、
前記ドレン排出弁が開いている時間間隔と前記ドレン排出弁が閉じている時間間隔を短縮又は延長するように制御することを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
前記圧縮機本体から吐き出された前記圧縮気体の圧力を測定する圧力センサーを更に有し、
前記制御部は、
前記圧縮気体の前記温度変化と、前記圧縮気体の圧力変化と、前記ドレンの排出の完了又は未完了の判定結果により、前記温度センサー及び前記圧力センサーの少なくとも一つのセンサーが故障したと判定することを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
圧縮機本体から吐き出された第１の圧縮気体が通過する第１の圧縮気体経路と、
前記第１の圧縮気体経路を通過する前記第１の圧縮気体の温度を測定する第１の温度センサーと、
前記第１の圧縮気体を冷却する第１の圧縮気体冷却器と、
前記第１の圧縮気体冷却器で冷却された前記第１の圧縮気体を第２の圧縮気体と第１のドレンに分離するドレン分離器と、
前記第１のドレンを排出する第１のドレン排出弁と、
前記第２の圧縮気体が通過する第２の圧縮気体経路と、
前記第２の圧縮気体経路を通過する前記第２の圧縮気体の温度を測定する第２の温度センサーと、
前記第２の圧縮気体を冷却する第２の圧縮気体冷却器と、
前記第２の圧縮気体冷却器により前記第２の圧縮気体を冷却したことにより発生した第２のドレンを排出する第２のドレン排出弁と、
前記第１のドレン排出弁と前記第２のドレン排出弁の開閉を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記第１の温度センサーより測定された第１の温度変化と前記第２の温度センサーにより測定された第２の温度変化に基づいて、前記第１のドレン排出弁と前記第２のドレン排出弁の開閉をそれぞれ制御することを特徴とする気体圧縮機。
前記第１の温度センサーは、前記第１の圧縮気体経路に設けられ、
前記第２の温度センサーは、前記第２の圧縮気体経路に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の気体圧縮機。
前記圧縮機本体を駆動する電動機を更に有し、
前記制御部は、
前記圧縮気体を供給先に提供するロード運転中に、前記供給先の使用状況によって、前記電動機の回転速度を変動させる又は前記圧縮機本体の吐出し圧力を変動させることを特徴とする請求項９に記載の気体圧縮機。
前記制御部は、
前記第１の温度変化と前記第２の温度変化に基づいて、前記第１のドレンと前記第２のドレンの排出の完了を判定し、
前記判定の結果により前記第１のドレン排出弁と前記第２のドレン排出弁を閉じるように制御することを特徴とする請求項９に記載の気体圧縮機。
前記制御部は、
前記第１の温度変化と前記第２の温度変化と、前記第１のドレンと前記第２のドレンの排出の完了又は未完了の判定結果により、前記第１のドレン排出弁と前記第２のドレン排出弁の故障又は前記第１のドレンと前記第２のドレンの排出経路の目詰まりを判定することを特徴とする請求項９に記載の気体圧縮機。
前記制御部は、
前記第１のドレン排出弁と前記第２のドレン排出が開いている時間間隔と前記第１のドレン排出弁と前記第２のドレン排出弁が閉じている時間間隔を短縮又は延長するように制御することを特徴とする請求項９に記載の気体圧縮機。
前記圧縮機本体から吐き出された前記圧縮気体の圧力を測定する圧力センサーを更に有し、
前記制御部は、
前記第１の温度変化及び前記第２の温度変化と、前記圧縮気体の圧力変化と、前記第１のドレンと前記第２のドレンの排出の完了又は未完了の判定結果により、前記温度センサー及び前記圧力センサーの少なくとも一つのセンサーが故障したと判定することを特徴とする請求項９に記載の気体圧縮機。