JP2010501789A - コンプレッサ装置の改良 - Google Patents

Abstract

本発明は、コンプレッサ装置の改良、特にコンプレッサ、制御部及び空気吸込み部の別個の部分を有するモジュールコンプレッサ装置に関する。モジュールコンプレッサ装置は、吸込み部、圧縮部及び制御部の３つの別個の隣接部分からなる。吸込み部は、圧縮される大気の空気の入口を提供し、コンプレッサモータを冷却する空気吸込み手段を有し、また吸込み手段に進入する空気を濾過するフィルタと、吸込み手段に設けられた騒音減衰手段と、圧縮部の要素に空気を導く手段とを有する。圧縮部は、コンプレッサと、該コンプレッサを駆動するように配置されたモータと、圧縮空気とモータを冷却し、圧縮部からの熱を除去するのに必要な装置内の全ての要素とを有する。制御部は、コンプレッサ装置を作動させる全ての制御手段を収容する。

Description

本発明は、コンプレッサ装置の改良、特にコンプレッサ、制御部及び空気吸込み部の別個の部分を有するモジュールコンプレッサ装置に関する。

オイルフリーコンプレッサは、典型的には、単段又は多段コンプレッサと、該コンプレッサを駆動するモータ及びギヤボックスと、コンプレッサを制御する制御装置とからなっている。またオイルフリーコンプレッサは、冷却空気流を導く手段を有していてもよい。これまで、コンプレッサ装置の設計は、該装置の部品とその動作により決定され、全体の装置の設計には考慮されてこなかった。この結果、装置は典型的には低騒音に対しては最適化されておらず、通常は取扱い、輸送、及びサービスがしにくい。

したがって、本発明の目的は、これらの欠点を克服するためにコンプレッサ装置の全体設計を改良することである。

したがって、本発明は、
吸込み部、圧縮部及び制御部の３つの別個の隣接部分からなり、
前記吸込み部は、圧縮される大気の空気の入口を提供し、コンプレッサモータを冷却する空気吸込み手段を有し、また吸込み手段に進入する空気を濾過するフィルタと、吸込み手段に設けられた騒音減衰手段と、前記圧縮部の要素に空気を導く手段とを有し、
前記圧縮部は、コンプレッサと、該コンプレッサを駆動するように配置されたモータと、圧縮空気と前記モータを冷却し、前記圧縮部からの熱を除去するのに必要な前記装置内の全ての要素とを有し、
前記制御部は、前記コンプレッサ装置を作動させる全ての制御手段を収容する、
モジュールコンプレッサ装置を提供している。

このコンプレッサ装置の視ジュール設計は、オイルフリーコンプレッサ装置に特有のものである。他のコンプレッサには類似の配置はなく、多くのコンプレッサは包装されていない。

モジュール設計は以下の利点を有する。
大きさ−モジュール設計は、モデルサイズの大きさを容易に大きく又は小さくすることができる。組立て手順は全てのモジュールに対して同じであるが、要素は異なるサイズである。
設置−モジュール設計は、全てのサービス（水、電源等）を装置の同じ側に配置することを可能にし、コンプレッサの設置に非常に重要なものの設置スペースを減少することができる。
組立て−装置の別個の部分は、別個に組み立てることができ、サブアセンブリを構築することで組立工程を迅速かつ容易にすることができ、要素に対して待機している停止時間を減少することができる。
冷却−装置の冷却は２つの利点を有している。制御部と圧縮部のモジュール設計は、１つの冷却流れを使用することを易御にする。装置が未ジュールでなければ、制御部の冷却は別個になされなければならないし、排気出口と余分な吸込口をハウジングに設け、追加のファンを設けることを意味する。
騒音−ハウジングを適所にすることで、比較するコンプレッサに対してコンプレッサの騒音レベルは著しく低減する。本発明のモジュール設計は、このカギとなる。全ての種々の騒音源が１箇所に位置しているからである。騒音の外部への伝搬を最小にする特定の手段を採用することができる。各個別の部分は、別個に処理することができるそれら自身の騒音特性を有する。圧縮部を吸込み部と制御部の間にサンドイッチすることにより、高い騒音の全ての物品を装置の外側に直接開口を設けることなく、包囲することができる。それらの開口は他の部分に他の理由で要求される。

以下、本発明を添付図面を参照して説明する。

本発明によるコンプレッサ装置の斜視図。 明確にするために図１のコンプレッサ装置の圧縮部の側面カバーパネルを取り外し、幾つかの部品を除去した側面図。 明確にするために図１のコンプレッサ装置の圧縮部の側面カバーパネルを取り外し、幾つかの部品を除去した反対側の側面図。 図１のコンプレッサ装置の吸込み部と圧縮部の上カバーパネルを取り外した平面図。 図１のコンプレッサ装置の吸込み部の端カバーパネルを取り外した端面図。 図１のコンプレッサ装置の制御部の端カバーパネルとドアを取り外した反対側の端面図。

図１を参照すると、本発明によるコンプレッサ装置１０は、吸込み部１１、圧縮部１２及び制御部１３の３つの別個の部分からなっている。３つの別個の部分１１，１２，１３の使用は、モジュール設計を許容し、製造、設置、輸送及びサービスを容易にする。また、コンプレッサ範囲の異なる定格入力電力（ｋＷ）が要求されるとスケールアップ又はスケールダウンする設計を容易にする。装置１０の３つの部分１１，１２，１３は、支持フレームに取り付けられた多数の取り外し可能な側面、端及び上カバーパネル/ドアからなるハウジング内に完全に収容されている。

圧縮部１２

図２，３，４を参照すると、これらは圧縮部１２の内側を示し、コンプレッサ（不図示）は、圧縮部１２の主要な要素であり、可変高速モータと、オイルフリーベアリングと単体ユニットとして組み合わされた２段コンプレッサとからなっている。

コンプレッサに加えて、装置１０の圧縮部１２は、モータと、圧縮空気を冷却するとともに圧縮部１２自身から熱を除去するのに要求される全ての付属品とを有している。付属品は、冷却ブロワ（不図示）、換気ファン４９、クーラ１６，１９、水回路及びブローダウン回路である。

コンプレッサの第１段により圧縮された空気は吐出口を通ってコンプレッサを出て、第１段クーラ入口マニホールド１７を通って流れ、クーラに入り、ここでコンプレッサの第２段に入る前に冷却される。このクーラは以下、インタークーラ１６と言及する。空気は第２段クーラマニホールド２１を通ってインタークーラ１６を出て、第２段に入る。圧縮された空気は、最終供給圧力で、第２段を出てアフタークーラ１９の入口１８に導出される。空気は、空気吐出口２０を通って装置１０を出る前に、アフタークーラ１９によって冷却され、逆止弁（ＮＲＶ）を介して顧客の供給先に送られる。ＮＲＶは、コンプレッサが停止し、又は「オフロード（offload）」したときに、顧客のシステムからの空気が回路に再進入するのを防止する。

インタークーラ１６及びアフタークーラ１９は、このタイプのコンプレッサで通常使用される伝統的なシェルアンドチューブ型クーラとは異なるデザインを有している。これらはよりコンパクトであるから、本発明の装着配置を使用することが可能になる。

コンプレッサが停止し、又は「オフロード」すると、コンプレッサにより圧縮されていた圧縮空気は、大気に放出して、コンプレッサ装置１０内の圧力を解放しなければならない。これを可能にするために、ソレノイド弁（不図示）がＮＶＲの前に位置する供給管に設けられている。このソレノイド弁は、制御部により生成される信号に基づいて開き、空気が排気サイレンサを通って吸気部１１に流れるのを許容する。ソレノイド弁はそれを閉じる信号が生成されるまで、すなわちコンプレッサが「オンロード」に戻るまで、開いたままである。

モータは、通常、水及び/又は空気により冷却され、冷却空気は適宜のモータ冷却ブロワによって供給され、圧縮行程からの漏出空気とともに、２つの排気管を通って排気される。これらの排気管は、モータ空気排気ボックス５１と一列（in-line）になっている。これは、コンプレッサにより生成される騒音を除去し、冷却流れを最小損失でコンプレッサ装置１０の外側に導出するように特別に設計されたボックスである。このボックスは種々の特別に設計されたバッフルとこれを実行する吸音物質を収容している。好ましくは、モータ空気排気ボックス５１は、発泡材をライニングしたシート金属ボックスであり、排気口への視覚ライン（line of sight）を除去し、排気がハウジングルーフパネル６３を出る前に、出来るだけ多くの音エネルギーを消失するような特別の形状を有している。バッフルは、騒音を消失するだけでなく、空気流れを補助し、圧力降下が所定の限度内に留まるように、このボックスと関連して設計されている。

モータ冷却ブロワは、アフタークーラ１９に直接装着され、モータ冷却空気入口マニホールドに直接装着されることが好ましい。

冷却水は、水取入口２７を通ってコンプレッサ装置１０に進入し、最初は、始動時にコンプレッサからの信号のみに基づいて開くソレノイド弁（不図示）を通過しなければならない。次に、水は水入口マニホールドに流入し、該マニホールドは冷却水を必要とする全ての領域、すなわち、モータ、インタークーラ１６、アフタークーラ１９、及び変速駆動装置に流れを分配する。これらの要素への水の流れは、水出口マニホールド２８内のオリフィスによって制御され、水出口マニホールド２８は水をコンプレッサの外部に導く。

コンプレッサはクーラマニホールド１７，２１を介してインタークーラ１６に搭載されている。圧縮部の全ての要素は、換気ファンを除いて、防振台２３上に静止しているサブベース２２に搭載されている。第１段入口パイプ２４と第２段吐出管は好ましくはフレキシブル接続であり、いくらかの移動を許容し、アセンブリの製造公差を許容する。

コンプレッサ搭載の配置は、中間にモータが吊されたインタークーラマニホールド１７，２１上の第１段吐出フランジと第２段吸込みフランジの間に搭載されているため、独特である。フランジは熱膨張を許容し、これにより、さらにかさばった高価な伸縮継手の必要性を回避することができる。

また、コンプレッサの搭載とマニホールド１７，１８の設計は、コンプレッサが吊されることを意味し、コンプレッサとクーラ１６，１９への容易なサービスアクセスを提供する。本発明の装置１０は、この利点を提供するように特別に設計されている。

コンプレッサ装置ハウジングのフレームは、サイドレール６０、センターレール６１、及びコラム６４からなり、コンプレッサの重量を支持する構造を提供する。水平サイドレール６０は、ハウジングの頂部に配置され、吸込み部１１と制御部１３の端部に取り付けられ、センターレール６１は各サイドレール６０に取り付けられ、ルーフパネル６３を支持している。

中央レール６１は、ルーフカバーパネル６３を支持するが、コンプレッサをその搭載位置からいずれかの端部で適宜付属手段によりジャッキアップするのにも使用される。コンプレッサは、インタークーラ１６に接続する特別に設計されたマニホールドに直接搭載されている。伝統的なシェルアンドチューブクーラの代わりに、インタークーラ１６はこの装着配置を容易にする特別の設計を有している。幾つかのタイプのオイルフリーベアリングの使用は、システムが有効に無振動となるように、この装着配置が実行可能であることを可能にする。

このようにコンプレッサを装着することは、次の利点を有する。
・組み立て容易
アセンブリは装着用の２つの接続部を有するだけである。したがって、圧縮部１２はサブアセンブリとして製造し、装置１０に組み込むことができる。
・コンパクト設計
第２段クーラマニホールドと第２段入口の組合せ設計により、第２段に軸方向に進入する長い真管の必要性がなくなる。
・コスト
フランジ接続をシールするのに簡単なガスケット又はＯリングのみが必要であり、
複雑なカップリングよりも安価である。コンプレッサを搭載する脚部がなく、モータを装着する余分な構造を必要としない。コンプレッサは圧縮部１２の一部であるので、全体のアセンブリが絶縁され、コンプレッサの個別の絶縁装置（isolator）のコストを廃止することができる。
・サービス
コンプレッサは第１段吐出フランジと第２段吸込みフランジを介してインタークーラマニホールド１７，２１に装着されるだけであるので、ロータにアクセスするのに、コンプレッサの吐出管を除去することができ、またクーラ１６，１９をクリーニングのために取り外すことができる。従来のコンプレッサはこのような方法でサービスを容易に行えない。一人でコンプレッサをジャッキアップすることができ、コンプレッサを吊すのに重い起重装置を必要としない。要素を必要に応じて定期的に検査することができ、容易に交換することができる。これは、装置１０は従来のコンプレッサによりもかなり小さい領域に設置することができることを意味している。

これはコンプレッサにとって独特な配置である。空気エンド/モータユニットをクーラの上に搭載していた従来の配置では、第１段吐出と第２段吸込みにフレキシブル接続を必要とし、モータはクーラの上の脚部を介して装着される。

前述の各特徴は、本発明の配置のコンパクトな特徴に寄与している。

吸込み部１１

吸込み部１１は、コンプレッサが空気を装置１０に吸い込む手段を提供する。空気はまず、図３，５に示すように、吸込みダクト３１の外側の粗フィルタメッシュ３０を通過する。吸込みダクト３１は、空気流れを減少したりする圧力損失を増加することなく、コンプレッサ吸い込み騒音を除去するように特別に設計された騒音減衰バッフル３２を有する。空気は吸込みダクト３１を通って吸い込まれ、吸込みチャンバ３３に入り、ここで空気はさらに２つの空気吸込みフィルタを通って吸い込まれる。空気吸込みフィルタ３４は、サービス操作を助ける多大な周囲空間をもってプレナムチャンバ３５の下側に取り付けられている。コンプレッサへの第１段吸込みは、ゴムコネクタを介して吸込みベルマウス３６に取り付けられ、ベルマウス３６はプレナムチャンバ３５の内側に取り付けられている。空気はベルマウス３６を通って第１段に流入し、該ベルマウスはコンプレッサの第１段への均一な空気流れを提供する。

コンプレッサモータ用の冷却空気もまた、吸込みダクト３１にある隙間を通過する前に、粗フィルタメッシュ３０を通って吸い込まれ、第２段フィルタ３７を通って、圧縮部１２に収容された冷却空気ブロアに入る。

制御部１３

制御部１３は、コンプレッサ１４を制御するのに要求される全ての電気部品を収容している。図６に見られるように、この制御部１３は、入力電源部４０、可変速度駆動部４１、及び補助コンポーネント部４２の３つのサブセクションに細分割されている。

安全要求として、入力電力は、残りの電気回路に分配される前に、第１サブセクション４０にある絶縁スイッチ４３を通過する。次にその電力はＥＭＣ（電磁適合性（electromagnetic compatability））フィルタ４４を通過して、ラインリアクタに入り、第２サブセクション４１に収容されている可変速度駆動４５に入る。補助コンポーネント用の供給電力は、ＥＭＣフィルタ４４とラインリアクタの間で切断され、第３サブセクション４２にある制御トランス、ベアリングコントローラ、コンタクタ及びユーザインターフェースに給電する。

補助コンポーネントセクション４２と入力電力供給セクション４０は、開放可能なドア４６（図１参照）を有するが、可変速度駆動セクション４１はリフトオフエンドパネル４７を通ってアクセスされる。これはＥＭＣ放出を制御するのを助ける。

制御部３３は、該制御部１３の２つのヒンジアクセスドア４６の頂部に位置する２つの外部フィルタ４８を通して引き込まれる空気によって冷却される。空気は、騒音減少を援助するように設計された指状保護ガードにより制御部１３を通って制御部１３に導かれる。制御部１３は、空気が入力電力供給部４０、可変速駆動部４１、及び補助要素部４２の間を流れて、必要により要素を冷却するのを許容する、種々の開口を有する。これらの開口は、正確な量の空気を制御部１３の種々の部品に導き、開口４６を通して圧縮部１２に導くために、サイズが異なっている。

装置１０の反対側に位置する換気ファン４９（図４参照）は、外部フィルタ４８を通って装置１０に空気を引き込み、吸込みプレナムチャンバ３５の上方に位置するダクト５０（図１参照）を介して装置１０から出る前に、制御部１３を通って圧縮部１２に入る。この空気は、冷却／騒音低減バッフルとして動作する排気ボックス５１により導かれ、圧縮部１２の熱い面の上の空気を吸引して、装置１０内の温度を許容レベルに維持する。

バッフルが制御部１２にも設けられ、これらは次の４つの機能を有している。
１）外部フィルタ４８を通ってくる騒音を減衰する。
２）制御部１３の要素の上に空気を正しく導くことにより装置１０を冷却するのを支援する。
３）ＥＭＣスクリーニングを補助する。
４）ユーザを電気ショックから保護し、電気安全規格を遵守する。

遠隔監視

装置１０は、遠隔監視設備を備えていてもよい。これは、サービススケジュールを行動的にし、必要なときにのみ要素を交換するようにして、環境問題や生産ライフサイクルコストを解決することができる。また、これは、遠隔故障診断を可能とし、コンプレッサのダウン時間を減少することができる。

温度と圧力を全て遠隔的に監視することができるので、コンプレッサの消耗要素に対するセットサービススケジュールを廃止することができる。この設備を使用して、何時要素が交換や清掃を必要とするかを決定することができる。コントローラはあるパラメータを常に監視し、そのデータファイルは遠隔的に抽出することができる。このデータを分析して、何時フィルタを交換しクーラを清掃するかを決定することができる。

遠隔監視の利点は以下の通りである。
コンプレッサに対して−装置１０が汚れた環境で運転されている場合に、フィルタを規則的に交換する必要がある。これは、機械の効率が所定レベル以下に低下するのを防止し、圧縮寿命を延長することができる。
顧客に対して−装置１０がクリーン環境で使用される場合、消耗品は必要なときのみ交換する。これにより、サービスコストと、清掃のためにコンプレッサを停止する時間を減少することができる。
環境に対して−部品は必要なときのみ交換することができ、クーラ１６，１９を清掃する薬品は必要なときのみ使用することができる。」

輸送

サブベース２２の設計及び搭載配置の設計は、輸送中に指示する必要がある要素がコンプレッサ１４のみであることを意味する。サブベース２２に使用される防振台２３は、輸送中に移動を拘束する付属物を必要とせず、輸送を著しく容易にする。

１０ コンプレッサ装置
１１ 吸込み部
１２ 圧縮部
１３ 制御部
１６ インタークーラ
１７ 第１段クーラ入口マニホールド
１８ 入口
１９ アフタークーラ
２０ 空気吐出口
２１ 第２段クーラマニホールド
２２ サブベース
２３ 防振台
２４ 第１段入口パイプ
２８ 水出口マニホールド
３０ 粗フィルタメッシュ
３１ 吸込みダクト
３２ 騒音減衰バッフル
３３ 吸込みチャンバ
３４ 空気吸込みフィルタ
３５ プレナムチャンバ
３６ 吸込みベルマウス
３７ 第２段フィルタ
４０ 入力電源部
４１ 可変速度駆動部
４２ 補助コンポーネント部
４３ 絶縁スイッチ
４４ ＥＭＣフィルタ
４５ 可変速度駆動
４６ ヒンジアクセスドア
４８ 外部フィルタ
４９ 換気ファン
５０ ダクト
５１ モータ空気排気ボックス
６０ サイドレール
６１ センターレール
６３ ルーフパネル
６４ コラム

Claims (23)

1. 吸込み部、圧縮部及び制御部の３つの別個の隣接部分からなり、
   前記吸込み部は、圧縮される大気の空気の入口を提供し、コンプレッサモータを冷却する空気吸込み手段を有し、また吸込み手段に進入する空気を濾過するフィルタと、吸込み手段に設けられた騒音減衰手段と、前記圧縮部の要素に空気を導く手段とを有し、
   前記圧縮部は、コンプレッサと、該コンプレッサを駆動するように配置されたモータと、圧縮空気と前記モータを冷却し、前記圧縮部からの熱を除去するのに必要な前記装置内の全ての要素とを有し、
   前記制御部は、前記コンプレッサ装置を作動させる全ての制御手段を収容する、モジュールコンプレッサ装置。
2. 前記圧縮部は前記吸込み部と前記制御部の間に配置されている請求項１に記載のモジュールコンプレッサ装置。
3. 前記コンプレッサのモータは、可変速度モータである請求項１又は２に記載のモジュールコンプレッサ装置。
4. 前記可変速度モータは、オイルフリーベアリングによって支持されたモータロータを有する請求項３に記載のモジュールコンプレッサ装置。
5. 前記圧縮部は、圧縮空気を冷却する少なくとも１つのインタークーラと少なくとも１つのアフタークーラとを有する請求項１から４のいずれかに記載のモジュールコンプレッサ装置。
6. 前記コンプレッサと前記モータは、前記インタークーラの入口及び出口マニホールドのフランジにより搭載されている請求項５に記載のモジュールコンプレッサ装置。
7. 前記インタークーラは、防振台上の前記措置のベースに搭載されているサブベースに搭載されている請求項５又は６に記載のモジュールコンプレッサ装置。
8. 前記コンプレッサは、少なくとも第１段と第２段を有する多段コンプレッサであり、前記ダイ１段への入口と前記ダイ２段から出口に、前記コンプレッサを前記装置の他の要素に接続するフレキシブル手段を有する請求項１から７のいずれかに記載のモジュールコンプレッサ装置。
9. 前記制御装置はさらに、騒音減衰手段を有する請求項１から８のいずれかに記載のモジュールコンプレッサ装置。
10. 前記装置は、フレームと複数の取り外し可能なカバーパネルとからなるハウジング内に収容されている請求項１から９のいずれかに記載のモジュールコンプレッサ装置。
11. 前記フレームは、前記吸込み部にいずれかの端部が取り付けられた水平サイドレールと、前記ルーフカバーパネルを支持するように前記サイドレールに取り付けられた制御部センターレールと、前記サイドレールの下辺と前記ハウジングのベースにいずれかの端が取り付けられた前記装置のいずれかの長手方向辺にある中間カラムと、からなる請求項１０に記載のモジュールコンプレッサ装置。
12. 前記センターレールは、前記コンプレッサを前記フレームから支持し、その装着状態から取り外すことができるようにする手段を備える、請求項１１に記載のモジュールコンプレッサ装置。
13. さらに、前記装置を冷却する換気手段を備え、
    該換気手段は、前記制御部への空気入口と、空気が圧縮部に流入するのを可能にするために前記制御部と前記圧縮部の間の連通手段と、前記圧縮部の前記連通手段と反対側の端に配置されて前記空気入口と前記制御部を通して前記圧縮部に空気を引き込むファンと、空気流れを前記制御部と前記圧縮部を通るように導いてそこに位置する装置を冷却する手段とからなる請求項１から１２のいずれかに記載のモジュールコンプレッサ装置。
14. 前記換気手段はさらに、空気流れを前記装置の外に導くために前記空気吸込み部にダクト手段を有する請求項１３に記載のモジュールコンプレッサ装置。
15. 前記制御部と前記圧縮部を通るように空気流れを導く手段は、騒音減衰手段を有する請求項１３又は１４に記載のモジュールコンプレッサ装置。
16. 前記制御部を通るように空気流れを導く手段はさらに、電磁適合性を遮蔽する手段を有する請求項１３から１５のいずれかに記載のモジュールコンプレッサ装置。
17. 前記制御部を通るように空気流れを導く手段はさらに、前記装置のオペレータを電気ショックから保護する段を有する請求項１３から１６のいずれかに記載のモジュールコンプレッサ装置。
18. 前記装置の搬送中に前記コンプレッサを前記フレームに強固に支持するために装着梁を取り付ける手段を備える請求項１から１７のいずれかに記載のモジュールコンプレッサ装置。
19. 前記圧縮部はさらに、排気空気からの騒音を減衰する為にモータ空気排気ボックスを有する請求項１から１８のいずれかに記載のモジュールコンプレッサ装置。
20. 前記モータ空気排気ボックスは、騒音吸収材料で覆われている請求項１９に記載のモジュールコンプレッサ装置。
21. 前記モータ空気排気ボックスは、前記装置の排気口に視覚ラインがない請求項１９又は２０に記載のモジュールコンプレッサ装置。
22. 前記装置を遠隔的に監視する手段をさらに備え、前記監視手段は、前記装置内の前記コンプレッサ及び他の装置の所定のパラメータを監視する前記制御部に位置するコントローラと、データを遠隔位置に送信する手段とからなる請求項１から２１のいずれかに記載のモジュールコンプレッサ装置。
23. 添付図面を参照して記載され、また添付図面に示されたモジュールコンプレッサ装置。

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