JP2012167675A - 無給油式スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】
信頼性の高い無給油式スクリュー圧縮機を提供する。
【解決手段】
非接触かつ無給油で回転可能な雄雌一対のスクリューロータ７、８を有する圧縮機本体
２、３から吐出された圧縮空気を冷却する水冷式の冷却装置１５、１９を備え、この冷却
装置１５、１９はプレート式熱交換器で構成され、プレート熱交換器用の冷却水量を調整
可能とした。この構成により、圧縮機自動停止時やアンロード時（無負荷運転時）とロー
ド時との温度差を低減でき、冷却装置が短期間で損傷、破損してしまうことを抑制するこ
とができるため、信頼性の高い無給油式スクリュー圧縮機を提供することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧縮空気を冷却する熱交換器を備えた無給油式スクリュー圧縮機に関する。

タイミングギヤにより非接触かつ無給油で回転可能な雄雌一対のスクリューロータを有
して空気を圧縮するオイルフリー圧縮機が知られている。オイルフリー圧縮機は、空気を
圧縮する圧縮機本体を有し、圧縮機本体から吐出される圧縮空気は高温であるため、この
圧縮空気を冷却する冷却装置が設けられている。

特許文献１には、単段式のオイルフリー圧縮機において、圧縮空気を冷却する冷却装置
としてプレクーラ及びアフタークーラを備えた構成が開示されている。この例では、冷却
装置に外部冷却水を通水して圧縮空気の冷却を図っている。

特許文献２には、２基の圧縮機本体を有する二段式の圧縮機が開示されている。この圧
縮機は、一段側圧縮機本体からの圧縮空気をインタークーラで、二段側圧縮機本体からの
圧縮空気をアフタークーラで、それぞれ冷却する構成となっている。そして、これらの冷
却装置には冷却水が供給される。また、特許文献３には、二段圧縮機において、プレート
式熱交換器を用いて圧縮空気を冷却する構成が開示されている。

特開平3-290089号公報 特開2001-153080号公報 特開2006-249934号公報

スクリュー圧縮機において、空気を圧縮するのに要する動力は熱に変化し、圧縮空気の
温度は上昇する。圧縮空気の温度は非常に高温であり、無給油式スクリュー圧縮機（オイ
ルフリー圧縮機）の場合には、圧縮機本体から吐出される圧縮空気の温度が、単段式圧縮
機の場合で約３００〜３５０℃にまで達し、二段式圧縮機の場合でも、１６０〜２５０℃
にまで達する。

この高温の圧縮空気を冷却する冷却装置として、水冷式の圧縮機では、単段式、二段式
ともシェルアンドチューブ型の水冷式熱交換器が用いられることが多く（例えば、特許文
献２）、二段式圧縮機の場合は低圧段圧縮空気の冷却用の熱交換器と、高圧段圧縮空気の
冷却用の熱交換とが別個に設置される。

シェルアンドチューブ型の水冷式熱交換器は、その構造上、小型化が難しく、無給油式
スクリュー圧縮機の冷却装置自身の小型化のみならず、無給油式スクリュー圧縮機ユニッ
トの大幅な小型化が困難であった。特許文献１には、チューブ式の熱交換器を用いた例が
示されているが、この方式も小型化に難があり、大幅な小型化を図りにくい構成であった
。

そこで、プレート式熱交換器を用いることが考えられる。プレート式熱交換器は、シェ
ルアンドチューブ型の熱交換器と比較して１／１０〜１／２０程度の容積比となり、非常
に小型化が可能である。

しかし、無給油式スクリュー圧縮機の圧縮機本体から吐出される高温の圧縮空気の冷却
にプレート式熱交換器を使用する場合、温度差に起因する温度疲労によって、接続口、チ
ャンネルプレート、チャンネルプレート間のろう付け部およびカバープレートにおいて損
傷および破損に至ることがある。特に、圧縮機使用者の需要に応じた運転が行われる圧縮
機においては、圧縮機自動停止時およびアンロード時（無負荷運転時）は、熱交換器には
微量の圧縮空気しか残らず、プレート式熱交換器に冷却水のみ流通し、温度差が生じやす
い。このとき、冷却装置が短期間で損傷、破損してしまう場合もあり、圧縮機自体の信頼
性の低下を招いてしまうという問題が生ずることとなる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、冷却装置の損傷や破損を抑制して、信
頼性の高い無給油式スクリュー圧縮機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための無給油式スクリュー圧縮機の第一の形態は、非接触かつ無給
油で回転可能な雄雌一対のスクリューロータを有する圧縮機本体から吐出された圧縮空気
を冷却する水冷式の冷却装置を備え、この冷却装置がプレート式熱交換器で構成され、プ
レート熱交換器用の冷却水の水量を調整可能としたものである。

また、第二の形態は、非接触かつ無給油で回転可能な雄雌一対のスクリューロータを有
し吸い込まれた空気を圧縮する低圧段圧縮機本体と、
この低圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却する水冷式の第一の熱交換器と、
この第一の熱交換器で冷却した圧縮空気を圧縮する高圧段圧縮機本体と、
この高圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却する水冷式の第二の熱交換器とを
備え、
前記第一の熱交換器と前記第二の熱交換器とはプレート式熱交換器で構成し、プレート
熱交換器用の冷却水の水量を調整可能としたものである。

さらに、上記の本発明の形態において、より好ましい具体的態様は以下の通りである。
（１）圧縮機自動停止時に冷却水の水量を調整し、もしくは、冷却水の流通を停止するこ
と。
（２）無負荷運転時に、無負荷運転の時間によって冷却水の水量を調整し、もしくは、冷
却水の流通を停止すること。
（３）プレート式熱交換器の入口もしくは出口の圧縮空気温度、又は前記プレート式熱交
換器の出口の冷却水温度によって、冷却水の水量を調整し、もしくは、冷却水の流通を停
止すること。
（４）前記プレート式熱交換器は、圧縮空気用接続口と冷却水用接続口を有し、冷却水接
続口と前記圧縮空気用接続口とが互いに反対側に備えられた無給油式スクリュー圧縮機。
（５）前記プレート式熱交換器用の冷却水が、低圧段圧縮機本体もしくは高圧段圧縮機本
体、あるいはその両方を冷却後に前記プレート式熱交換器に流通すること。
（６）前記プレート式熱交換器用の冷却水が、潤滑油用熱交換器を流通後、プレート式熱
交換器に流通すること。

また、上記の第二の形態においては、前記プレート式熱交換器用の冷却水が、前記低圧
段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却するプレート式熱交換器を流通後に、前記高
圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却するプレート式熱交換器を流通すること、
あるいは、前記プレート式熱交換器用の冷却水が、前記高圧段圧縮機本体から吐出された
圧縮空気を冷却するプレート式熱交換器を流通後に、前記低圧段圧縮機本体から吐出され
た圧縮空気を冷却するプレート式熱交換器を流通することが望ましい。

加えて、上記の第一の形態あるいは第二の形態においては、前記圧縮機本体、前記圧縮
機本体を駆動するためのギヤを内部に有するギヤケース、高温圧縮空気が流れる配管、あ
るいは、これらのこの廃熱を受ける位置に前記プレート式熱交換器が配置される構成、又
は、前記プレート式熱交換器が、前記圧縮機本体、前記ギヤケース、又は前記配管と一体
化されて構成されることが望ましい。

本発明によれば、信頼性の高い無給油式スクリュー圧縮機を提供することができる。

水冷二段無給油式スクリュー圧縮機の全体構成を示す系統図。 本実施例の制御ブロック図。 運転時の圧力変化を示す図。 冷却装置に使用するプレート式熱交換器の構造図。 冷却装置に使用するプレート式熱交換器の構造図。

以下では、本発明の実施形態として、タイミングギヤにより非接触かつ無給油で回転可
能な雄雌一対のスクリューロータを有する圧縮機本体と、圧縮機本体から吐出される圧縮
空気を冷却する冷却装置とを有し、圧縮空気の冷却装置をプレート式熱交換器で構成する
無給油式スクリュー圧縮機を説明する。

特に、圧縮機自動停止時及びアンロード時に生じるプレート式熱交換器自身の温度変化
を抑制することで、プレート式熱交換器の温度疲労を低減し、プレート式熱交換器の損傷
および破損回避を可能とする例を示す。

具体的には、圧縮機の自動停止時およびアンロード時に、プレート式熱交換器用冷却水
の流通停止もしくは冷却水量を調整する手段を備えるものである。冷却水量の調整手段と
しては、圧縮機停止時、アンロード時間、冷却水温度、もしくは圧縮空気温度のいずれか
の情報を用い、この情報に応じて、冷却水配管に接続された切替弁もしくは調整弁にてプ
レート式熱交換器用冷却水の流通停止あるいは冷却水量を調整可能な構成とする。

プレート式熱交換器の温度疲労によって損傷あるいは破損が発生する個所の一つとして
、温度変化の大きい接続口があげられる。この接続口は、プレートを覆うカバープレート
に設けられており、圧縮空気の接続口と冷却水の接続口は同一のカバープレートではなく
、互いに向き合うように設けることが望ましい。

アンロード時にプレート式交換機のプレート温度変化を低減させるために、潤滑油用熱
交換器流通後、もしくは、圧縮機本体冷却に冷却水を用いる場合は圧縮機本体冷却ジャケ
ット流通後、あるいはその両方を流通後に、プレート式熱交換器に流通させる構成も可能
とする。

また、プレート式熱交換器は、圧縮機自動停止時及びアンロード時に、プレート式熱交
換器自身の温度変化を抑えるために次の構成を採用する。すなわち、圧縮機自動停止時及
びアンロード時も圧縮機ユニット内の廃熱により余熱が残る圧縮機本体及び圧縮機駆動用
ギヤを内部に構成するギヤケース及び高温圧縮空気が流れる配管等の近辺にプレート式熱
交換器を設置、もしくはプレート式熱交換器と一体構造とした構成とする。以下、より具
体的な実施形態を図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態における水冷二段無給油式スクリュー圧縮機の全体構成を示す系統
図である。水冷二段無給油式スクリュー圧縮機１は、低圧段圧縮機本体２と高圧段圧縮機
本体３を備えており、これらはギヤケーシング４に取り付けられている。低圧段圧縮機本
体２と高圧段圧縮機本体３内には雄ロータ５及び雌ロータ６の一対のスクリューロータを
備えている。これらのロータの一方側の軸端部にはタイミングギヤ７、８が取り付けられ
ている。

雄ロータ５の一方の軸端にはピニオンギヤ９が取り付けられており、このピニオンギヤ
９は、モータ１２の軸と連結されたブルギヤ１０と噛合っている。これらのピニオンギヤ
９とブルギヤ１０はギヤケーシング４内に収納されており、ギヤケーシング４の下部は油
溜め１１となっている。また、ブルギヤ１０が取り付けられた軸端部にはカップリング３
１を介して、モータ１２の軸が連結される。これらの圧縮機駆動用ギヤを用いて、モータ
１２の出力が圧縮機本体へと伝達される。

なお、図１において、符号の数字の後に付された「ａ」「ｂ」は、それぞれ低圧段圧縮
機本体２側の部材、高圧段圧縮機本体３側の部材であることをそれぞれ示している。

低圧段圧縮機本体２の吸込み空気側（上部）には、この圧縮機本体に吸い込まれる空気
量を調整する吸込み絞り弁１３が接続されている。したがって、この吸込み絞り弁１３が
調整されることによって、圧縮に供される空気量を調整することができる。

また、配管によって空気通路が形成されており、スクリュー圧縮機１に取り込まれた空
気が圧縮されて吐出するように構成されている。すなわち、吸込み口から吸込み絞り弁１
３を経て低圧段圧縮機本体２へと送られた空気が、一対のロータの回転によって圧縮され
、圧縮空気吐出側の吐出配管１４へと供給される。その後、高圧段圧縮機本体３の吸込み
口と接続される吐出配管１６を経て、高圧段圧縮機本体３へと供給される。高圧段圧縮機
本体３へ供給された空気はさらに圧縮され、吐出口から圧縮空気吐出側の吐出配管１７を
経て、圧縮機ユニット１の外部供給側ライン（図示せず）へと接続される吐出配管３２へ
と至る構成となっている。

低圧段圧縮機本体２の圧縮空気吐出側の吐出配管１４はプレート式熱交換器で構成され
た低圧段圧縮空気用の熱交換器１５に接続されている。低圧段圧縮空気の熱交換器１５に
は、プレート式熱交換器が用いられる。また、熱交換器１５の２次側の吐出配管１６は高
圧段圧縮機本体３の吸込み口と接続されている。すなわち、低圧段圧縮機本体２と高圧段
圧縮機本体３とをつなぐ経路中に冷却装置たるプレート式熱交換器を備えた構成としてい
る。

高圧段圧縮機本体３の吐出口は、吐出配管１７により、逆止弁１８を介し、プレート式
熱交換器で構成された高圧段圧縮空気用の熱交換器１９に接続されている。したがって、
高圧段圧縮空気用のプレート式熱交換器１９の２次側の吐出配管３２が圧縮機ユニット１
の外部供給ライン（図示せず）と接続されるようになっている。すなわち、高圧段圧縮機
本体３と外部機器接続部との経路中に冷却装置たるプレート式熱交換器を備えた構成とし
ている。

一方、冷却水は、ユニット外部から供給され、潤滑油用熱交換器２２、低圧段圧縮機本
体２及び高圧段圧縮機本体３の冷却水ジャケット２３内、低圧段圧縮空気用のプレート式
熱交換器１５、及び高圧段圧縮空気用のプレート式熱交換器１９を流通後、外部に吐出さ
れる。したがって、冷却水によって発熱部位及び圧縮空気が冷却される。

なお、熱交換器１５、熱交換器１９より下流側の配管には、それぞれ低圧段圧縮空気用
ドレン抜き配管３３、高圧段圧縮空気用ドレン抜き配管３４が備えられ、外部に排水され
る。

潤滑油はギヤケーシング４の下部の油溜め１１に溜められており、オイルポンプ２４が
駆動することによって、ストレーナ２５で不要物が取り除かれて吸い上げられる。その後
、潤滑油は潤滑油用熱交換器２２を経て、オイルフィルタ２６を通り、圧縮機本体内のギ
ヤや軸受（図示しない）、ギヤケーシング４内のギヤ等を潤滑し、ギヤケーシング４下部
の油溜め１１に戻される。このような潤滑油循環経路において冷却水と熱交換を行うこと
で、潤滑油の冷却が図られるとともに、各部位への潤滑油の供給を可能としている。なお
、図１中にあるとおり、ユニット内換気用には冷却ファン３０が用いられており、冷却フ
ァン３０によってユニット内に外気が取り込まれ、外部に放出している。

このように構成された水冷二段無給油式スクリュー圧縮機１では、モータ１２の回転力
は、ブルギヤ１０、ピニオンギヤ９等の圧縮機駆動用ギヤを介し、雄ロータ５に伝達され
る。雄ロータ５に伝達された回転力はタイミングギヤ７、８を介し雌ロータ６に伝達され
、雄ロータ５と雌ロータ６が非接触で回転することにより、外気が吸込みフィルタ２７、
吸込み絞り弁１３を通過し圧縮機本体に吸い込まれ、所定の圧力まで圧縮される。この圧
縮空気が上述の構成で冷却されながら、供給側へと吐出される。

なお、図１において、圧縮空気の流れ、潤滑油の流れ、冷却水の流れ、及び、冷却ファ
ン３０による冷却風の流れは、図中に矢印で示したとおりである。

図２は、本実施例の水冷二段無給油式スクリュー圧縮機の制御ブロック図である。本実
施例の水冷二段無給油式スクリュー圧縮機１は、モータ１２、冷却ファン３０及びオイル
ポンプ２４が制御基板（制御部）４０によって駆動が開始され、また、容量用電磁弁の切
替により吸込み弁を開くことによって起動される。モータ１２が駆動されると、上述のよ
うに、低圧段圧縮機本体２及び高圧段圧縮機本体３がギヤ部材によって駆動され、吸い込
まれた空気が圧縮される。

図３は、運転時の圧力変化を示す図であり、起動されると圧縮機１からの出口圧力が上
昇する。その後、ロード運転時においては、圧力Ｐ_２の出力で運転が継続され、高圧の空
気を顧客側設備に提供する。

ロード運転時に、顧客側にてエアーが十分足りている状態となると、吐出配管３２にお
いて圧力が上昇する。このとき、吐出配管における空気圧力を検出する圧力センサー（図
２に図示）によって検出される圧力が、Ｐ_２より高い値として設定される圧力Ｐ_１に達す
ると、過供給状態と認識できるため、容量制御用電磁弁を制御してアンロード運転を行う
。具体的には、制御部４０が吸込み絞り弁１３を閉じて放気弁２８を開くように制御する
。このアンロード運転においては、出力圧力がＰ_４となり、モータ１２は無負荷の状態で
回り続けている。なお、アンロード運転が一定時間を経過した場合にモータ１２を停止す
る、という自動停止機能を必要に応じて採用しても良い。

顧客側でエアーを使用して、検出圧力がＰ_２より低い値として設定される圧力Ｐ_３にま
で低下すると、制御部４０は再び容量制御弁（吸込み絞り弁１３や放気弁２８等）を制御
してロード運転となり、圧力Ｐ_２の出力で運転を行う。このように、顧客側のエアー使用
量に応じてロード／アンロード運転を繰り返すように、すなわち、ロード・アンロードサ
イクルを構成するように制御部４０が容量制御弁を制御している。なお、図３に示すよう
に、Ｐ_１＞Ｐ_２＞Ｐ_３＞Ｐ_４の関係にあることは言うまでもない。

また、詳細な説明は省略するが、インバータ装置を搭載することでモータ１２の回転数
を空気使用量に応じて変化させてもよい。

ここで、本実施例の冷却装置の詳細を説明する。図４は、圧縮空気用熱交換器として使
用するプレート式熱交換器の構造図である。

本実施例で冷却装置として用いるプレート式熱交換器３５は、２枚のカバープレート３
６と非常に薄いステンレス製のチャンネルプレート３７から構成されており、これらが銅
などでブレージングされている。具体的には、チャンネルプレート３７を挟むように２枚
のカバープレート３６によって両側が囲まれている。また、圧縮空気、冷却水は、接続口
３８によって、配管に接続される。このチャンネルプレート３７間を圧縮空気と冷却水が
交互に流れ熱交換をおこなう構造となっている。また、チャンネルプレート３７はヘリン
ボーン形状が施されており、そのチャンネルプレート３７は交互に重ねられ複雑な経路が
形成されている。この複雑な経路により、熱交換率が高まり小型化できる。

無給油式スクリュー圧縮機の場合、ロード時は非常に高温となる圧縮空気が流れ、これ
を冷却装置たるプレート式熱交換器によって効果的に冷却することができる。一方、アン
ロード時には、逆止弁１８と圧縮機本体間の吐出配管内の圧縮空気が、放気弁２８の開放
によって放気サイレンサー２９から外部に放気することで無負荷運転を行う。圧縮機自動
停止時およびアンロード時には供給側ラインから逆止弁１９まで冷却された空気が戻って
くる。

さらに、この状態でプレート式熱交換器への冷却水の流通が続けられると、これらの運
転を頻繁に繰り返すことにより熱による繰返し応力が発生する。この熱による繰り返し応
力により、チャンネルプレート３７間のブレージング部、およびチャンネルプレート３７
とカバープレート３６部、最初に高温圧縮空気が通過する接続口３８がそれぞれの熱膨張
および収縮率等の違いにより損傷もしくは破損を生じることがある。このような高温での
熱による繰り返し応力下でのプレート式熱交換器の使用は困難である。

一例として、７５ｋＷの二段圧縮機の高圧段圧縮機本体３からの吐出圧縮空気温度は、
ロード時に２００℃以上に達する。しかし、圧縮機自動停止時およびアンロード時には供
給側ラインから逆止弁１８まで大気温近くまで冷却された空気が戻ってくる。したがって
、圧縮機停止時およびアンロード時においても、プレート式熱交換器に冷却水が流れ続け
ると、上述のように破損や損傷が発生しやすい。

そこで、容量制御に応じて、すなわち、アンロード時には冷却水量を低減するように制
御を行い、熱交換器の信頼性を高めることとしている。例えば、温度センサー２０を備え
、冷却水の温度あるいは圧縮空気の温度を検出する。そして、この検出値に基づいて制御
部が冷却水量を調節し、プレート式熱交換器の損傷や破損を抑制可能している。

より具体的には、プレート式熱交換器に流れる冷却水量を、温度センサー２０（図１に
図示）によりプレート熱交換器冷却水出口温度、又はプレート熱交換器の一次側もしくは
二次側の圧縮空気温度を検知し、これに基づいて冷却水量を調整する。これにより、圧縮
機自動停止時及びアンロード時におけるプレート式熱交換器の温度変化を抑え、熱による
繰り返し応力を低減する。したがって、プレート式熱交換器の損傷もしくは破損を回避可
能な構成とすることができる。温度センサー２０は、熱交換器１５又は熱交換器１９の下
流側の冷却水の温度を検出する、又は、圧縮空気の温度を検出するように設けられればよ
く、図１に示すように三箇所に全て設けても差し支えない。

上記のように温度センサー２０を用いる場合のほか、圧力センサーの検出値に基づいて
冷却水量を制御してもよい。なぜなら、圧力センサーによって外部への吐出圧力Ｐ_１が検
出された場合に、過供給状態としてアンロード運転を行うため、このとき、冷却水量を低
減させれば、同様の効果が得られるからである。

冷却水量の調整は、図１に示す電動弁２１もしくは電磁弁もしくは温度調整弁等の制御
機器によって、無段階もしくはON-OFF制御を行う構造とする。また、圧縮機の起動停止及びロード／アンロードといった圧縮機の運転動作、もしくは、その運転時間、あるいは、それらすべてをもって冷却水量を調整することも可能とする。

なお、図１では、圧縮機自動停止時およびアンロード時に、プレート式熱交換器の温度
変化をおさえるために、冷却水は潤滑油用熱交換器２２、圧縮機本体の冷却ジャケット２
３内を流通後、低圧段圧縮空気用プレート式熱交換器１５および高圧段圧縮空気用プレー
ト式熱交換器１９に流通する構造としている。冷却水系統は、図１に示す１系統のみでは
なく、１系統から複数系統とすることも可能とする。プレート式交換機の温度変化をおさ
え、且つ、冷却能力を保つ冷却水流路数と冷却水の流通順序とすることで、電動弁２１、
電動弁、温度調整弁等の制御機器の動作頻度をおさえることでこれらの制御機器への負荷
も低減可能な構造とする。

また、プレート式熱交換器の構造において、図４のように圧縮空気および冷却水の接続
口３８が同一のカバープレート３６上で構成される構造ではなく、図５のように圧縮空気
および冷却水の接続口が別々のカバープレート３６上で構成されることがより望ましい。

接続口３８は、プレート式熱交換器の最も多い損傷個所の一つであり、接続口３８とカ
バープレート３６間の接続部における温度疲労が原因で、損傷および破損を生じることが
ある。高温圧縮空気が最初に通過するプレート式熱交換器の接続口３８と冷却水の接続口
３８とを図５のように別々のカバープレート３６に設けることで、接続口３８とカバープ
レート３６間の温度差をおさえ、接続口３８の損傷もしくは破損を回避可能な構成とする
。

なお、プレート式熱交換器の設置位置は、圧縮機ユニット内の廃熱を受けやすい場所に
設置する。この構成により、圧縮機自動停止時およびアンロード時にプレート式熱交換器
自身の急激な温度低下を抑え、プレート式熱交換器への負荷を低減する構造とすることが
できる。

以上述べた本発明の実施形態によれば、圧縮空気が高温となる無給油式スクリュー圧縮
機において、プレート式熱交換器の採用が可能となる。また、従来のシェルアンドチュー
ブ型熱交換器と比較して、プレート式熱交換器の容積は大幅に小型化できるため、ユニッ
ト内熱交換器の配置の制約条件が緩和される。したがって、熱交換器と圧縮機本体を接続
する配管に自由度が増し、配管ルートも短く構成でき、ユニット全体の縮小と部品点数の
削減を図ることができる。

このように、圧縮空気が高温となる無給油式スクリュー圧縮機において、圧縮空気冷却
用熱交換機として、プレート式熱交換機を用いる場合、プレート式熱交換器の冷却水量調
整により温度疲労による損傷および破損を回避することが可能となる。また、冷却水量調
整以外においてもプレート式熱交換器の温度変化を抑える構成を採用することにより、冷
却水切替弁もしくは調整弁の動作頻度を抑え、制御機器の損傷および破損の回避も可能と
なる。

なお、インバータ装置を用いてモータ１２の回転数可変とした場合には、回転数に応じ
た冷却水量の制御を行うこともできる。

１…水冷二段無給油式スクリュー圧縮機、２…低圧段圧縮機本体、３…高圧段圧縮機本
体、４…ギヤケーシング、５・５ａ・５ｂ…雄ロータ、６・６ａ・６ｂ…雌ロータ、７・
７ａ・７ｂ…雄ロータ側タイミングギヤ、８・８ａ・８ｂ…雌ロータ側タイミングギヤ、
９・９ａ・９ｂ…ピニオンギヤ、１０…ブルギヤ、１１…油溜め、１２…モータ、１３…
吸込み絞り弁、１４…吐出配管、１５…低圧段圧縮空気用プレート式熱交換器、１６…吐
出配管、１７…吐出配管、１８…逆止弁、１９…高圧段圧縮空気用プレート式熱交換器、
２０…温度センサー、２１…電動弁、２２…潤滑油用熱交換器、２３・２３ａ・２３ｂ…
冷却ジャケット、２４…オイルポンプ、２５…ストレーナ、２６…オイルフィルタ、２７
…吸込みフィルタ、２８…放気弁、２９…放気サイレンサー、３０…冷却ファン、３１…
カップリング、３２…吐出配管、３３…低圧段圧縮空気用ドレン抜き配管、３４…高圧段
圧縮空気用ドレン抜き配管、３５…プレート式熱交換器、３６…カバープレート、３７…
チャンネルプレート、３８…接続口、４０…制御基板（制御装置）。

上記目的を達成するために本発明は特許請求の範囲に記載の構成を採用する。その一例を示すならば、例えば、非接触かつ無給油で回転可能な雄雌一対のスクリューロータを有する圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却する水冷式の冷却装置を備え、この冷却装置はプレート式熱交換器で構成され、前記プレート式熱交換器の出口の冷却水温度によって、冷却水の水量を調整し、もしくは、冷却水の流通を停止するものである。

また、他の例を示すならば、非接触かつ無給油で回転可能な雄雌一対のスクリューロータを有し吸い込まれた空気を圧縮する低圧段圧縮機本体と、この低圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却する水冷式の第一の熱交換器と、この第一の熱交換器で冷却した圧縮空気を圧縮する高圧段圧縮機本体と、この高圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却する水冷式の第二の熱交換器とを備え、
前記第一の熱交換器と前記第二の熱交換器とはプレート式熱交換器で構成し、前記第二の熱交換器の出口の冷却水温度によって、冷却水の水量を調整し、もしくは、冷却水の流通を停止するものである。

さらに他の例を示すならば、非接触かつ無給油で回転可能な雄雌一対のスクリューロータを有する圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却する水冷式の冷却装置を備え、この冷却装置は、プレート式熱交換器で構成され、前記圧縮機本体の吐出口と吐出配管により逆止弁を介して接続され、前記プレート式熱交換器の入口もしくは出口の圧縮空気温度によって、冷却水の水量を調整し、もしくは、冷却水の流通を停止するものである。

さらに他の例を示すならば、非接触かつ無給油で回転可能な雄雌一対のスクリューロータを有し吸い込まれた空気を圧縮する低圧段圧縮機本体と、この低圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却する水冷式の第一の熱交換器と、この第一の熱交換器で冷却した圧縮空気を圧縮する高圧段圧縮機本体と、この高圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却する水冷式の第二の熱交換器とを備え、
前記第一の熱交換器と前記第二の熱交換器とはプレート式熱交換器で構成し、前記第二の熱交換器は前記高圧段圧縮機本体の吐出口と吐出配管により逆止弁を介して接続され、
前記第二の熱交換器の入口もしくは出口の圧縮空気温度によって、冷却水の水量を調整し、もしくは、冷却水の流通を停止するものである。

なお、本発明のより好適な態様は、以下の記載からより明らかにされる。

Claims (12)

1. 非接触かつ無給油で回転可能な雄雌一対のスクリューロータを有する圧縮機本体から吐
   出された圧縮空気を冷却する水冷式の冷却装置を備え、
   この冷却装置はプレート式熱交換器で構成され、前記プレート熱交換器用の冷却水の水
   量を調整可能とした無給油式スクリュー圧縮機。
2. 非接触かつ無給油で回転可能な雄雌一対のスクリューロータを有し吸い込まれた空気を
   圧縮する低圧段圧縮機本体と、
   この低圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却する水冷式の第一の熱交換器と、
   この第一の熱交換器で冷却した圧縮空気を圧縮する高圧段圧縮機本体と、
   この高圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却する水冷式の第二の熱交換器とを
   備え、
   前記第一の熱交換器と前記第二の熱交換器とはプレート式熱交換器で構成し、前記プレ
   ート熱交換器用の冷却水の水量を調整可能とした無給油式スクリュー圧縮機。
3. 請求項１又は２に記載の無給油式スクリュー圧縮機において、圧縮機自動停止時に冷却
   水の水量を調整し、もしくは、冷却水の流通を停止することを特徴とする無給油式スクリ
   ュー圧縮機。
4. 請求項１又は２に記載の無給油式スクリュー圧縮機において、無負荷運転時に、無負荷
   運転の時間によって冷却水の水量を調整し、もしくは、冷却水の流通を停止することを特
   徴とする無給油式スクリュー圧縮機。
5. 請求項１又は２に記載の無給油式スクリュー圧縮機において、プレート式熱交換器の入
   口もしくは出口の圧縮空気温度、又は前記プレート式熱交換器の出口の冷却水温度によっ
   て、冷却水の水量を調整し、もしくは、冷却水の流通を停止することを特徴とする無給油
   式スクリュー圧縮機。
6. 請求項１又は２に記載の無給油式スクリュー圧縮機において、
   前記プレート式熱交換器は、圧縮空気用接続口と冷却水用接続口を有し、冷却水接続口
   と前記圧縮空気用接続口とが互いに反対側に備えられた無給油式スクリュー圧縮機。
7. 請求項１又は２に記載の無給油式スクリュー圧縮機において、前記プレート式熱交換器
   用の冷却水が、低圧段圧縮機本体もしくは高圧段圧縮機本体、あるいはその両方を冷却後
   に前記プレート式熱交換器に流通することを特徴とする無給油式スクリュー圧縮機。
8. 請求項１又は２に記載の無給油式スクリュー圧縮機において、前記プレート式熱交換器
   用の冷却水が、潤滑油用熱交換器を流通後、プレート式熱交換器に流通することを特徴と
   する無給油式スクリュー圧縮機。
9. 請求項２に記載の無給油式スクリュー圧縮機において、前記プレート式熱交換器用の冷
   却水が、前記低圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却するプレート式熱交換器を
   流通後に、前記高圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却するプレート式熱交換器
   を流通することを特徴とする無給油式スクリュー圧縮機。
10. 請求項２に記載の無給油式スクリュー圧縮機において、前記プレート式熱交換器用の冷
    却水が、前記高圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却するプレート式熱交換器を
    流通後に、前記低圧段圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却するプレート式熱交換器
    を流通することを特徴とする無給油式スクリュー圧縮機。
11. 請求項１又は２に記載の無給油式スクリュー圧縮機において、
    前記圧縮機本体、前記圧縮機本体を駆動するためのギヤを内部に有するギヤケース、高
    温圧縮空気が流れる配管、あるいは、これらのこの廃熱を受ける位置に前記プレート式熱
    交換器が配置されることを特徴とする無給油式スクリュー圧縮機。
12. 請求項１１に記載の無給油式スクリュー圧縮機において、
    前記プレート式熱交換器は、前記圧縮機本体、前記ギヤケース、又は前記配管と一体化
    されて構成されることを特徴とする無給油式スクリュー圧縮機。

Images