JP2015200474A - ガスクーラ - Google Patents

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Abstract

【課題】冷却効率を確保しつつ、ガスクーラのメンテナンス性を向上させる。【解決手段】開口211を有するケーシング21と、ケーシング21の内部にガスを導入する導入口27と、ケーシング21の内部からガスを導出する導出口31と、開口211から挿入してケーシング21の内部に収容された状態で、当該開口211に対する気密性を保持するとともにガスを冷却する冷却部35と、冷却部35に設けられ、冷却部35の挿入方向に延びる段差面42Aを有する一対のシールプレート42,42と、挿入方向に延びるようにケーシング21の側壁部23,24に設けられ、段差面42Aを支持する一対の第1支持リブ26,26とを備え、段差面42Aが第1支持リブ26に支持されることにより、ケーシング21の内部を、導入口27と連続する上流側空間213と、導出口31と連続する下流側空間214とに区画する。【選択図】図8

Description

本発明は、ガスクーラに関する。
特許文献1には、クーラ部にシェルアンドチューブ型の熱交換器を用い、熱交換器のクーラネストの管外側に空気を流通させ、管内側に冷却水を流通させるインタークーラが開示されている。伝熱効率を高めるため、ケーシング側面間の幅がクーラネスト挿入口の幅よりも広くなるようにクーラケーシングを形成し、ケーシング側面間の広く形成された部分に、2つのシールプレートを配置している。
クーラネストは、片持ち状態でクーラネスト挿入口からクーラケーシングに挿入される。これにより、ケーシング側面にシールプレートが押し当てられ、クーラケーシングの内部がネスト上部の高温側と下部の低温側に区画されている。
クーラネストは挿入方向である水平方向に長く延びている。また、シールプレートは、クーラネストの挿入によって、ケーシング側面に押し当てられる大きさに形成されている。そのため、クーラネストおよび2つのシールプレートをクーラケーシングの内部の所定位置に設置する際の組立作業性が悪い。
また、クーラネストをクーラネスト挿入口を通して挿入する際、クーラネストはシールプレートが設けられることでクーラネスト挿入口より幅広となるため、クーラネスト挿入口とは反対側の片持ち支持された端部を適切な位置に配置することは困難である。そのため、挿入後にクーラネスト端部によってシールプレートをケーシング側面に押し当てるように前進させながら、シールに最適な位置となるようにクーラネスト位置決めを行わなければならず、組立作業性を一層悪くしている。
特開2002−21759号公報
本発明は、冷却効率を確保しつつ、ガスクーラのメンテナンス性を向上させることを課題とする。
本発明のガスクーラは、開口を有するケーシングと、前記ケーシングの内部にガスを導入する導入口と、前記ケーシングの内部から前記ガスを導出する導出口と、前記開口を通して挿入して前記ケーシングに収容され、前記ガスを冷却するとともに前記開口に対する気密性を保持する冷却部と、前記冷却部に設けられ、前記冷却部の挿入方向に延びる被支持部を有する一対のシールプレートと、前記ケーシングの内部に突き出て前記挿入方向に延びるように当該ケーシングの内面に設けられ、前記被支持部を支持する一対の支持部とを備え、前記被支持部が前記支持部に載置されることにより、前記ケーシングの内部を、前記導入口と連続する上流側空間と、前記導出口と連続する下流側空間とに区画するようにした。
この構成によれば、一対のシールプレートを介して、冷却部をケーシングの内部に突き出ている一対の支持部で支持することにより、被支持部と支持部との間を容易にシールできる。これにより、シールプレートがケーシングの内面に押し当てられなくても、ケーシングの内部を、冷却部を挟んだ上流側空間と下流側空間とに区画することができる。すなわち、上流側空間が高温側空間となり、下流側空間が低温側空間となるように区画することができ、ガスクーラの伝熱効率を向上させることができる。したがって、ガスクーラの冷却効率を向上させることができる。また、冷却部の挿入方向に延びる被支持部が挿入方向に延びる支持部に載置されることで上流側空間と下流側空間とに区画できるので、組立作業性すなわちメンテナンス性を向上させることができる。したがって、ガスクーラの冷却効率及びメンテナンス性を向上させることができる。
挿入方向視において、前記ケーシングは、対向する両側壁部を有し、前記一対の支持部は前記両側壁部の内面に配置されることが好ましい。この構成によれば、ケーシングの内部を上下に区画できるので、ガスの流れを上方から下方へ向けることができ、冷却部からドレンを分離し易くすることができる。
挿入方向視において、前記ケーシングは、底壁部を有し、前記一対の支持部は前記底壁部の内面に配置してもよい。
前記内面は平面状に形成され、前記内面と前記支持部とが前記挿入方向に沿って一体的に形成されることが好ましい。この構成によれば、支持部をリブとして兼用することができる。支持部をリブとして機能させることにより、ケーシングの壁部それぞれの挿入方向における中央部での膨張を抑えて、応力、ひいては変位を低減することができる。略直方体状のガスクーラの強度に対する信頼性を向上させることができる。
挿入方向視において、前記一対のシールプレートが設けられた状態の前記冷却部の外形の大きさは前記開口の大きさよりも小さく、前記一対の支持部は前記開口の周縁よりも内側に突出するように配置され、前記冷却部に設けられた状態の前記一対のシールプレートは、前記支持部と前記被支持部とが接した状態で前記挿入方向に移動可能に構成されていることが好ましい。この構成によれば、支持部をガイドとして利用することができ、冷却部をシールプレートを介してガイド上で滑らせてケーシングの内部に挿入できる。また、冷却部を傾けることなく、開口を通してケーシングの内部に挿入できる。したがって、冷却部をより容易に設置することができ、メンテナンス性を飛躍的に向上させることができる。また、冷却部の挿入の際、冷却部やシールプレートにケーシングから余計な外力が加えられることを回避できる。
挿入方向視において、前記一対のシールプレートは下端部が互いに近寄るように形成された段差部を備え、前記被支持部は前記段差部の下向きの段差面であることが好ましい。この構成によれば、一対の支持部間に一対のシールプレートの下向きの段差面より下方の下端部が位置するようにして、冷却部をケーシングの内部に挿入できる。したがって、下向きの段差面と支持部とによる上下方向の位置規制を行うとともに、下向きの段差面より下方の下端部と支持部とによる左右方向の位置規制を行いつつ、冷却部をケーシングの内部に挿入できる。したがって、冷却部の挿入の安定性を向上させることができる。
前記段差面に弾性部材が設けられ、前記弾性部材を介して前記被支持部が前記支持部に載置されることによって、前記ケーシングの内部を、前記上流側空間と前記下流側空間とに区画することが好ましい。この構成によれば、シールプレートをケーシングに取り付けた際に隙間が生じたとしても、弾性部材により隙間を埋めることができる。これにより、上流側空間の高温のガスが下流側空間にショートパスすることを確実に防止でき、冷却効率の向上を実現できる。
前記弾性部材はスポンジ状弾性体であることが好ましい。この構成によれば、弾性部材を比較的安価な材料により構成できる。
前記冷却部は内部を冷却水が流通する複数の冷却水流路を備え、前記複数の冷却水流路の間にガス流路が設けられていることが好ましい。この構成によれば、ガスを冷却水に接触させることなく冷却部に通すことができる。
前記複数の冷却水流路は、前記挿入方向に延びる直線部分を有し、当該直線部分が互いに平行な複数の冷却管で構成されており、前記挿入方向に互いに間隔をあけて配置され、前記冷却管と一体的に構成された複数のフィンを備え、前記一対のシールプレートは、前記冷却部の側部を前記複数のフィンの外側から覆うように設けられていることが好ましい。この構成によれば、導入口から導入されたガスを上から下に向かって流れ易くするように冷却部にフィンを設けているので、ガスの冷却効率、及びドレン分離効率を向上させることができる。
前記シールプレートには、前記ケーシングの内部への挿入位置を定めるための位置決め部が設けられていることが好ましい。この構成によれば、常に望ましいシール位置に位置決めすることができる。
本発明によれば、冷却部の挿入方向に延びるシールプレートの被支持部及びケーシングの内部に突き出ている支持部を設けているので、被支持部を支持部に載置するだけでケーシングの内部を、上流側空間と下流側空間とに区画することができる。これにより、ガスクーラの冷却効率を向上させるとともにメンテナンス性を向上させることができる。
本発明にかかるガスクーラの平面図。 本発明にかかるガスクーラの前側面図。 本発明のガスクーラにおける導入口、導出口、及び接続口の水平方向の位置関係を示す概略図。 図2に示したIII−III線断面の概略図。 図2に示したIV−IV線断面の概略図。 図2に示したV−V線断面の概略図。 図1AのVIA−VIA線断面図。 取付部を取り外したケーシングの右側面図。 冷却部の挿入方向の断面を示す概略図。 複数のフィンが一体的に設けられた複数の冷却管を説明するための概略図。 本発明の要部を説明するための概略断面図。 冷却部をケーシングへ挿入する途中の状態を示す斜視図。 冷却部をケーシングへ挿入する途中の状態を示す拡大斜視図。 第1ケーシング内部のガスの流れを示す断面図。 弾性部材が設けられたシールプレートを説明するための拡大概略図。 シールプレートに設けられた当接部材の位置決め部を示す部分拡大斜視図。 シールプレートと一体化した位置決め部を示す部分拡大斜視図。 本発明の変形例の短手方向の断面を示す概略図。 本発明の変形例の長手方向の断面を示す概略図。
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図1A及び図1Bは、それぞれ、本発明にかかるガスクーラ10の平面図、及び前側面図である。このガスクーラ10は、例えば圧縮機本体から吐出される圧縮空気を冷却するために圧縮機に組み込まれる。本実施形態のガスクーラ10は、インタークーラ(第1ガスクーラ)20とアフタークーラ(第2ガスクーラ)50とを有し、略直方体状に一体形成されている。以下、本発明にかかるガスクーラ10を、オイルフリーの二段スクリュ圧縮機本体を含むスクリュ圧縮機に組み込んだ例を説明する。前記スクリュ圧縮機では、インタークーラ20が低段側スクリュ圧縮機と高段側スクリュ圧縮機との間のガス経路に設けられ、アフタークーラ50が高段側スクリュ圧縮機の下流のガス経路に設けられる。
図2ないし図5に示すように、インタークーラ20は、略直方体状に形成され両端が開口した第1ケーシング21を備える。第1ケーシング21は鋳物である。第1ケーシング21の開口は、熱交換器挿入口である基端側第1開口211と、先端側第1開口212とからなっている。基端側第1開口211の周囲の第1ケーシング21の部分は、側壁部分89である。先端側第1開口212の周囲の第1ケーシング21の部分は、側壁部分90である。側壁部分89に外部から、後述する第1取付部36が連結される。
第1ケーシング21は、第1天壁部22、第1外側壁部23、第1内側壁部24、及び第1底壁部25を備える。第1外側壁部23、及び第1内側壁部24は、それぞれ、第1底壁部25から立ち上がるように形成され、互いに対向している。図8に示すように、第1外側壁部23、及び第1内側壁部24の内面、すなわち第1冷却部35と対向する面は、それぞれ平面状に形成されている。
図6A,図6B及び図8に示すように、第1外側壁部23、及び第1内側壁部24の両側壁部23,24の内面には、後述する図7Aに示すような第1冷却部(熱交換器)35の側部35aを覆うように設けられたシールプレート42の段差面(被支持部)42Aを支持する一対の第1支持リブ(支持部)26,26がそれぞれ設けられている。第1支持リブ26は、第1冷却部35の挿入方向に延びている。図3や図6Bに示すように、第1支持リブ26は、第1ケーシング21の基端側第1開口211の周縁211aよりも内側に突出しており、突出した部分が第1ケーシング21の一端側から他側に亘って延設されている。
図6A及び図8に示すように、第1支持リブ26の上面26aは、挿入方向における第1ケーシング21の長さと略同一長さの平坦面である。第1支持リブ26の上面26aは、シールプレート42の段差面42Aとの当接面であり、段差面42Aと略平行である。第1支持リブ26は、第1外側壁部23、及び第1内側壁部24のそれぞれと一体的に形成されている。
図2ないし図5に示すように、アフタークーラ50は、略直方体状に形成され両端が開口した第2ケーシング51を備える。第2ケーシング51は鋳物である。第2ケーシング51の開口は、熱交換器挿入口である基端側第2開口511と、先端側第2開口512とからなっている。基端側第2開口511の周囲の第2ケーシング51の部分は、側壁部分89である。先端側第2開口512の周囲の第2ケーシング51の部分は、側壁部分90である。側壁部分89に外部から、後述する第2取付部66が連結される。
第2ケーシング51は、第2天壁部52、第2外側壁部53、第2内側壁部54、及び第2底壁部55を備える。第2外側壁部53、及び第2内側壁部54は、それぞれ、第2底壁部55から立ち上がるように形成され、互いに対向している。図8に示すように、第2外側壁部53、及び第2内側壁部54の内面、すなわち第2冷却部65と対向する面は、それぞれ平面状に形成されている。
図6B及び図8に示すように、第2外側壁部53、及び第2内側壁部54の両側壁部53,54の内面には、後述する図7Aに示すような第2冷却部(熱交換器)65の側部65aを覆うように設けられたシールプレート42の段差面42Aを支持する一対の第2支持リブ(支持部)56,56がそれぞれ設けられている。第2支持リブ56は、第1支持リブ26と同様に、第2冷却部(熱交換器)65の挿入方向に延びている。図3や図6Bに示すように、第2支持リブ56は、第2ケーシング51の基端側第2開口511の周縁511aよりも内側に突出しており、突出した部分が第2ケーシング51の一端側から他側に亘って延設されている。
第1支持リブ26の上面26aと同様に、第2支持リブ56の上面56aは、挿入方向における第2ケーシング51の長さと略同一長さの平坦面である。第2支持リブ56の上面56aは、シールプレート42の段差面42Aとの当接面であり、段差面42Aと略平行である。第2支持リブ56は、第2外側壁部53、及び第2内側壁部54のそれぞれと一体的に形成されている。
図3ないし図5に示すように、インタークーラ20とアフタークーラ50とは、中間部80を介して連結されている。図1A、及び図5に示すように、中間部80の、インタークーラ20の第1天壁部22とアフタークーラ50の第2天壁部52とを連結する部分は、中間天壁部81である。第1天壁部22、中間天壁部81、及び第2天壁部52は一体形成され、共通天壁部84を構成している。また、図3に示すように、中間部80の、インタークーラ20の第1底壁部25とアフタークーラ50の第2底壁部55とを連結する部分は、中間底壁部82である。第1底壁部25、中間底壁部82、及び第2底壁部55は一体形成され、共通底壁部85を構成している。本実施形態では、中間部80は、第1内側壁部24、及び第2内側壁部54と一体形成されている。
図3及び図6Aに示すように、インタークーラ20の第1内側壁部24の第1天壁部22側には、第1ケーシング21の内部にガスを導入する第1導入口27が設けられている。第1導入口27は水平方向(第1ケーシング21の長手方向)一側に配置されている。第1導入口27は略半円状である。図1Aに示すように、共通天壁部84には、低段側スクリュ圧縮機の吐出側と接続される導入側第1接続口28が設けられている。図3及び図6Aに示すように、導入側第1接続口28は、第1導入口27の上方に位置する中間天壁部81に配置されている。中間部80には、導入側第1接続口28と第1導入口27とを接続する導入側第1連通路29が設けられている。
図4及び図6Aに示すように、インタークーラ20の第1内側壁部24の第1底壁部25側には、第1ケーシング21の内部からガスを導出する第1導出口31が設けられている。第1導出口31は前記水平方向他側、すなわち第1内側壁部24の長手方向における第1導入口27の反対側に配置されている。第1導出口31は略矩形状の開口である。第1導出口31の開口下端は、後述する第1ドレン回収部43を除く第1底壁部25の上面と略同じ高さに位置している。第1導出口31の水平方向の長さ(幅)は上下方向の長さ(高さ)よりも長い。図1Aに示すように、共通天壁部84には、高段側スクリュ圧縮機の吸込側と接続される導出側第1接続口32が設けられている。図4及び図6Aに示すように、導出側第1接続口32は、第1導出口31の上方に位置する中間天壁部81に配置されている。中間部80には、導出側第1接続口32と第1導出口31とを接続する導出側第1連通路33が設けられている。
図1A、図1B及び図6Aに示すように、第1冷却部35には、第1ケーシング21の基端側第1開口211を閉塞して開口211に対する気密性を保持する第1取付部36が設けられている。第1取付部36は、第1冷却部35の一部を構成しており、第1ケーシング21に対して取り付けられている。また、第1取付部36には、第1冷却部(熱交換器)35の冷却水流路に冷却水を流入させるための第1流入ポート38と、冷却水流路から冷却水を流出させるための第1流出ポート39とを備えた基端側カバー93が設けられている。具体的には、基端側カバー93は第1取付部36に対して液密性を保持するように取り付けられている。第1流出ポート39は、第1流入ポート38よりも上方に配置されている。また、インタークーラ20には、第1ケーシング21の先端側第1開口212を閉塞して開口212に対する気密性を保持する第1閉塞部37が設けられている。この第1閉塞部37は、第1冷却部(熱交換器)35の先端側において、冷却水流路から第1ケーシング21の内部へ冷却水が漏洩することを防止するシール機能を更に備えている。また、第1閉塞部37には、第1先端側カバー94Aが設けられている。具体的には、第1先端側カバー94Aは第1閉塞部37に対して液密性を保持するように取り付けられている。
第1流入ポート38は、冷却水の供給部(図示せず)と接続されている。第1流出ポート39は、冷却水の排水部(図示せず)と接続されている。排水部は、供給部と接続して、インタークーラ20の循環流路を形成してもよい。
図7A及び図7Bに示すように、第1冷却部35は、熱交換器であり、ガスを冷却するために内部を冷却水が流通する冷却水流路を構成する複数の冷却管40を備えている。冷却水流路は、冷却管40の直線部分と、第1先端側カバー94A内に設けられた折り返し部分(図示せず)とからなる蛇行した形状に形成されている。前記直線部分の各冷却管40は、略水平方向に互いに平行に配置されている。そのため、各冷却管(各冷却水路)40の間にはガス流路が設けられることになる。図6Aに示すように、第1冷却部35は、基端側第1開口211を通して挿入して第1ケーシング21に収容され、水平方向一側と水平方向他側との間に配置される。また、第1冷却部35は、第1導入口27よりも下方に位置し、かつ第1導出口31よりも上方に位置する範囲に配置される。
各冷却管40の始端開口部は、第1取付部36の第1流入ポート38に接続されている。各冷却管40の終端開口部は、第1取付部36の第1流出ポート39に接続されている。図7Bに示すように、第1冷却部35(熱交換器)は、ガス流路に配備され、ガスの流れを誘導しながら当該ガスを冷却する複数のフィン41を備えている。図7Bに示す例では、複数の冷却管40は、一体的に設けられた上下方向に延びる複数のフィン41を備える。複数のフィン41は第1ケーシング21の水平方向一側から水平方向他側に向かって互いに間隔をあけて配置されている。すなわち、第1ケーシング21の水平方向一側から水平方向他側にわたってフィン41,41間にガスを上下方向に誘導するための流路が形成されるように、第1冷却部35が構成されている。図7A及び図8に示すように、第1冷却部35は、シールプレート42を介して第1ケーシング21の第1支持リブ26に支持されている。
図7A及び図8に示すように、第1冷却部35には、上下に開放部分87を残しつつ両側部35aを覆うように2つのシールプレート42が取り付けられている。シールプレート42は、本体42a、上側の横向突出部42b、下側の横向突出部42c、上側の縦向突出部42d、及び下側の縦向突出部42eを有する。横向突出部42b,42cは、本体42aの上下端で挿入方向視で内向きに略直角に折れ曲がっている。縦向突出部42d,42eは、横向突出部42b,42cの本体42aとは反対側の端部で挿入方向視で外向きに略直角に折れ曲がっている。したがって、各シールプレート42は、挿入方向視において、上下端に曲げ加工により形成された段差部42Bを備えている。すなわち、段差部42Bは、本体42aと縦向突出部42d,42eとの間に横向突出部42b,42cを介在させることにより形成されている。挿入方向視において、一対のシールプレート42,42は下端部が互いに近寄るように形成されている。本体42aは、第1冷却部35と側面で当接しており、本実施形態では、フィン41の両側部35aと当接する。一対のシールプレート42,42における上側の縦向突出部42d,42d間、及び下側の縦向突出部42e,42e間は、互いに間隔をあけた状態で、連結スペーサ86により連結され、開放部分87を画定している。つまり、両側のシールプレート42,42は、挿入方向の所定の位置に配置されたパイプ状の連結スペーサを介して一体化されている。下側の段差部42Bにより生じる下向きの段差面42Aは、第1冷却部35の挿入方向における第1ケーシング21の長さと略同一長さの平坦面であり、第1冷却部35の挿入方向に延びている。段差面42Aは、第1支持リブ26の上面26aとの当接面であり、上面26aと略平行である。
図8に示すように、挿入方向視において、一対のシールプレート42,42が設けられた状態の第1冷却部35の外形の大きさは、それを第1ケーシング21内に挿入するための基端側第1開口211の大きさよりも小さい。さらに具体的には、側部35aが一対のシールプレート42,42に覆われた第1冷却部35の外形の大きさは、開口211の大きさよりも小さい。各シールプレート42は、下側の段差部42Bの下向きの段差面42Aが第1支持リブ26の上面26aによって支持される。これにより、段差面42Aと第1支持リブ26の上面26aとの間が第1ケーシング21の一端側から他側に亘ってシールされる。つまり、第1冷却部35には、第1冷却部35を通過する前のガスが流通する上部側の空間(上流側空間)213と第1冷却部35を通過した後のガスが流通する底部側の空間(下流側空間)214とに、第1ケーシング21の内部を区画するシールプレート42が設けられている。
図13に示すように、シールプレート42の横向突出部42cの底面には、支持リブ26に係止して、第1ケーシング21内部でのシールプレート42の挿入位置を定めるための位置決め部91を有する当接部材88を取り付けてもよい。当接部材88は、第1支持リブ26の上面26aに当接するように、挿入方向に延びる薄板部材である。位置決め部91は、当接部材88を折り曲げることで形成されており、シールプレート42の基端側第1開口211側の端部の位置で下向きに延びるように配置されている。これにより、シールプレート42に位置決め部91が設けられる。
図6Aに示すように、上部側の空間213は、第1導入口27と連続している。底部側の空間214は、第1導出口31と連続している。図8に示すように、下側の段差部42Bの下向きの段差面42Aが第1支持リブ26の上面26aに支持されることにより、第1ケーシング21の内部を、上流側空間213と下流側空間214とに区画する。
図6Aに示すように、第1ケーシング21の第1底壁部25には、第1冷却部35での冷却によりガス中の水分が凝縮したドレン水を回収する第1ドレン回収部43が設けられている。第1ドレン回収部43は、一部が第1導出口31に隣接するように配置されている。第1ドレン回収部43は凹部である。第1ドレン回収部43(凹部)の底部には、外部と連通する第1排水孔47が設けられている。
図6Bに示すように、ガスクーラ10の第1排水孔47には、第1ドレン回収部43に流入したドレン水を外部に排出する第1排出部45が設けられている。第1排出部45には、第1電磁弁46が設けられている。第1電磁弁46は、制御装置(図示せず)によりその開閉が制御される。なお、第1排出部45、及び第1電磁弁46は、図6B以外の図においては、それらの記載を省略している。
図6A及び図11に示すように、第1内側壁部24には、第1ドレン回収部43からのドレン水の吹き上がりを防止する第1吹上防止部48が設けられている。第1吹上防止部48は、第1内側壁部24と交差する方向に延びるように、第1ドレン回収部43の直上に配置されている。第1吹上防止部48は、第1ドレン回収部43との間に介在物が存在しないように第1内側壁部24に配置されている。本実施形態における第1吹上防止部48は、第1導出口31より下方に設けられ、第1内側壁部24に対して直交する方向に延びるプレートである。本実施形態では、第1吹上防止部48は、第1導出口31の開口下端に沿うように配置されている。すなわち、第1吹上防止部48は、ガスの流れを阻止しない位置に配置されている。第1吹上防止部48の幅は第1導出口31の幅と同じである。図4に示すように、第1外側壁部23と第1内側壁部24との間の間隔をDとした場合、第1吹上防止部48の長さLは、1/3〜1/4Dである。
図2ないし図5に示すように、アフタークーラ50の第2天壁部52の内面側には、第2ケーシング51の内部にガスを導入する第2導入口57a,57bが設けられている。第2導入口57a,57bは水平方向(第2ケーシング51の長手方向)の略中央に配置されている。第2導入口57aの導入方向は前記水平方向一側(第2閉塞部67側)である。第2導入口57bの導入方向は前記水平方向他側(第2取付部66側)である。第2導入口57a,57bは、開口した側から見て略半円状である。図1Aに示すように、共通天壁部84には、高段側スクリュ圧縮機の吐出側と接続される導入側第2接続口58が設けられている。導入側第2接続口58は、第2天壁部52の長手方向の中央に配置されている。第2ケーシング51の内部には、導入側第2接続口58と第2導入口57a,57bとを接続する導入側第2連通路59が設けられている。
図2及び図4に示すように、アフタークーラ50の第2外側壁部53の第2底壁部55側には、第2ケーシング51の内部からガスを導出する第2導出口61が設けられている。第2導出口61は前記水平方向他側(第2取付部66側)に配置されている。第2導出口61は略矩形状の開口である。第2導出口61の水平方向の長さ(幅)は上下方向の長さ(高さ)よりも長い。第2導出口61には、圧縮空気の供給先(図示せず)と接続される導出側第2接続口62が設けられている。
図1Aに示すように、アフタークーラ50には、インタークーラ20と同様に、第2取付部66、基端側カバー93、第2閉塞部67、及び第2先端側カバー94Bが設けられている。第2取付部66には、第2冷却部(熱交換器)65の冷却水流路に冷却水を流入させるための第2流入ポート(図示せず)と、冷却水流路から冷却水を流出させるための第2流出ポート69とを備えた基端側カバー93が設けられている。具体的には、基端側カバー93は第2取付部66に対して液密性を保持するように取り付けられている。第2流出ポート69は、第2流入ポート(図示せず)よりも上方に配置されている。また、アフタークーラ50には、第2ケーシング51の先端側第2開口512を閉塞して開口512に対する気密性を保持する第2閉塞部67が設けられている。この第2閉塞部67は、第2冷却部(熱交換器)65の先端側において、冷却水流路から第2ケーシング51の内部へ冷却水が漏洩することを防止するシール機能を更に備えている。また、第2閉塞部67には、第2先端側カバー94Bが設けられている。具体的には、第2先端側カバー94Bは第2閉塞部67に対して液密性を保持するように取り付けられている。
第2流入ポート(図示せず)は、冷却水の供給部(図示せず)と接続されている。第2流出ポート69は、冷却水の排水部(図示せず)と接続されている。排水部は、供給部と接続して循環流路を形成してもよい。
アフタークーラ50の第2ケーシング51に取り付けられる第2冷却部65は、インタークーラ20の第1ケーシング21に取り付けられる第1冷却部35と同様に構成されている。
なお、図1Aに示す例では、第1取付部36と第2取付部66に取り付けられる基端側カバー93が一体的に構成されている。しかしながら、基端側カバー93は、それぞれの取付部36,66毎に取り付けられるように個別に構成されていてもよい。また、第1閉塞部37と第2閉塞部67には、先端側カバー94A,94Bがそれぞれ個別に取り付けられている。しかしながら、第1閉塞部37と第2閉塞部67に取り付けられる先端側カバー94A,94Bは、一体的に構成されていてもよい。
第2冷却部65に設けられるシールプレート42は、第1ケーシング21の第1冷却部35に設けられるシールプレート42と同様に構成されている。
第2冷却部65に設けられるシールプレート42には、第1冷却部35に設けられるシールプレート42と同様に、当接部材88が設けられている。
図6Aに示す第1ドレン回収部43と同様に、第2ケーシング51の第2底壁部55には、第2ドレン回収部(図示せず)が設けられている。
図6Bに示すように、第2ケーシング51には、第2排出部75、第2電磁弁76、及び第2排水孔77が設けられている。
第2外側壁部53には、インタークーラ20の第1吹上防止部48と同様に、第2吹上防止部材(図示せず)が設けられている。
第1冷却部35に一対のシールプレート42,42を取り付ける。次に、シールプレート42,42を取り付けた第1冷却部35の先端を基端側第1開口211に通し、図8ないし図10に示すように、シールプレート42の下側の段差部42Bの下向きの段差面42Aを第1支持リブ26の上面26aに乗せて、シールプレート42,42を取り付けた第1冷却部35を奥まで押し込む。その後、図1Aに示す状態となるように、第1取付部36、及び第1閉塞部37を第1ケーシング21に取り付ける。第2冷却部65の第2ケーシング51への設置についても第1冷却部35の設置と同様である。
以上の構成からなる本発明のガスクーラ10の動作について説明する。
低段側スクリュ圧縮機の吐出側からインタークーラ20の導入側第1接続口28へガス(圧縮空気)が送気される。図6A及び図6Bに示すように、導入側第1接続口28を通して第1導入口27から導入されたガス(圧縮空気)は、上部側第1空間213へ導入され、上方から第1冷却部35へ送られる。上部側第1空間213のガスは、シールプレート42の下側の段差部42Bの下向きの段差面42Aと第1支持リブ26の上面26aと間のシールによって底部側第1空間214への直接の移動が阻止される。第1冷却部35へ送られたガスは、図7Bに示すように、フィン41,41に沿って上から下へ、すなわち第1冷却部35から底部側第1空間214へと移動する。その際、ガスは第1冷却部35の冷却管40の外面及びフィン41と接触することにより、冷却管40内部の冷却水と熱交換して冷却される。冷却されたガス中の水分は、液滴となり、冷却管40及びフィン41を伝って、第1底壁部25へと落下する。また、冷却管40及びフィン41に付着した一部の液滴は、上から下へと流れるように誘導されたガスにより、落下が促進される。第1底壁部25上に落下した液滴はドレン水となる。そして、ドレン水は、第1底壁部25に沿って移動するガスから推進力を得て、第1吹上防止部48の下方の第1ドレン回収部43へと送られる。
図11に示すように、インタークーラ20内を第1底壁部25に沿って移動するガスは、第1吹上防止部48の上側に沿って前進し、第1導出口31から流出する。第1導出口31から流出したガスは、導出側第1連通路33、導出側第1接続口32を通って、高段側スクリュ圧縮機の吸込側へ送られる。第1内側壁部24に第1吹上防止部48が設けられているので、ガスが第1導出口31から流出する際、ガスは、第1ドレン回収部43のドレン水を随伴しない。すなわち、第1ドレン回収部43に回収されたドレン水は、第1ドレン回収部43から第1導出口31へ吹き上げられることが防止される。
アフタークーラ50では、高段側スクリュ圧縮機の吐出側から導入側第2接続口58へガス(圧縮空気)が導入される。導入されたガスは、第2導入口57a,57bを通って、第2導出口61から導出される。導出されたガスは、導出側第2接続口62へと送られ、圧縮空気の供給先(図示せず)に供給される。
アフタークーラ50内部における構成および動作もインタークーラ20内部における構成および動作と同様であるので、その説明を省略する。
上記の構成によれば、図8に示すように、一対のシールプレート42,42が、第1ケーシング21の内部に突き出ている一対の第1支持リブ26,26に載置されている。一対のシールプレート42,42を介して、第1冷却部35を第1ケーシング21の一対の第1支持リブ26,26で支持することにより、シールプレート42の下側の段差部42Bの下向きの段差面42Aと第1支持リブ26,26との間を容易にシールできる。これにより、シールプレート42,42が第1ケーシング21の側壁部23,24に押し当てられなくても、第1ケーシング21の内部を、第1冷却部35を挟んだ上流側空間213と下流側空間214とに区画することができる。すなわち、上流側空間213が高温側空間となり、下流側空間214が低温側空間となるように区画することができ、インタークーラ20の伝熱効率を向上させることができる。したがって、インタークーラ20の冷却効率を向上させることができる。また、第1冷却部35の挿入方向に延びる、シールプレート42の下側の段差部42Bの下向きの段差面42Aが、挿入方向に延びる第1支持リブ26に載置される。これにより、上流側空間213と下流側空間214とに区画できるので、組立作業性すなわちメンテナンス性を向上させることができる。したがって、ガスクーラ20の冷却効率及びメンテナンス性を向上させることができる。
第2ケーシング51において得られる効果も、第1ケーシング21において得られる上記効果と同様である。すなわち、アフタークーラ50において得られる効果も、インタークーラ20において得られる上記効果と同様である。
ケーシング21,51の内部を上下に区画できるので、ガスの流れを上方から下方へ向けることができ、冷却部35,65からドレンを分離し易くすることができる。
第1支持リブ26をリブとして兼用することができる。第1支持リブ26をリブとして機能させることにより、第1ケーシング21の側壁部23,24それぞれの挿入方向における中央部での膨張を抑えて、応力、ひいては変位を低減することができる。略直方体状のガスクーラ20の強度に対する信頼性を向上させることができる。
第2ケーシング51において得られる効果も、第1ケーシング21において得られる上記効果と同様である。すなわち、アフタークーラ50において得られる効果も、インタークーラ20において得られる上記効果と同様である。
支持リブ26,56をガイドとして利用することができ、冷却部35,65をシールプレート42を介してガイド上で滑らせてケーシング21,51の内部に挿入できる。また、図8に示すように、従来用いられていた縦向突出部42e,42e間を連結スペーサ86で連結する構造を有するシールプレート42の横向突出部42c(段差部42B)を利用して冷却部35,65をケーシング21,51の内部に挿入できる。また、冷却部35,65を傾けることなく、開口211,511を通してケーシング21,51の内部に挿入でき、または外部に抜き出すことができる。したがって、冷却部35,65をより容易に設置することができ、メンテナンス性を飛躍的に向上させることができる。また、冷却部35,65の挿入の際、冷却部35,65やシールプレート42にケーシング21,51から余計な外力が加えられることを回避できる。
シールプレート42の下側の段差部42Bの下向きの段差面42Aと支持リブ26,56の上面26a,56aとを、ケーシング21,51の挿入方向において、ケーシング21,51の長さと略同一長さの平坦面で形成している。そのため、段差面42Aと支持リブ26,56の上面26a,56aとの間を確実にシールでき、ガスクーラ20,50の伝熱効率を向上させることができる。したがって、ガスクーラ20,50の冷却効率を向上させることができる。また、冷却部35,65をケーシング21,51の内部にスムーズに挿入でき、冷却部35,65の設置(挿入作業や位置決め作業)において、組立作業性すなわちメンテナンス性を向上させることができる。
図8に示すように、一対の第1支持リブ26,26間に一対のシールプレート42,42の下側の段差部42Bの下向きの段差面42Aより下方の下端部、すなわち下側の縦向突出部42e,42eが位置するようにして、第1冷却部35を第1ケーシング21の内部に挿入できる。したがって、下向きの段差面42Aと第1支持リブ26とによる上下方向の位置規制を行うとともに、下向きの段差面42Aより下方の下端部42eと第1支持リブ26とによる左右方向の位置規制を行いつつ、第1冷却部35を第1ケーシング21の内部に挿入できる。したがって、第1冷却部35の挿入の安定性を向上させることができる。
第2ケーシング51において得られる効果も、第1ケーシング21において得られる上記効果と同様である。すなわち、アフタークーラ50において得られる効果も、インタークーラ20において得られる上記効果と同様である。
冷却部35,65は内部を冷却水が流通する複数の冷却管40を備え、複数の冷却管40の間にガス流路が設けられているので、ガスを冷却水に接触させることなく冷却部35,65に通すことができる。
図13に示すように、シールプレート42に折り曲げ部91を有する当接部材88を設けることで、シールプレート42をケーシング21,51内部で常に望ましいシール位置に位置決めすることができる。
導入口27,57a,57bから導入されたガスを上から下に向かって流れ易くするように冷却部35,65にフィン41を設けているので、ガスの冷却効率、及びドレン分離効率を向上させることができる。
導入口27,57a,57bを冷却部35,65の上方に配置し、冷却部35,65にフィン41を設けて導入口27,57a,57bから導入されたガスが上から下に向かって流れ易くなるようにしているので、ガスの冷却効率、及びドレン分離効率を向上させることができる。すなわち、導入口27,57a,57bから導入したガスの流れが降下流となるようにガスを誘導することができ、ガスの冷却効率、及びドレン分離効率を向上させることができる。また、導入口27,57a,57bから導出口31,61に向かって冷却部35,65を斜め方向に横切るような最短ルートのガス流れがなくなるので、ガスの冷却効率、及びドレン分離効率を向上させることができる。
冷却部35,65を、導入口27,57a,57bよりも下方、かつ導出口31,61よりも上方に配置しているので、導入口27,57a,57bから導入したガスを冷却部35,65で十分に冷却できる。特に、導入口27,57a,57bに連続するようにケーシング21,51の上部側の空間213,513を設けてガスの流路を拡張させることによりガスの流速を落とすことができ、ガスを十分に冷却できる。したがって、冷却部35,65でガス中の水分を十分に凝縮させることができ、ガスから水分を十分に分離することができる。したがって、ガスの冷却効率、及びドレン分離効率を向上させることができる。そして、冷却部35,65を通るガスの降下流により、冷却部35,65で凝縮したガス中の水分を底壁部25,55に容易に落下させることができる。なお、導入口27,57aは、ケーシング21,51の内部に導入するガスを導出口31,61に対して一旦遠ざける方向へ流す向きに開口している。したがって、導入口27,57aから導入されたガスが導出口31,61までの最短ルートで流れる量を減少させることができ、より効果的なガス冷却ができる。
図11に示すように、第1底壁部25に落下した水分、すなわちドレン水は、第1底壁部25に沿って移動するガスによって第1導出口31に隣接し第1吹上防止部48の下方に位置する第1ドレン回収部43に移動させることができる。特に、第1吹上防止部48を、第1導出口31より下方、かつ第1ドレン回収部43の直上に位置するように、第1内側壁部24に配置しているので、第1ドレン回収部43に回収されたドレン水が、流れるガスによって第1導出口31へ吹き上げられて前記ガスに随伴されることを防止できる。したがって、インタークーラ20の下流側に接続された装置、すなわち、高段側スクリュ圧縮機にドレン水を流入させることを回避できる。したがって、ドレン水流入による装置(高段側スクリュ圧縮機)の損傷を回避できる。また、ガスの流路を第1吹上防止部48の上方に形成し、ドレン水の流路を第1吹上防止部48の下方に形成しているので、空気圧損の発生、すなわち性能低下を回避できる。
第2ケーシング51において得られる効果も、第1ケーシング21において得られる上記効果と同様である。すなわち、アフタークーラ50において得られる効果も、インタークーラ20において得られる上記効果と同様である。
第1ドレン回収部43の凹部に回収されたドレン水は、第1電磁弁46を開弁することにより、第1排出部45から自動で排水できる。第2ドレン回収部(図示せず)の凹部に回収されたドレン水も同様に排水できる。
また、アフタークーラ50の下流側に接続された圧縮空気の供給先にドレン水を持ち越すことを回避できる。したがって、ドレン水持ち越しによる圧縮空気の供給先での不具合を回避できる。
なお、本発明のガスクーラ10は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、以下に例示するように、種々の変更が可能である。
本発明のガスクーラは、単体のインタークーラ20と単体のアフタークーラ50とを連結したものであってもよいし、インタークーラ20、及びアフタークーラ50のいずれか一方のみであってもよい。
図12に示すように、下向きの段差面42Aに長手方向全体にわたって延在するように弾性部材87を設けてもよい。この構成によれば、シールプレート42を支持リブ26,56に載置してケーシング21,51に取り付けた際に隙間が生じることがない。つまり、シールプレート42を支持リブ26,56に直に載置すると隙間が生じるような場合であったとしても、シールプレート42を弾性部材87を介して支持リブ26,56に載置することにより、弾性部材87により隙間を埋めることができる。これにより、上流側空間213,513の高温のガスが下流側空間214,514にショートパスすることを確実に防止でき、冷却効率の向上を実現できる。
弾性部材87はスポンジ状弾性体であることが好ましい。この構成によれば、弾性部材87を比較的安価な材料により構成できる。
以上の実施形態では、折り曲げ部91を有する当接部材88,88を、シールプレート42の横向突出部42cの底面に別部材として設けたが、図14に示すように、位置決め部として折り曲げ部91のみをシールプレート42と一体化して設けてもよい。なお、当接部材88は、シールプレート42より耐磨耗性の高い材料や耐腐食性の高い材料でできた保護部材により形成してもよいし、基端側第1開口211,511からスムーズに挿入するために、シールプレート42より低摩擦係数の材料からなる部材により形成してもよい。
図15及び図16に示すように、基端側第2開口511、及び第2取付部(不図示)の下方の第2ケーシング51に側壁部分51aを設けてもよい。そして、一対の第2支持リブ(支持部)56,56を第2底壁部55から上向きに延びるように設けるとともに、第2支持リブ(支持部)56,56間の側壁部分51aに第2導出口61を設けてもよい。前記構造は、インタークーラ20のみに適用してもよいし、インタークーラ20とアフタークーラ50の両方に適用してもよい。
10 ガスクーラ
20 インタークーラ(第1ガスクーラ)
21 第1ケーシング
211 基端側第1開口
211a 周縁
212 先端側第1開口
213 上部側第1空間(上流側空間)
214 底部側第1空間(下流側空間)
22 第1天壁部
23 第1外側壁部
24 第1内側壁部
25 第1底壁部
26 第1支持リブ(支持部)
26a 上面
27 第1導入口
28 導入側第1接続口
29 導入側第1連通路
31 第1導出口
32 導出側第1接続口
33 導出側第1連通路
35 第1冷却部(熱交換器)
35a 側部
36 第1取付部
37 第1閉塞部
38 第1流入ポート
39 第1流出ポート
40 冷却管(冷却水流路)
41 フィン
42 シールプレート
42a 本体
42b 上側の横向突出部
42c 下側の縦向突出部
42d 上側の縦向突出部
42e 下側の縦向突出部
42A 段差面(被支持部)
42B 段差部
43 第1ドレン回収部
45 第1排出部
46 第1電磁弁
47 第1排水孔
48 第1吹上防止部
50 アフタークーラ(第2ガスクーラ)
51 第2ケーシング
51a 側壁部分
511 基端側第2開口
511a 周縁
512 先端側第2開口
513 上部側第2空間(上流側空間)
514 底部側第2空間(下流側空間)
52 第2天壁部
53 第2外側壁部
54 第2内側壁部
55 第2底壁部
56 第2支持リブ(支持部)
56a 上面
57,57a,57b 第2導入口
58 導入側第2接続口
59 導入側第2連通路
61 第2導出口
62 導出側第2接続口
65 第2冷却部(熱交換器)
65a 側部
66 第2取付部
67 第2閉塞部
69 第2流出ポート
75 第2排出部
76 第2電磁弁
77 第2排水孔
80 中間部
81 中間天壁部
82 中間底壁部
84 共通天壁部
85 共通底壁部
86 連結スペーサ
87 開放部分
88 当接部材
89 側壁部分
90 側壁部分
91 折り曲げ部(位置決め部)
93基端側カバー
94A 第1先端側カバー
94B 第2先端側カバー

Claims (11)

  1. 開口を有するケーシングと、
    前記ケーシングの内部にガスを導入する導入口と、
    前記ケーシングの内部から前記ガスを導出する導出口と、
    前記開口を通して挿入して前記ケーシングに収容され、前記ガスを冷却するとともに前記開口に対する気密性を保持する冷却部と、
    前記冷却部に設けられ、前記冷却部の挿入方向に延びる被支持部を有する一対のシールプレートと、
    前記ケーシングの内部に突き出て前記挿入方向に延びるように当該ケーシングの内面に設けられ、前記被支持部を支持する一対の支持部と
    を備え、
    前記被支持部が前記支持部に載置されることにより、前記ケーシングの内部を、前記導入口と連続する上流側空間と、前記導出口と連続する下流側空間とに区画する、ガスクーラ。
  2. 挿入方向視において、前記ケーシングは、対向する両側壁部を有し、
    前記一対の支持部は前記両側壁部の内面に配置されている、請求項1に記載のガスクーラ。
  3. 挿入方向視において、前記ケーシングは、底壁部を有し、
    前記一対の支持部は前記底壁部の内面に配置されている、請求項1に記載のガスクーラ。
  4. 前記内面は平面状に形成され、
    前記内面と前記支持部とが前記挿入方向に沿って一体的に形成されている、請求項2または3に記載のガスクーラ。
  5. 挿入方向視において、前記一対のシールプレートが設けられた状態の前記冷却部の外形の大きさは前記開口の大きさよりも小さく、
    前記一対の支持部は前記開口の周縁よりも内側に突出するように配置され、
    前記冷却部に設けられた状態の前記一対のシールプレートは、前記支持部と前記被支持部とが接した状態で前記挿入方向に移動可能に構成されている、請求項1ないし4のいずれか1項に記載のガスクーラ。
  6. 挿入方向視において、前記一対のシールプレートは下端部が互いに近寄るように形成された段差部を備え、
    前記被支持部は前記段差部の下向きの段差面である、請求項1ないし5のいずれか1項に記載のガスクーラ。
  7. 前記段差面に弾性部材が設けられ、前記弾性部材を介して前記被支持部が前記支持部に載置されることによって、前記ケーシングの内部を、前記上流側空間と前記下流側空間とに区画する、請求項6に記載のガスクーラ。
  8. 前記弾性部材はスポンジ状弾性体である、請求項7に記載のガスクーラ。
  9. 前記冷却部は内部を冷却水が流通する複数の冷却水流路を備え、
    前記複数の冷却水流路の間にガス流路が設けられている、請求項5ないし8のいずれか1項に記載のガスクーラ。
  10. 前記複数の冷却水流路は、前記挿入方向に延びる直線部分を有し、当該直線部分が互いに平行な複数の冷却管で構成されており、
    前記挿入方向に互いに間隔をあけて配置され、前記冷却管と一体的に構成された複数のフィンを備え、
    前記一対のシールプレートは、前記冷却部の側部を前記複数のフィンの外側から覆うように設けられている、請求項9に記載のガスクーラ。
  11. 前記シールプレートには、前記ケーシングの内部への挿入位置を定めるための位置決め部が設けられている、請求項1ないし10のいずれか1項に記載のガスクーラ。
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