JP2018145965A - ガスを圧縮する圧縮機モジュールおよび圧縮機モジュールを装備した圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機および圧縮機モジュールの製造費および維持費を軽減する。【解決手段】ガスを圧縮する圧縮機モジュールが一体形圧縮機要素冷却器（22）入りのハウジング付き圧縮機要素（２）、モータ（５）および圧縮機要素から来ている圧縮ガスを冷却するガス冷却器（10）で構成され、ガス冷却器は、冷却されるべきガスを通して案内できる一次区分（13）およびこれと熱交換接触状態にある二次区分（16）を有し、第１の冷却回路（17）が冷却剤をガス冷却器の二次区分（16）または一区分に通して案内でき、第２の冷却回路（23）が冷却剤を圧縮機要素冷却器（22）に通して案内でき、第１の冷却回路と第２の冷却回路は、互いに直列にまたは並列に接合された状態で共通の出力（19）に案内される。【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮機モジュールおよび圧縮機モジュールを装備した圧縮機に関する。

圧縮機モジュールは、すでに知られており、かかる圧縮機モジュールは、圧縮機要素と、圧縮機要素を駆動するモータと、該当する場合には圧縮機要素とモータとの間に位置する歯車箱と、圧縮されたガスを冷却するガス冷却器（クーラ）と、油溜め（オイルサンプ）を備えた別個の閉鎖油回路と、油冷却器と、軸受および該当する場合には歯車を潤滑するために油を油溜めから油冷却器および油フィルタを経て圧縮機モジュール中に送り進める油ポンプとから成る。

一般に、種々のコンポーネントは、圧縮機のハウジング内で組み立てられ、圧縮ガスは、液体冷却剤、例えば水が通された状態で送り進められる冷却器によって冷却され、または圧縮ガスは、周囲空気を放熱器（ラジエータ）の冷却のためのハウジングに流通させるファンによって放熱器内で冷却される。

冷却器と放熱器は、圧縮機モジュールに沿ってまたはこれを通って冷却剤を案内するための可撓性のまたは固定された外部パイプおよび連結部によって連結されている。これらパイプおよび連結部は、費用が高くつくだけでなく、不具合および漏れを生じ、かかる不具合および漏れにより、各圧縮機モジュールの維持費が高くなる場合がある。

空冷の欠点は、圧縮熱を奪う換気流が効果的に働くのが困難なことにある。また、空冷によっては低温まで冷却することが困難であり、というのは、換気流温度と冷却されるべき媒体との間にデルタＴとも呼ばれる僅かな温度差を実現するためには、極めて高価な超大型の冷却器が必要だからである。例えば、実際には、直接または間接空冷により、例えば放熱器付き油回路によって、圧縮機要素は、一般に、その作動速度では比較的高温状態のままであり、これは、圧縮効率にとって有害である。

追加の欠点は、放熱器がダストおよび他の汚れを溜めるにつれて空冷作用が経時的に低下することにある。この理由で、放熱器は、十分な冷却容量を常時保証するためには一般にサイズが大きめになり、放熱器は、定期的にクリーニングされなければならず、このことは、余分な費用がかかることを意味する。

多くの圧縮機では、主として大型圧縮機では、水が冷却剤として用いられる。水により、圧縮熱を圧縮機から回収することができ、この回収熱を例えば建物暖房のためまたは発電その他のために有用に利用することができる。

かかる熱回収が経済的であるためには、最大量の熱を圧縮機から、そして圧縮ガスおよび圧縮機要素それ自体だけでなく、他の場所、例えばモータ、該当する場合にはモータの駆動装置、軸受、および歯車箱から取り出すことが必要であり、これは、例えばモータの水冷によって直接的にか、例えば軸受および歯車を潤滑するために用いられた油から熱を取り出すことによって間接的に行われるかのいずれかである。

モータおよび圧縮機要素の冷却器は、一般に、外部パイプによって外部冷却器に連結されている。

油回路は、外部パイプを介して連結された別個の外部冷却器を更に備えているのが常である。

欠点は、多数の外部パイプおよび連結部が水および油をぐるりと案内するために必要であり、しかもこの場合、多すぎるほどのパイプおよび連結部が圧縮機の原価を押し上げ、更に不具合および漏れの余分な恐れを生じさせることにある。

本発明の目的は、上述の欠点および他の欠点のうちの１つまたは２つ以上に対する解決策を提供することにある。

この目的のため、本発明は、ガスを圧縮する圧縮機モジュールであって、一体形圧縮機要素冷却器入りのハウジング付き圧縮機要素、モータおよび圧縮機要素から来ている圧縮ガスを冷却するガス冷却器で構成され、ガス冷却器は、冷却されるべきガスを通過状態で案内することができる一次区分および一次区分と熱交換接触状態にある二次区分を有し、第１の冷却回路が冷却剤をガス冷却器の二次区分に通してまたはガス冷却器の一区分に通して案内することができ、第２の冷却回路が冷却剤を圧縮機要素冷却器に通して案内することができ、第１の冷却回路と第２の冷却回路は、互いに直列にまたは並列に接合された状態で共通の出力に案内されていることを特徴とする圧縮機モジュールに関する。

任意の添加剤、例えば腐食を防止する添加剤が添加された水を冷却剤として用いることができる。水に代えて、油もまた、冷却剤として使用できる。

圧縮機モジュールは、圧縮機要素とモータとの間に位置するハウジングを備えた歯車箱を含むのが良い。

モータは、一体形モータ冷却器入りのハウジングを有するのが良い。第２の冷却回路は、冷却剤を圧縮機要素に対して直列にまたは並列にモータ冷却器中に案内することができる。

第２の冷却回路は、冷却剤を圧縮機要素に直列にまたは並列にモータの駆動装置に設けられた冷却器に通して案内することができる。

好ましくは、圧縮機モジュールは、油溜めおよび油を油溜めから送り出して内部チャネル経由で圧縮機モジュールの高温部分中にまたはこの高温部分に沿って送るための油ポンプを含む閉鎖油回路を含み、油回路内の油は、第１の冷却回路および／または第２の冷却回路と内部チャネルおよび／または油溜め経由で熱交換接触状態にある。

油ポンプは、圧縮機要素を駆動するモータによって駆動されるのが良い。好ましくは、油ポンプ後に油溜めへのバイパスが設けられる。油冷却器がこのバイパス内に設けられるのが良い。この油冷却器は、第１または第２の冷却回路と熱交換することができる。好ましくは、過剰圧力弁がバイパスパイプ内に設けられ、その結果、油ポンプが必要レベルよりも高い油圧力を送り出すと、油の一部がバイパスを経て油溜めに案内される。

油ポンプは、別個の電気モータによっても駆動可能である。すると、速度制御を利用して、油ポンプによって送り出された流れおよび／または圧力をこのようにして制御することができ、それにより潤滑および冷却のための油の所要量を常時軸受および／または歯車にもたらすことができる。

好ましくは、油回路内の油は、モータ冷却器および／または圧縮機要素冷却器と熱交換接触状態にあるモータおよび／または圧縮機要素の内部チャネルを介して第２の冷却回路と熱交換接触状態にある。

好ましくは、油回路内の油は、ガス冷却器の二次区分または油溜め内の油と熱交換接触状態にあるガス冷却器の区分経由で第１の冷却回路と熱交換接触状態にある。

考えられる実施形態では、ガス冷却器は、少なくとも油溜め区分だけ油溜めを貫通し、ガス冷却器の油溜め区分内のガス冷却器の一次区分および／または二次区分は、油溜め内の油と熱交換接触状態にある。

別の考えられる実施形態では、ガス冷却器は、少なくとも外側区分だけ油溜めの外側に延び、外側区分の一次区分の外側区分は、冷却されるべきガスを外側区分および油溜め区分に通して連続的に案内することができるガス入口を備えている。

ガス冷却器の一次区分は、管によって形成され、ガス冷却器の二次区分は、管内に組み込まれまたはこの管の周りに一体化されるのが良い。

冷却が完全組み込み状態とほぼ同じほど良好なかかる圧縮機モジュールの利点は、かかる圧縮機モジュールを備えた作動圧縮機を構成することが極めて容易であるということにある。

結局は、ガスフィルタを圧縮機要素のガス入口に設け、そしてガス冷却器の出力を場合によっては圧力容器を介してユーザネットワークに連結するとともに第１および第２の冷却回路を冷却供給源に連結し、そして例えば暖房または他の有用なエネルギー回収形態のためにこれら冷却回路の高温冷却剤を有用に用いることができる連結部を提供すれば十分である。

別の利点は、熱が発生する圧縮機モジュールの高温部品、例えば軸受、歯車、モータ、モータ駆動装置、圧縮機要素などから熱が直接集められたり奪われたりすることにあり、この熱を熱源と冷却器との間の距離が極めて短いことに起因してこのように非常に効率的に回収することができ、かくして、放熱または他の仕組みに起因して失われる熱が少ないということにある。

冷却剤は、ガス冷却器内の圧縮ガスの圧縮熱との熱交換接触により、モータ、モータ駆動装置および圧縮機要素内で生じる熱により、そして油回路内の油との熱交換接触によって、そしてこの油自体が軸受、歯車および油で潤滑される他の可動部品から熱を吸収していることによって加熱される。

この累積的熱吸収の結果として、冷却剤の温度を大幅に上昇させることができ、このことは、暖房または他の用途のために高温冷却剤を用いることができるので望ましく、これは、従来型圧縮機では一般に失われる回収熱を利用することによって実現される。

別の利点は、圧縮熱の効果的な除去に起因して、圧縮機要素を極めて低温状態に保つことができ、これにより圧縮効率が促進されるということにある。

別の利点は、当然のことながら冷却剤の供給源および出口への圧縮機モジュールの連結のための外部パイプを除き、冷却剤および油を圧縮機モジュール中に通して案内するために公知の圧縮機の場合よりも必要とされる外部パイプがなくまたは少なく、その結果、低い組み立て費、僅かな漏れ、僅かな熱損失が例えば放熱などによって実現されるということにある。

別の重要な利点は、圧縮機モジュール中に組み込まれる外部冷却器または空冷作用よりも必要とされる余分の外部冷却器または空冷作用がなく、あるいは限られた程度までに過ぎないことにある。これに付随する利点は、余分の換気を行わずまたはほんの限定された換気だけで、例えば自然対流でおよび／または例えば公知の圧縮機を用いて周囲空気をハウジング中に送り進めるための強制換気で、かくしてかかる換気によって生じる騒音なしでまたは極めて小さくした状態で、圧縮機モジュールを圧縮機の閉鎖ハウジング内に閉じ込めることができるということにある。

このことは、場合によっては低騒音材料で覆われることも可能な閉鎖ハウジングに起因して本発明のかかる圧縮機を大幅に低騒音に製作することができるということを意味している。

別の利点は、本発明の圧縮機モジュールを極めてコンパクトに製作することができ、その結果、必要なフットプリントが小さくてすむということにある。

好ましくは、第２の冷却回路は、第１の冷却回路にまたは第１の冷却回路の一区分に並列接続され、第２の冷却回路は、全体的にまたは部分的に第１の冷却回路をバイパスしている。

考えられる実施形態では、第１の冷却回路は、冷却剤の供給のための入力を備え、第２の冷却回路は、入力のところでまたはガス冷却器の二次区分から見て上流側にかつ入力とガス冷却器の二次区分との間に位置する箇所のところで第１の冷却回路から枝分かれしている。

好ましくは、２つの冷却回路は、組み合わせ状態の入力および出力を有する。

第２の冷却回路では、オリフィスおよび／または弁を組み込んでどれほど多くの冷却剤が冷却回路を通って流れることができるようにするかを調節するとともに／あるいは制御することができる。

このように、第２の冷却回路内で冷却剤によってモータおよび圧縮機要素から吸収される熱が高温圧縮ガスから第１の冷却回路によって回収された熱に加えられ、かくして例えば両方の冷却回路の組み合わせ出力のところで９０℃を超える冷却剤の高い温度を得ることができ、その結果、この熱エネルギーは、例えば４５℃の低い温度での熱エネルギーの場合よりも有用な用途向けにもいっそう利用できるようになっている。

上述の並列冷却回路により、第２の冷却回路は、入力と二次区分の出力との間のガス冷却器の二次区分の中間箇所のところで第１の冷却回路に結合していることが好ましい。

このように、ガス冷却器の一次区分の出力のところで圧縮ガスを効率的に冷却するために供給される冷却剤の低い温度が利用される。

考えられる実施形態では、第２の冷却回路は、ガス冷却器の油溜め区分内の二次区分をバイパスするよう第１の冷却回路に連結されている。

冷却剤のための制御弁および閉鎖可能な連結部がガス冷却器の二次区分の上記中間箇所のところでの第２の冷却回路の連結場所のところに設けられるのが良い。

また、第１の冷却回路と第２の冷却回路は、冷却剤を両方の冷却回路中に連続して案内するよう入力および出力と直列に互いに連結されることが可能である。

好ましい実施形態では、第２の冷却回路および油回路のパイプは、圧縮機モジュールのハウジングに組み込まれる。

別の好ましい実施形態では、第１の冷却回路のパイプが圧縮機モジュールのハウジングに組み込まれる。

出力のところで、冷却剤は、６５℃を超え、好ましくは７５℃を超え、更により好ましくは８５℃を超える温度に達する。

１つまたは２つ以上のかかる圧縮機モジュールにより、圧縮機を容易に製作することができ、それにより、これら１つまたは２つ以上の圧縮機モジュールが外部からのガスとの強制換気なしで閉鎖ケーシング内に取り付けられる。

これにより、ダストに関する厄介な問題および他の問題を生じさせる場合のあるまたは冷却用空気の追加の管路系統を必要とする空気流が圧縮機周りでは生じないという利点が得られる。

流体連結部に関し、かかる圧縮機の外側ケーシングは、圧縮機要素によって圧縮されるガスのための入口および出口ならびに冷却回路を通って送り進められる冷却剤のための供給源および出口を必要とするに過ぎない。

このような圧縮機の実現は、オイルフリーねじ圧縮機の実現にとって特に魅力的である。

各圧縮機モジュールがそれ自体の効果的な冷却方式を備える本発明のモジュラリティにより、多段圧縮機を簡単な仕方で構成することができ、それにより、２つまたは３つ以上の圧縮機モジュールの圧縮機要素が直列に組み立てられる。

本発明の２つの圧縮機モジュールで構成された二段圧縮機の特定の場合、すなわち、低圧圧縮機モジュールおよび高圧圧縮機モジュールで構成され、この高圧圧縮機モジュールのガス入口は、低圧圧縮機モジュールのガス出口に連結され、この低圧圧縮機モジュールは、第２の冷却回路が第１の冷却回路に並列でありまたは第１の冷却回路の一区分に並列である圧縮機モジュールであり、その結果、高圧圧縮機モジュールの第２の冷却回路は、第１の冷却回路を全体的にまたは部分的にパイパスし、第２の冷却回路の出力は、ガス冷却器の二次区分の中間箇所に結合し、高圧圧縮機モジュールの第２の冷却回路は、この中間箇所の配設場所またはその付近で低圧圧縮機モジュールの第１の冷却回路に設けられていて、該当する場合には制御弁を備えたパイプに結合している。

このように、高圧圧縮機モジュールの第２の冷却回路の熱は、低圧圧縮機モジュールを通って流れる冷却剤を熱回収のためにより有用である高い温度まで更に加熱するために全体的にまたは部分的に用いられる。

本発明の特徴を良好に示す意図で、本発明の圧縮機モジュールおよびこの圧縮機モジュールを装備した圧縮機の２、３の好ましい実施形態につき、添付の図面を参照して、性質上本発明を何ら限定することなく一例として説明する。

本発明の圧縮機モジュールの構成を概略的に示す図である。 一段圧縮機のハウジングに組み込まれた図１の圧縮機モジュールの流れ図を概略的に示す図である。 図１と同様な図であるが、二段圧縮機についての図である。 図２と同様な図であるが、二段圧縮機についての図である。 図１の圧縮機モジュールの互いに異なる変形例のうちの一つを示す図である。 図１の圧縮機モジュールの互いに異なる変形例の別の一つを示す図である。 図１の圧縮機モジュールの互いに異なる変形例の別の一つを示す図である。 図１の圧縮機モジュールの互いに異なる変形例の別の一つを示す図である。

図１および図２に示された圧縮機モジュール１は、圧縮されるべきガスのための入力３および圧縮されたガスのための出力４を備えた圧縮機要素２と、電気モータ５と、この場合、圧縮機要素２と圧縮機要素２へのモータトルクの伝達のための歯車７を備えたモータ５との間の歯車箱６と、モータ５および圧縮機要素２の軸受９および歯車７を潤滑するとともに冷却するための油の入った油溜め８と、圧縮機要素２から来ている圧縮ガスを冷却するためのガス冷却器１０とで構成され、このガス冷却器１０は、概略的に示されたパイプ１１を経て圧縮機要素２の出力４に連結されている。

この場合、ガス冷却器１０は、ガス冷却器１０の一次区分１３を形成する管１２を有し、圧縮機要素２から来た圧縮ガスを、一次区分を通ってガス入口１４を経てガス出口１５まで案内することができ、このガス入口には圧縮ガスのユーザのネットワークを接続することができ、それにより、この管１２は、ガス冷却器１０の二次区分１６と熱交換接触状態にあり、この二次区分１６は、管１２内でまたはこの周りに第１の冷却回路１７として延び、この第１の冷却回路１７は、入力１８および矢印Ｃ１の方向に入力１８を通って運ばれる冷却剤のための出力１９を備えている。

この場合、一次という用語は、冷却されるべき媒体、この場合、圧縮ガスを挿通状態で流す熱交換機の部分を意味し、二次という用語は、冷却剤を通して流す熱交換機の部分を意味している。

ガス冷却器１０は、油溜め区分１０ａによって油溜め８内の油と熱交換接触関係をなして油溜め８を横切って延びるとともに外側部分１０ｂによって油溜め８の外部に延びている。

かくして、ガス冷却器１０の一次区分１３は、ガス冷却器１０の油溜め区分１０ａ内の油溜め区分１３ａとガス冷却器１０の外側区分１０ｂ内の外側区分１３ｂに分割されている。

同様に、ガス冷却器１０の二次区分１６は、油溜め区分１６ａおよび外側区分１６ｂに分割されている。

本明細書において説明する実施形態では、第１の冷却回路１７は、ガス冷却器１０の二次区分１６の油溜め区分１６ａおよび外側区分１６ｂで構成されている。

圧縮機モジュールのハウジング２０は、圧縮機要素２、モータ５、歯車箱６、ガス冷却器１０および油溜め８のハウジングで構成されている。

モータ冷却器２１および圧縮機要素冷却器２２が圧縮機モジュールのハウジング２０内に組み込まれており、それにより、このモータ冷却器２１および圧縮機要素冷却器２２は各々、例えばモータ５のロータおよび圧縮機要素２のロータに巻き付いたハウジングの内部チャネルによって形成され、これら内部チャネルを通って冷却剤を送り進めることができる。

第１の冷却回路１７に加えて、圧縮機モジュール１は、最初に上述のモータ冷却器２１を通り、圧縮機要素冷却器２２を通って矢印Ｃ２の方向に直列に送り進められる冷却剤のための第２の冷却回路２３を含む。

図１および図２の実施形態では、第２の冷却回路２３は、第１の冷却回路１７、具体的には油溜め８内の油と熱交換接触状態にありかつこのように第２の冷却回路２３によってバイパスされるガス冷却器１０の二次区分１６の油溜め区分１６ａによって形成された第１の冷却回路の区分に並列に連結されている。

それにより、第２の冷却回路２３は、第１の冷却回路１７の入力１８のところの箇所２４のところで第１の冷却回路１７から枝分かれし、しかる後、二次区分１６の入力１８と出力１９との間に位置するガス冷却器１０の二次区分１６の中間箇所２５のところで、好ましくは冷却器１０の油溜め区分１０ａと外側区分１０ｂとの間の移行部の付近にある中間箇所２５のところで第１の冷却回路１７に戻ってこれに結合している。

圧縮機モジュール１は、油ポンプ２７を備えた閉鎖油回路２６を更に備え、この油ポンプ２７は、この場合、モータ５に取り付けられていてこのモータによって駆動され、この油ポンプは、油を油溜め８から圧縮機モジュール１のハウジング２０に設けられている内部チャネルを通ってモータ５および圧縮機要素２の上述の軸受９および歯車箱６までぐるりと圧送し、油は、この歯車箱から油溜め８に戻って流れる。それにより、油回路２６の内部チャネルは、第２の冷却回路２３の冷却剤と熱交換接触関係をなしてモータ５のハウジングおよび圧縮機要素２のハウジングを通って案内されまたは引き回され、この冷却剤は、モータ冷却器２１および圧縮機要素冷却器２２を通って案内され、その結果、モータ５および圧縮機要素２内の油回路は、圧縮機モジュールの作動中、モータ５および圧縮機要素２から熱を吸収してこの熱を第２の冷却回路２３の冷却剤に放出する油冷却器２８として作用し、この冷却剤もまたそれ自体、モータ５および圧縮機要素２から熱を吸収し、その結果、その温度が大幅に上昇する。

冷却剤と油の両方が熱をモータ５および圧縮機要素２内から吸収するので、モータ５および圧縮機要素２はこれら自体、比較的低温状態に保たれ、それにより良好な効率が得られる。

第２の冷却回路２３および油回路２６は、外部パイプを設けない状態で内部チャネルによって形成されている。

油ポンプ２７は、内側と外側の両方に取り付け可能であるが、好ましくは、外部パイプが油回路２６に連結されていない状態で取り付けられるのが良い。

油フィルタもまた、設けられるのが良く、この油フィルタは、好ましくは、パイプなしで圧縮機モジュール１のハウジング２０に取り付けられる。好ましくは、油フィルタは、油ポンプ２７の後にしかも油が軸受および／または歯車の潤滑を行うために分配される前に油回路２６内に組み込まれる。

油回路２３を経て軸受９および歯車箱６に送り進められる油は、適度の潤滑を保証するだけでなく、軸受９および歯車７の冷却を保証する。それにより、油は、軸受９および歯車箱６から熱を吸収し、次に、油溜め８に流れて戻り、油は、この油溜め内に集められ、そして第１の冷却回路１７の油溜め区分１６ａと接触することによって冷却され、この油溜め区分１６ａは、結果として、ガス冷却器１０内におけるその役割に加えて、油溜め８内における油のための油冷却器２９としての役目も果たす。

このように、第１の冷却回路１７を通って案内される冷却剤は、圧縮機要素２から来ている冷却されるべき圧縮ガスから熱を吸収するだけでなく、油溜め８内の油が圧縮機モジュール１内で循環して圧縮機モジュール１から熱を吸収した後に、油溜め８内の油から熱を吸収する。このように、冷却器１０の油溜め区分１０ａ内の冷却剤の温度もまた、かなり上昇し、次に、中間箇所２５のところで第２の冷却回路２３から来た冷却剤と混じり合い、その後、冷却剤は、圧縮機要素２から直接来ている未冷却状態の高温圧縮ガスとの熱交換接触に起因して余分の温度上昇を生じる。

このように、本発明の圧縮機モジュール１により、あらゆる種類の有用な用途、例えば暖房その他に使用できる高温状態でまたは水がエネルギー回収のための冷却剤として用いられる場合温水として第１の冷却回路１７の出力１９のところで得ることができる。

上述のことから、ガス冷却器１０、第１および第２の冷却回路１７，２３ならびに油回路２６は、油ポンプ２７および油フィルタが例外とされる可能性があるが、内部チャネルを経て圧縮機モジュール１のハウジング２０内に全体として組み込まれ、これは、外部パイプを全く用いないで行われる。

図２は、外気による換気なしでケーシング３１内に組み込まれる本発明の単一の圧縮機モジュール１を備えた圧縮機３０を示しており、この圧縮機モジュール１は、圧縮機要素２の入力３に通じるケーシング内の入口３３を備えた入口フィルタ３２、圧縮機要素２の出力４をガス冷却器１０のガス入口１４に連結するパイプ１１を備え、圧力容器３４が場合によってはガス冷却器１０のガス出力１５のところで出口３５に連結され、圧縮されるとともに冷却されたガスの顧客のネットワークをこの出口３５に連結することができる。

かくして、ケーシング３１は、圧縮されるべきガスのための入口３３および圧縮ガスのための出口３５、冷却剤の供給源３６および出口３７ならびに図示していない電気ケーブル、モータ５、モータ５の駆動装置などの電源のための数本の経路を除き、完全に密閉されていてかつ防音性である。

ケーシング３１を通って流れるガスは、かくして、圧縮機３０によって圧縮される唯一のガスである。

本発明の圧縮機モジュール１の使用は、適切に言えば、上述の説明から以下の通りである。

圧縮機要素２をモータ５によって駆動すると、ガスが引き込まれて圧縮され、それにより、ガスの温度が圧縮に起因して急上昇することができる。圧縮ガスをガス冷却器１０の一次区分１３に通して案内し、この一次区分において、圧縮ガスを、ガス冷却器１０の二次区分１６内の第１の冷却回路１７を通って流れる冷却剤との熱交換接触によって冷却する。

第２の冷却回路２３は、冷却剤をモータ５のモータ冷却器２１に通し、そして圧縮機要素２の圧縮機要素冷却器２２に通して案内し、ここで、この冷却回路２３は、結果として比較的低温状態のままであるモータ５および圧縮機要素２の冷却を保証する。

冷却剤がそれによりモータ５および圧縮機要素２から吸収した熱は、ガス冷却器１０の二次区分１６の油溜め区分１６ａ内の冷却剤の補足的加熱を保証し、その結果、この冷却剤の温度は、第１および第２の冷却回路１７，２３の組み合わせ出力１９のところで、冷却剤の吸収熱を有用に利用することができる値まで実質的に増大する。

それと同時に、油ポンプ２７を駆動し、この油ポンプは、油を油溜め８から軸受９を通り、そして歯車７を横切って送り進め、ここで、この油は、軸受９および歯車７内で生じた熱を吸収し、これら軸受９および歯車７は、最初に油溜め８ならびにモータ５および圧縮機要素２内の冷却剤との油の熱交換接触によって冷却された油によって低温に保たれる。

このように、圧縮機モジュール１は、どのような換気形態もなしに低温状態に保たれ、それと同時に、最大量の熱、すなわち、暖房その他に有用に採用できる熱が冷却剤によって吸収される。

図１と同様、図３は、本発明の２つの圧縮機モジュール１、それぞれ、低圧圧縮機モジュール１′および圧力パイプ３８を介して入力３が低圧圧縮機モジュール１′のガス出口１５に連結された高圧圧縮機モジュール１″の構成を概略的に示している。

図４は、二段圧縮機３０のケーシング３１内に組み込まれたこれら２つの圧縮機モジュール１′，１″を示している。

ケーシングは、低圧圧縮機モジュール１′によって引き込まれた圧縮されるべきガスの入口３３および高圧圧縮機モジュール１″から来た圧縮ガスの出口３５のためのそれぞれの２つの通路を備えている。

冷却のため、冷却剤のための供給源３６がケーシング内に設けられ、この供給源は、２つの圧縮機モジュール１′，１″および２つの出口、それぞれ、低圧圧縮機モジュール１′から来た冷却剤のための出口３７および高圧圧縮機モジュール１″から来た冷却剤のための出口３７にわたって分割される。両方の出口３７はまた、先細になるのが良く、その後ケーシング３１を出る。

この場合、２つの圧縮機モジュール１′，１″は、第１の冷却回路１７への第２の冷却回路２３の連結場所および別の圧縮機モジュールの冷却回路に結合する連結部４０の場所に制御弁３９を備えている。

低圧圧縮機モジュール１′の制御弁３９は、開いており、他方、この制御弁は、高圧圧縮機モジュール１″内では閉じられており、２つの連結部４０は、パイプ４１によって互いに連結されている。

このように、高圧圧縮機モジュール１″の第２の冷却回路２３の冷却剤は、低圧圧縮機モジュール１′の中間箇所２５のところで低圧圧縮機モジュール１′の第１の冷却回路１７の冷却剤と合流する低圧圧縮機モジュール１′の第２の冷却回路２３の冷却剤と出会い、その結果、低圧圧縮機モジュール１′の出口３７のところの冷却剤の温度は、図１および図２の構成例と比較して一段と増大する。

低圧圧縮機モジュール１′のガス冷却器１０は、この構成例では、低圧圧縮機モジュール１′からの圧縮ガスのための中間冷却器として用いられ、その後、圧縮ガスは、高圧圧縮機モジュール１″によって圧縮される。

この場合、高圧圧縮機モジュール１″のガス冷却器１０は、高圧圧縮機モジュール１″の圧縮ガスのための後置冷却器として用いられ、その後、圧縮ガスは、ネットワークに供給されて高圧圧縮機モジュール１″の第２の冷却回路２３を経て低圧圧縮機モジュール１′に案内されることのない冷却剤の一部によってのみ冷却され、それにより、ガス冷却器１０を通って流れる冷却剤のこの部分もまた、出口３７を通って取り出される。

かかる圧縮機３０により、換気なしでしかも軸受および歯車などの中に圧縮によって生じた熱からエネルギーを回収することができるよう有用に使用できる冷却剤の２つの流量によりガスを極めて効率的に圧縮することができる。

図５は、外部と内部の両方に位置することができる余分の後置冷却器１０ｃが圧縮機モジュール１のガス冷却器１０から見て下流側にかつこれと直列に設けられた圧縮機３０の変形例を示している。

図６は、本発明の圧縮機３０の別の変形例を示しており、この場合、ガス冷却器１０が油溜め８をその全長にわたって貫通して延び、その結果、ガス冷却器１０が外側区分１０ｂなしで油溜め区分１０ａだけを収容している。このなくした外側区分に代えて必要ならば余分の外部冷却器（図示せず）を用いることができる。

図１〜図６の実施例では、ガス冷却器１０の油溜め１０ａ全体は、第２の冷却回路２３によってそのたびごとにバイパスされ、ただし、変形例によれば、油溜め区分１０ａの一部分だけをバイパスすることが可能である。

図７は、変形例を示しており、この場合、第１の冷却回路１７と第２の冷却回路２３が冷却剤を両方の冷却回路を通って、例えば、最初に第１の冷却回路１７を通り、次に第２の冷却回路２３を通って連続的に案内しまたはその逆の順路で案内するために入力１８および出力１９と直列に互いに連結されている。

図８は、本発明の圧縮機３０の別の考えられる変形例を示しており、この場合、ガス冷却器１０は、油溜め区分１０ａなしで完全に外部に構成されている。

上述の全ての変形例において歯車箱６が設けられているが、モータ５が例えば可変速方式の電気モータの場合に歯車箱なしで圧縮機要素２を直接駆動することは、排除されることはない。

本発明は、一例として説明されるとともに図面に示された実施形態には何ら制限されず、本発明の圧縮機モジュールおよびこの圧縮機モジュールを装備した圧縮機を本発明の範囲から逸脱することなく、あらゆる種類の形態および寸法で実現できる。

１ 圧縮機モジュール
１′ 低圧圧縮機モジュール
１″ 高圧圧縮機モジュール
２ 圧縮機要素
５ モータ
６ 歯車箱
７ 歯車
８ 油溜め
９ 軸受
１０ ガス冷却器
１１ パイプ
１２ 管
１３ 一次区分
１６ 二次区分
１７ 第１の冷却回路
１８ 入力
１９ 共通出力
２０ ハウジング
２１ 一体形モータ冷却器
２３ 第２の冷却回路
２５ 中間箇所
２７ 油ポンプ
３０ 閉鎖ケーシング
３９ 制御弁
４０ 閉鎖可能な連結部

Claims (26)

1. ガスを圧縮する圧縮機モジュールであって、一体形圧縮機要素冷却器（２２）入りのハウジング付き圧縮機要素（２）、モータ（５）および前記圧縮機要素（２）から来ている前記圧縮ガスを冷却するガス冷却器（１０）で構成されている、圧縮機モジュールにおいて、前記ガス冷却器（１０）は、冷却されるべきガスを通過状態で案内することができる一次区分（１３）および前記一次区分（１３）と熱交換接触状態にある二次区分（１６）を有し、第１の冷却回路（１７）が冷却剤を前記ガス冷却器（１０）の前記二次区分（１６）に通してまたは前記ガス冷却器（１０）の一区分に通して案内することができ、第２の冷却回路（２３）が冷却剤を前記圧縮機要素冷却器（２２）に通して案内することができ、前記第１の冷却回路（１７）と前記第２の冷却回路（２３）は、互いに直列にまたは並列に接合された状態で共通の出力（１９）に案内されている、圧縮機モジュール。
2. 前記圧縮機モジュール（１）は、前記圧縮機要素（２）と前記モータ（５）との間に位置するハウジングを備えた歯車箱（６）を含む、請求項１記載の圧縮機モジュール。
3. 前記モータ（５）は、一体形モータ冷却器（２１）入りのハウジングを有する、請求項１または２記載の圧縮機モジュール。
4. 前記第２の冷却回路（２３）は、冷却剤を前記圧縮機要素（２）に対して直列にまたは並列に前記モータ冷却器（２１）中に案内することができる、請求項３記載の圧縮機モジュール。
5. 前記第２の冷却回路（２３）は、冷却剤を前記圧縮機要素（２）に直列にまたは並列に前記モータ（５）の駆動装置に設けられた冷却器に通して案内することができる、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の圧縮機モジュール。
6. 前記圧縮機モジュール（１）は、油溜め（８）および前記油を前記油溜め（８）から送り出して内部チャネル経由で前記圧縮機モジュール（１）の高温部分中にまたは該高温部分に沿って送るための油ポンプ（２７）を含む閉鎖油回路（２６）を含み、前記油回路（２６）内の前記油は、前記第１の冷却回路（１７）および／または前記第２の冷却回路（２３）と前記内部チャネルおよび／または前記油溜め（８）経由で熱交換接触状態にある、請求項１〜５のうちいずれか一に記載の圧縮機モジュール。
7. 前記油ポンプ（２７）は、前記圧縮機要素（２）を駆動する前記モータ（５）によって駆動される、請求項６記載の圧縮機モジュール。
8. 前記油ポンプ（２７）は、別個の電気モータによって駆動される、請求項６記載の圧縮機モジュール。
9. 前記油回路（２６）内の前記油は、前記モータ冷却器（２１）および／または前記圧縮機要素冷却器（２２）と熱交換接触状態にある前記モータ（５）および／または前記圧縮機要素（２）の内部チャネルを介して前記第２の冷却回路（２３）と熱交換接触状態にある、請求項６〜８のうちいずれか一に記載の圧縮機モジュール。
10. 前記油回路（２６）内の前記油は、前記ガス冷却器（１０）の前記二次区分（１６）または前記油溜め（８）内の前記油と熱交換接触状態にある前記ガス冷却器の区分経由で前記第１の冷却回路（１７）と熱交換接触状態にある、請求項６〜９のうちいずれか一に記載の圧縮機モジュール。
11. 前記ガス冷却器（１０）は、少なくとも油溜め区分（１０ａ）だけ前記油溜めを貫通し、前記ガス冷却器（１０）の前記油溜め区分（１０ａ）内の前記ガス冷却器（１０）の前記一次区分（１３）および／または前記二次区分は、前記油溜め（８）内の前記油と熱交換接触状態にある、請求項１０記載の圧縮機モジュール。
12. 前記ガス冷却器（１０）は、少なくとも外側区分（１０ｂ）だけ前記油溜め（８）の外側に延び、前記外側区分（１０ｂ）の前記一次区分（１３）の前記外側区分（１３ｂ）は、冷却されるべき前記ガスを前記外側区分（１０ｂ）および前記油溜め区分（１０ａ）に通して連続的に案内することができるガス入口（１４）を備えている、請求項１１記載の圧縮機モジュール。
13. 前記ガス冷却器（１０）の前記一次区分（１３）は、管（１２）によって形成され、前記ガス冷却器（１０）の前記二次区分（１６）は、前記管（１２）内に組み込まれまたは該管の周りに一体化されている、請求項１〜１２のうちいずれか一に記載の圧縮機モジュール。
14. 前記第２の冷却回路（２３）は、前記第１の冷却回路（１７）にまたは前記第１の冷却回路（１７）の一区分に並列接続され、前記第２の冷却回路（２３）は、全体的にまたは部分的に前記第１の冷却回路（１７）をバイパスしている、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載の圧縮機モジュール。
15. 前記第１の冷却回路（１７）は、前記冷却剤の供給のための入力（１８）を備え、前記第２の冷却回路（２３）は、前記入力（１８）のところでまたは前記ガス冷却器（１０）の前記二次区分（１６）から見て上流側にかつ前記入力（１８）と前記ガス冷却器（１０）の前記二次区分（１６）との間に位置する箇所のところで前記第１の冷却回路（１７）から枝分かれしている、請求項１４記載の圧縮機モジュール。
16. 前記第２の冷却回路（２３）は、前記入力（１８）と前記二次区分（１６）の出力（１９）との間の前記ガス冷却器（１０）の前記二次区分（１６）の中間箇所（２５）のところで前記第１の冷却回路（１７）に結合している、請求項１５記載の圧縮機モジュール。
17. 前記第２の冷却回路（２３）は、前記ガス冷却器（１０）の前記油溜め区分（１０ａ）内の前記二次区分（１６）をバイパスするよう前記第１の冷却回路（１７）に連結されている、請求項１６記載の圧縮機モジュール。
18. 冷却剤のための制御弁（３９）および閉鎖可能な連結部（４０）が前記ガス冷却器（１０）の前記二次区分（１６）の前記中間箇所（２５）のところでの前記第２の冷却回路（２３）の連結場所のところに設けられている、請求項１６または１７記載の圧縮機モジュール。
19. 前記第１の冷却回路（１７）と前記第２の冷却回路（２３）は、前記冷却剤を両方の冷却回路（１７，２３）中に連続して案内するよう入力（１８）および出力（１９）と直列に互いに連結されている、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載の圧縮機モジュール。
20. 前記第２の冷却回路（２３）および前記油回路（２６）の前記パイプは、前記圧縮機モジュール（１）の前記ハウジング（２０）に組み込まれている、請求項１〜１９のうちいずれか一に記載の圧縮機モジュール。
21. 前記第１の冷却回路（１７）のパイプが前記圧縮機モジュール（１）の前記ハウジング（２０）に組み込まれている、請求項１〜２０のうちいずれか一に記載の圧縮機モジュール。
22. 前記出力（１９）のところで、前記冷却剤は、６５℃を超え、好ましくは７５℃を超え、更により好ましくは８５℃を超える温度に達する、請求項１〜２１のうちいずれか一に記載の圧縮機モジュール。
23. 圧縮機であって、前記圧縮機は、請求項１〜２２のうちいずれか一に記載の圧縮機モジュール（１）を少なくとも１つ有し、前記圧縮機は、外側からのガスとの強制換気なしで閉鎖ケーシング（３０）内に取り付けられている、圧縮機。
24. 前記ケーシングは、入口（３３）および前記圧縮機要素（２）によって圧縮されたガスのための出口（３５）ならびに前記冷却回路（１７，２３）を通って駆動される前記冷却剤のための供給源（３６）および出口（３７）だけを有する、請求項２３記載の圧縮機。
25. 前記圧縮機は、オイルフリーねじ圧縮機である、請求項２３または２４記載の圧縮機。
26. 前記圧縮機は、請求項１〜２２のうち１つまたは２つ以上に記載された上述の少なくとも２つの前記圧縮機モジュール（１）、それぞれ、少なくとも低圧圧縮機モジュール（１′）および前記圧縮機要素（２）の入力（３）が前記低圧圧縮機モジュール（１′）の前記ガス出口（１５）に結合している少なくとも高圧圧縮機モジュール（１″）で構成され、前記低圧圧縮機モジュール（１′）は、請求項１６記載の圧縮機モジュールであり、該圧縮機モジュールの前記第２の冷却回路（２３）は、前記ガス冷却器（１０）の前記二次区分（１６）の前記中間箇所（２５）のところで前記第１の冷却回路（１７）に結合し、前記高圧圧縮機モジュール（１″）の前記第２の冷却回路（２７）は、前記中間箇所（２５）の配置場所のところで前記低圧圧縮機モジュール（１′）の前記第１の冷却回路（１７）に結合している、請求項２３〜２５のうちいずれか一に記載の圧縮機。

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