JP2003214384A - 圧縮機用冷却器のシール構造 - Google Patents

圧縮機用冷却器のシール構造

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JP2003214384A
JP2003214384A JP2002009786A JP2002009786A JP2003214384A JP 2003214384 A JP2003214384 A JP 2003214384A JP 2002009786 A JP2002009786 A JP 2002009786A JP 2002009786 A JP2002009786 A JP 2002009786A JP 2003214384 A JP2003214384 A JP 2003214384A
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Japan
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cooler
seal
cooling chamber
compressor
seal member
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JP2002009786A
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English (en)
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Naohiko Takahashi
直彦 高橋
Kazuo Takeda
和夫 武田
Haruo Miura
治雄 三浦
Yasunori Hagiwara
安教 萩原
Tomoyuki Ishikawa
智之 石川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却器を出し入れする際にシール部材が塑性
変形することがなく、また高いシール機能が得られる圧
縮機用冷却器のシール構造を提供する。 【解決手段】 冷却器6a、6b、6cが収容された冷
却室5a、5b、5c内に、冷却するガスの上流側と下
流側を区画する突条5h、5iを設置し、かつ突条5
h、5iの対向面にシール溝5j、5kを形成すると共
に、シール溝5j、5kに冷却器6a、6b、6cに取
り付けた弾性体よりなるシール部材7を嵌挿することに
より、冷却室5a、5b、5cの上流側と下流側の間を
シールするようにしたことから、冷却室5a、5b、5
c内へ冷却器6a、6b、6cを出し入れする際シール
部材7に外力が作用しても、シール部材7が塑性変形す
ることがないため、シール性能が低下することがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工場エアやプロセ
ス用エア等に使用する空気等の気体(ガス)を圧縮する
圧縮機に設けられた圧縮機用冷却器のシール構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来工場エアやプロセス用エア等の空気
源に使用される圧縮機には、遠心圧縮機が使用されるこ
とが多い。この遠心圧縮機は複数段の圧縮機より構成さ
れていて、各段の圧縮機により順次ガスを昇圧すること
により、所定の圧力の圧縮ガスを得るようになってい
る。また圧縮機によりガスを圧縮すると、断熱圧縮によ
りガスの温度が上昇して高温となるため、従来では各段
の圧縮機より吐出されるガスを冷却器により冷却するこ
とにより、圧縮ガスが高温になるのを防止しており、こ
の種のガス冷却器としては、例えば特開2000−12
0585号公報に記載されたものが公知である。
【0003】前記公報のガス冷却器は、密閉構造の圧縮
容器内に冷却ユニットが挿脱自在に収容されていて、冷
却ユニットと圧力容器の内壁間には、圧力容器のガス導
入口側とガス排出口側の間をシールするシール部材が介
在されている。このシール部材は、弾性変形自在なステ
ンレス等の薄板を積層した構造となっていて、冷却ユニ
ットの外面から延設されており、圧力容器内へ冷却ユニ
ットを挿入すると、シール部材の先端部及び圧力容器の
内壁面に弾性的に圧接されて、高温ガス側と低温ガス側
を仕切るようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記公報のシー
ル装置のように、金属薄板を積層してシール部材を形成
したものでは、シール部材の剛性が高いため、圧力容器
内へ冷却ユニットを挿入する際シール部材に外力が作用
すると、シール部材の一部が塑性変形してシール性能が
低下するなどの問題がある。また圧力容器は鋳物などよ
り形成されていて、内壁面は鋳放し状態の粗面となって
いるため、剛性の高い薄板よりなるシール部材を圧接さ
せた場合、シール部材の圧接面に微小な隙間が発生し
て、十分なシール効果が得られないなどの問題もある。
【0005】本発明は、かかる従来の問題点を改善する
ためになされたもので、冷却器を出し入れする際にシー
ル部材が塑性変形することがなく、また高いシール機能
が得られる圧縮機用冷却器のシール構造を提供すること
を目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の圧縮機用冷却器のシール構造は、複数段の圧縮
機により順次圧縮されたガスを、各段の圧縮機の間に設
置された冷却器により冷却する圧縮機用冷却器のシール
構造であって、冷却器が収容された冷却室内に、冷却す
るガスの上流側と下流側を区画する突条を設置し、かつ
突条の対向面にシール溝を形成すると共に、シール溝に
冷却器に取り付けた弾性体よりなるシール部材を嵌挿す
ることにより、冷却室の上流側と下流側の間をシールす
るようにしたものである。
【0007】前記構成により、冷却室内へ冷却器を出し
入れする際シール部材に外力が作用しても、シール部材
が塑性変形することがないため、シール機能が低下する
ことがないと共に、突条に形成されたシール溝が鋳放し
状態の粗面であっても、シール溝の内面にシール部材が
密着して隙間が発生することがないため、冷却室内の上
流側と下流側の間を確実にシールすることができる。
【0008】前記目的を達成するため本発明の圧縮機用
冷却器のシール構造は、シール部材を、一端側に分岐す
るリップ部を有する断面ほぼY形に形成し、かつシール
部材の他端側を冷却器に突設した取り付け板に取り付け
ると共に、リップ部の間に取り付け板と平行するようガ
イド部材を設けて、取り付け板とガイド部材の間でシー
ル部材を挟着したものである。
【0009】前記構成により、シール部材のリップ部を
シール溝内に嵌挿することにより、シール溝の内面にリ
ップ部が密着するため、シール効果がさらに向上すると
共に、シール部材のリップ部をシール溝内に挿通する
際、シール部材に取り付け板に取り付けられていない部
分があっても、ガイド部材がシール部材をガイドするた
め、シール溝内面との摩擦抵抗によりシール部材の一部
がシール溝よりはみ出ることがない。また取り付け板と
ガイド部材の間でシール部材が挟着されるため、取り付
け板にシール部材をビス等で固定する必要がない。
【0010】前記目的を達成するため本発明の圧縮機用
冷却器のシール構造は、冷却器に水平方向よりガスが流
通するよう冷却室内に冷却器を設置すると共に、冷却器
の後端側下部に、突条の上面を転動するローラを設けた
ものである。
【0011】前記構成により、冷却器の前端部を手など
で支持することにより冷却器の出し入れが行えるため、
冷却器を清掃するなどのメンテナンスが容易になると共
に、冷却器の自重がシール部材に加わることがないの
で、シール部材が破損するのを防止することができる。
【0012】前記目的を達成するため本発明の圧縮機用
冷却器のシール構造は、冷却器の後端面に、冷却室の後
部内壁面に当接することにより冷却室の上流側と下流側
の間をシールするシール部材を設けたものである。
【0013】前記構成により、冷却器の後端面と冷却室
の後部内壁面間の隙間からガスが漏洩するのを防止する
ことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の冷却器のシール構造を、
遠心圧縮機に実施した実施の形態について図面を参照し
て詳述する。図1は遠心圧縮機の吸気側の断面図、図2
は同排気側の断面図、図3は図1のA−A線に沿う断面
図、図4は図1のB−B線に沿う断面図、図5は図1の
C円内の拡大図、図6は図3のD円内の拡大図、図7は
図3のE−E線に沿う断面図である。これら図に示す遠
心圧縮機は、例えば3段の圧縮機2、3、4より構成さ
れている。
【0015】第1段圧縮機2は圧縮機本体1の吸気側に
図1に示すように位置していて、スクロールケーシング
2a内に羽根車2bが回転自在に収容されており、羽根
車2bの中心に開口する吸気口(図示せず)よりスクロ
ールケーシング2a内に吸入された空気等のガスは、羽
根車2bにより加圧圧縮された後、ダイヤフラム2cと
スクロールケーシング2a間に形成された静止流路2d
を経て吐出ノズル2eへ吐出されるようになっている。
【0016】圧縮機本体1の下部には、鋳物により一対
鋳造された冷却室5が設けられていて、第1段圧縮機2
の吐出ノズル2eより吐出されたガスは、冷却室5の第
1冷却室5aに上方より流入されるようになっている。
冷却室5内には、各段の圧縮機2、3、4毎に第1冷却
室5aと第2冷却室5b及び第3冷却室5cが形成され
ている。これら冷却室5a、5b、5cは図3に示すよ
うに、各段の圧縮機2、3、4の軸線方向と平行する方
向に細長く形成されていて、各冷却室5a、5b、5c
の間は仕切壁5dにより区割されていると共に、圧縮機
本体1の吸気側に位置する、各冷却室5a、5b、5c
の前面には開口部5fが開口されていて、これら開口部
5fより各冷却室5a、5b、5c内に冷却器6が出し
入れ自在に収容できるようになっている。
【0017】冷却器6は、例えばコルゲートフィン型熱
交換器により形成されていて、各冷却室5a、5b、5
cの開口部5fを閉鎖するヘッダ6dに冷却水の流入口
6eと流出口6fが開口されている。各流入口6e及び
流出口6fは図示しない給水管及び排水管に接続されて
いて、給水管より流入口6eへ流入された冷却水は、各
冷却器6a、6b、6c内を図3の矢印aに示すように
して流通しながら、矢印aと直交する矢印b方向より各
冷却器6a、6b、6c内へ流入するガスを冷却するよ
うになっており、各冷却器6a、6b、6cの後端に達
した冷却水は、冷却器6a、6b、6cの後端に設けら
れたリターンヘッダ6gによりヘッダ6d側へ方向変換
されて、流出口6fより排水管へと排水されるようにな
っている。
【0018】また各冷却室5a、5b、5cの上下部に
は、各冷却室5a、5b、5c内を2室に分割する突条
5h、5iが各冷却器6a、6b、6cの長手方向に突
設されている。これら突条5h、5iは各冷却室5a、
5b、5c内に収容された各冷却器6a、6b、6cの
上面及び下面のほぼ中央に近接するように突設されてい
て、各冷却室5a、5b、5c内を上流側と下流側に区
割しており、各突条5h、5iの対向面には、突条5
h、5iの全長に亘って凹溝より成るシール溝5j、5
kが形成されていて、これらシール溝5j、5kに各冷
却器6a、6b、6cの上下面に取り付けられたシール
部材7のリップ部7bが嵌捜されるようになっている。
【0019】シール部材7はシリコンゴムなどの弾性材
料により図5に示すように断面ほぼY字形に形成されて
いて、主部7aの一端側に2路に分岐するリップ部7b
が突設されている。主部7a内には、端部側よりスリッ
ト7cが全長に亘って形成されていて、このスリット7
cを、各冷却器6a、6b、6cより突設された取付け
板8に嵌合することにより、各冷却器6a、6b、6c
に対してシール部材7が取り付けられており、シール部
材7の各リップ部7b間には、押さえを兼ねたガイド部
材9が設けられている。
【0020】ガイド部材9は、例えば耐食性を有するス
テンレスの管材や棒状材より形成されていて、取り付け
板8にシール部材7を取り付けた後一端側は図4に示す
ようにヘッダ6dに螺着され、他端側はビスなどの固着
具10によりリターンヘッダ6gの外周面に固着されて
いる。またリターンヘッダ6gの端面には、各冷却室5
a、5b、5cの後端側内壁面に圧接することにより、
各冷却室5a、5b、5cの上流側と下流側の間をシー
ルするシール部材12がボルトなどの固着具13により
固着されている。
【0021】シール部材12は図6に示すように、角柱
の一端面に長手方向にV溝12aを形成した形状で、全
体がシリコンゴムなどの弾性材料により一体成形されて
おり、リターンヘッダ6gの後端面に形成された凹溝6
m内に嵌合した状態で固着具13によりリターンヘッダ
6gに固着されていると共に、リターンヘッダ6gの下
部には、図7に示すようにローラ14が設けられてい
る。ローラ14は上端側が固着具15によりリターンヘ
ッダ6gに固着されたブラケット14aの下端側にピン
14bを介して回転自在に支承されていて、各冷却室5
a、5b、5c内に冷却器6a、6b、6cを出し入れ
する際、下側の突条5iの上面を転動するようになって
いる。
【0022】一方第1段圧縮機2の吐出ノズル2eに開
口されたノズル開口部2fより第1冷却室5aの上流側
へ流入されたガスは、第1冷却室5a内の冷却器6a内
を通過する際冷却されて、第1冷却室5aの下流側に開
口されたノズル開口部3fより第2段圧縮機3の吸い込
みノズル3gを経てスクロールケーシング3a内へ吸入
されるようになっている。第2段圧縮機3のスクロール
ケーシング3aは、第1段圧縮機2のスクロールケーシ
ング2a後方に位置していて、第1段圧縮機2の羽根車
2bに回転軸2hを介して連動された羽根車3bが収容
されている。そして第2段圧縮機3の羽根車3bにより
加圧圧縮されたガスは、ダイヤフラム3cとスクロール
ケーシング3a間に形成された静止流路3dを経て吐出
ノズル3eのノズル開口部3f−1より第2冷却室5b
の上流側へ流入されるようになっている。
【0023】第2冷却室5bの上流側に流入されたガス
は、第2冷却室5b内の冷却器6bにより冷却された
後、下流側に開口されたノズル開口部4fより第3段圧
縮機4の吸い込みノズル4gを経てスクロールケーシン
グ4a内に吸入されるようになっている。第3段圧縮機
4の吸い込みノズル4gを経てスクロールケーシング4
aは、図1に示すように第1段圧縮機2のスクロールケ
ーシング3aに隣接するように設けられていて、内部に
羽根車4bが回転自在に収容されており、吸い込みノズ
ル4gよりスクロールケーシング4a内に吸入されたガ
スは、羽根車4bにより加圧圧縮された後、ダイヤフラ
ム4cとスクロールケーシング4aの間に形成された静
止流路4dを経て吐出ノズル4eのノズル開口部4f−
1より第3冷却室5cの上流側へ流入されるようになっ
ている。
【0024】第3冷却室5cの上流側へ流入されたガス
は、第3冷却室5c内の冷却器6cにより冷却された
後、下流側に開口されたガス排出口16より排出される
ようになっている。また第1段、第2段圧縮機2、3の
羽根車2b、3bが取り付けられた回転軸2h及び第3
段圧縮機4の羽根車4bが取り付けられた回転軸4h
は、圧縮機本体1の後部に設置された電動機等の回転駆
動源17に図示しない歯車を介して接続されていて、回
転駆動源17により同時に回転駆動されるようになって
いる。
【0025】次に前記構成された遠心圧縮機の作用を説
明する。各冷却室5a、5b、5cに収容された各冷却
器は、清掃等のメンテナンスを容易にするため、冷却室
5a、5b、5cの前面に開口された開口部5fより出
し入れ自在となっている。各冷却室5a、5b、5cへ
冷却器6a、6b、6cを収容するに当たっては、冷却
器6a、6b、6cの後端側下部に設けられたローラ1
4を各冷却室5a、5b、5cの底面に突設された突条
5hの上面に載置し、この状態で上下突条5h,5iに
形成されたシール溝5j、5k内に、冷却器6a、6
b、6cの上下面に取り付けたシール部材7のリップ部
7bを嵌挿する。そしてこの状態で各冷却室5a、5
b、5cへ冷却器6a、6b、6cを押し込むもので、
冷却器6a、6b、6cの後端に設けられたローラ14
が突条5iの上面を転動するため、冷却器6a、6b、
6cの前端側を手で支持することにより容易に冷却器6
a、6b、6cの装着が可能になる。
【0026】また冷却器6a、6b、6cの上下面に突
設された取り付け板8は、リターンヘッド6gの上下面
には設けられていないため、冷却器6a、6b、6cを
奥まで挿入する際、シール部材7の端部が弾性により変
形しようとするが、シール部材7のリップ部7b間に介
在されたガイド部材9によりシール部材7の変形が防止
されるため、所定位置に正確にシール部材7を挿入する
ことができ、シール溝5j,5kよりはみ出すことがな
い。
【0027】以上のようにして各冷却室5a、5b、5
c内へ冷却器を装着したら、各冷却器6a、6b、6c
のヘッダ6dをボルトなどの固着具18により各冷却室
5a、5b、5cの開口部5f周辺に固定するが、この
ときリターンヘッダ6gの後端面に取り付けられたシー
ル部材12が各冷却室5a、5b、5cの後部内壁面に
押し付けられて、端面が図6の実線に示すように弾性変
形するため、後部内壁面が鋳放し状態の粗面であっても
端面が粗面に密接するため、各冷却室5a、5b、5c
上流側と下流側間を確実にシールすることができる。
【0028】一方冷各却室5a、5b、5c内への冷却
器6a、6b、6cの組み込みが完了したら、冷却器6
a、6b、6c内へ冷却水を流通させて、遠心圧縮機の
運転を開始するもので、第1段圧縮機2により加圧され
たガスは、第1冷却室5a内に設置された冷却器6aに
より冷却された後第2段圧縮機3へ流入され、第2段圧
縮機3によりさらに加圧される。そして第2段圧縮機3
により加圧されたガスは、第2冷却室5b内の冷却器6
bにより冷却された後第3段圧縮機4によりさらに加圧
されると共に、第3段圧縮機4によりさらに加圧された
ガスは、第3冷却室5c内に設置された冷却器6cによ
り冷却された後ガス排出孔16より排出されて、工場エ
アやプロセス用エア等のガス供給源として利用される。
【0029】なお図8及び図9はシール部材7の変形例
を示すもので、次にこれら変形例について説明する。図
8に示す変形例は、シール溝5jに嵌合する部分が前記
実施の形態と同様に、2路に分岐するリップ部7bによ
り形成され、他端側は2方に開脚する脚部7dとなって
いて、これら脚部7dの先端を各冷却器6a、6b、6
cに弾性的に圧接させることにより、各冷却器6a、6
b、6cの上流側と下流側の間をシールするようになっ
ており、この形状のシール部材7によれば、各冷却器6
a、6b、6cに取付け板8を設ける必要がないため、
シール部材7の取付け構造が簡素化できる効果がある。
【0030】また図9に示すシール部材7は、リップ部
7b及び脚部7dの形状は図8に示すシール部材7と同
様であるが、主部7aのほぼ中心を貫通するようガイド
部材9が設けられていて、シール部材7とガイド部材9
が一体化されているため、シール部材7の組込み作業が
容易な上、図8と同様に各冷却器6a、6b、6cに取
付け板8を設ける必要がないため、シール部材7の取付
け構造が簡素化できる効果がある。
【0031】さらに前記実施の形態では、冷却室5を図
3に示すように、第1冷却室5a側から第3冷却室5c
側へ順次容積を小さくしたが、同じ容積にしても勿論よ
いと共に、遠心圧縮機の冷却器に適用した場合について
説明したが、圧縮により昇温したガスを冷却する冷却器
を有する圧縮機全般に適用できるものである。
【0032】
【発明の効果】本発明は以上詳述したように、冷却器が
収容された冷却室内に、冷却するガスの上流側と下流側
を区画する突条を設置し、かつ突条の対向面にシール溝
を形成すると共に、シール溝に冷却器に取り付けた弾性
体よりなるシール部材を嵌挿することにより、冷却室の
上流側と下流側の間をシールするようにしたことから、
冷却室内へ冷却器を出し入れする際シール部材に外力が
作用しても、シール部材が塑性変形することがないた
め、シール性能が低下することがない上、突条に形成さ
れたシール溝が鋳放し状態の粗面であっても、シール溝
の内面にシール部材が密着して隙間が発生することがな
いため、冷却室内の上流側と下流側の間を確実にシール
することができる。
【0033】またシール部材を一端側に分岐するリップ
部を有する断面ほぼY形に形成し、かつシール部材の他
端側を冷却器に突設した取り付け板に取り付けると共
に、リップ部の間に取り付け板と平行するようガイド部
材を設けて、取り付け板とガイド部材の間でシール部材
を挟着したことから、シール部材のリップ部をシール溝
内に嵌挿することにより、シール溝の内面にリップ部が
密着するため、シール効果がさらに向上する上、シール
部材のリップ部をシール溝内に挿通する際、シール部材
に取り付け板に取り付けられていない部分があっても、
ガイド部材がシール部材をガイドするため、シール溝内
面との摩擦抵抗によりシール部材の一部がシール溝より
はみ出ることがないと共に、取り付け板とガイド部材の
間でシール部材が挟着されるため、取り付け板にシール
部材をビス等で固定する必要がない。
【0034】さらに冷却器に水平方向よりガスが流通す
るよう冷却室内に冷却器を設置すると共に、冷却器の後
端側下部に、突条の上面を転動するローラを設けたこと
から、冷却器の前端部を手などで支持することにより冷
却器の出し入れが行えるため、冷却器を清掃するなどの
メンテナンスが容易になる上、冷却器の自重がシール部
材に加わることないので、シール部材が破損するのを防
止することができる。また冷却器の後端面に、冷却室の
後部内壁面に当接することにより冷却室の上流側と下流
側の間をシールするシール部材を設けたことから、冷却
器の後端面と冷却室の後部内壁面間の隙間からガスが漏
洩するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態になる圧縮機用冷却器のシ
ール構造を採用した圧縮機の吸気側の断面図である。
【図2】本発明の実施の形態になる圧縮機用冷却器のシ
ール構造を採用した圧縮機の排気側の断面図である。
【図3】図1のA−A線に沿う断面図である。
【図4】図1のB−B線に沿う断面図である。
【図5】図1のC円内の拡大図である。
【図6】図3のD円内の拡大図である。
【図7】図3のE−E線に沿う断面図である。
【図8】本発明の実施の形態になる圧縮機用冷却器のシ
ール構造に採用されたシール部材の変形例を示す説明図
である。
【図9】本発明の実施の形態になる圧縮機用冷却器のシ
ール構造に採用されたシール部材の変形例を示す説明図
である。
【符号の説明】
2 第1段圧縮機 3 第2段圧縮機 4 第3段圧縮機 5 冷却室 5a 第1冷却室 5b 第2冷却室 5c 第3冷却室 5d 仕切壁 5h、5i 突条 5j、5k シール溝 6、6a、6b、6c 冷却器 7 シール部材 7b リップ部 8 取り付け板 9 ガイド部材 14 ローラ
フロントページの続き (72)発明者 三浦 治雄 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所産業機械システム事業部内 (72)発明者 萩原 安教 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所産業機械システム事業部内 (72)発明者 石川 智之 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所産業機械システム事業部内 Fターム(参考) 3H022 AA02 BA07 CA21 CA22 CA37 CA38 CA48 CA51 DA07 DA08 DA13 DA19 DA20

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数段の圧縮機により順次圧縮されたガ
    スを、各段の圧縮機の間に設置された冷却器により冷却
    する圧縮機用冷却器のシール構造であって、前記冷却器
    が収容された冷却室内に、冷却するガスの上流側と下流
    側を区画する突条を設置し、かつ前記突条の対向面にシ
    ール溝を形成すると共に、前記シール溝に、前記冷却器
    に取り付けた弾性体よりなるシール部材を嵌挿すること
    により、前記冷却室の上流側と下流側の間をシールする
    ことを特徴とする圧縮機用冷却器のシール構造。
  2. 【請求項2】 前記シール部材を、一端側に分岐するリ
    ップ部を有する断面ほぼY形に形成し、かつ前記シール
    部材の他端側を前記冷却器に突設した取り付け板に取り
    付けると共に、前記リップ部の間に前記取り付け板と平
    行するようガイド部材を設けて、前記取り付け板と前記
    ガイド部材の間で前記シール部材を挟着してなる請求項
    1に記載の圧縮機用冷却器のシール構造。
  3. 【請求項3】 前記冷却器に水平方向よりガスが流通す
    るよう前記冷却室内に前記冷却器を設置すると共に、前
    記冷却器の後端側下部に、前記突条の上面を転動するロ
    ーラを設けてなる請求項1または2に記載の圧縮機用冷
    却器のシール構造。
  4. 【請求項4】 前記冷却器の後端面に、前記冷却室の後
    部内壁面に当接することにより前記冷却室の上流側と下
    流側の間をシールするシール部材を設けてなる請求項1
    ないし3の何れかに記載の圧縮機用冷却器のシール構
    造。
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JP2015200474A (ja) * 2014-04-09 2015-11-12 株式会社神戸製鋼所 ガスクーラ
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