JP2019515194A

JP2019515194A - インタクーラーを備えたターボ圧縮機

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Publication number: JP2019515194A
Application number: JP2019512594A
Authority: JP
Inventors: キム、キョンス
Original assignee: Tne Korea Co Ltd
Current assignee: Tne Korea Co Ltd
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2037-11-07
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Abstract

【課題】インタクーラーとハウジングとの一体化によりサイズを縮小し、外部衝撃によるインタクーラーの損傷を回避できるターボ圧縮機を提供する。【解決手段】ターボ圧縮機が、圧縮気体吸入口、圧縮気体吸入口からの気体を１次的に圧縮する第１羽根車；第１羽根車からの圧縮気体を２次的に圧縮する第２羽根車、第２羽根車からの圧縮気体を外部に排出する圧縮気体排出口、及び圧縮気体吸入口から圧縮気体排出口までの圧縮気体流路を備える圧縮ユニットと、第１羽根車及び第２羽根車を回転させるべく一端が第１羽根車に、他端が第２羽根車に結合され、第１中心軸に沿って延びる回転軸を備えるモータと、モータ収容空間を含むハウジングと、第１羽根車と第２羽根車との間に位置する圧縮気体流路に、ハウジングを貫通してハウジングの内部に隠されるように設けられる、気体が通過する空冷気路を含むインタクーラーとを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ターボ圧縮機に係り、特にインタクーラーとハウジングとの一体化により全体として製品サイズを縮小させ、様々な用途で使用でき、外部衝撃によるインタクーラーの損傷可能性のないターボ圧縮機に関する。

ターボ圧縮機（ｔｕｒｂｏｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）またはターボブロワー（ｔｕｒｂｏｂｌｏｗｅｒ）は、羽根車（ｉｍｐｅｌｌｅｒ）を高速回転させることで、外部の空気やガスを吸い込んで圧縮してから、外部に供給する遠心型ポンプであって、粉体（ｐｏｗｄｅｒ）移送用や下水処理場などで曝気（ａｅｒａｔｉｏｎ）用として多用されており、最近には、産業工程用と自動車搭載用としても使用されている。

一方、高圧の圧縮気体を生成するために、一つの羽根車を使用する単段（ｓｉｎｇｌｅｓｔａｇｅ）圧縮方式と、二つ以上の羽根車を直列に連結して使用する多段（ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ）圧縮方式がある。

前記単段圧縮方式を使用する場合には、生成できる圧縮気体の最大圧力が３〜４ｂａｒ程度であり、小型であるほど、圧縮気体の最大圧力はさらに低くなり、比速度（ＳｐｅｃｉｆｉｃＳｐｅｅｄ）という設計因子によって回転速度が非常に高くならねばならず、これにより、羽根車を回転させるためのモータ及びインバーターの速度も上昇させねばならないという問題があり、軸受やロータの表面における風損（ｗｉｎｄａｇｅｌｏｓｓ）による損失が急増して全体としてのエネルギー効率の低下を避けられないという問題点がある。

この問題点を補うために、二つの羽根車を直結して２段に圧縮する２段（ｔｗｏｓｔａｇｅ）圧縮方式を使用しても良い。その場合、生成できる圧縮気体の最大圧力は増加するが、「断熱圧縮」による圧縮気体の温度上昇によって、二番目の羽根車の効率が低くなるので、この問題を解決するために、１段羽根車と２段羽根車との間にインタクーラー（ｉｎｔｅｒｃｏｏｌｅｒ）という冷却装置を設けて「等温圧縮」（ＩｓｏｔｈｅｒｍａｌＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）になるようにする。このように多段圧縮方式を使用すれば、各羽根車が分担する圧縮比が低くなり、比速度による回転速度も減少するので、単段圧縮において発生する多様な技術的問題を解決できる利点がある。

従来の２段ターボ圧縮機の一例が、韓国特許出願公開１０−２００１−００１００１４号明細書（特許文献１）に開示されているが、このターボ圧縮機は、高温の圧縮空気を約４０℃以下に冷却させる熱交換装置であるインタクーラーを含んでいる。

しかし、従来のインタクーラーは、特許文献１の図２に図示されたように、冷却効率を増加させるために、第１羽根車と第２羽根車とを取り囲んでいるハウジングの外部に別途設けられ、冷却効率を増加させるために、通常、相当大きな体積の冷却装置として製作される。

したがって、従来の２段ターボ圧縮機の場合には、全体として製造コストが上昇し、全体として製品サイズの増大によって製品装着のための必要空間の増大が避けられないので、制限的な用途でしか使用できない問題点がある。

韓国特許出願公開１０−２００１−００１００１４号明細書

本発明は、前記問題を解決するために案出されたものであって、その目的は、インタクーラーとハウジングとの一体化により全体として製品サイズを減少させて、様々な用途で使用でき、外部衝撃によってインタクーラーが損傷しないように、その構造が改善されたターボ圧縮機を提供することである。

前記目的を達成するために本発明によるターボ圧縮機は、空気などの気体を圧縮して外部に供給するターボ圧縮機であって、前記気体が吸い込まれる圧縮気体吸入口；前記圧縮気体吸入口を通じて流入した気体を１次的に圧縮する第１羽根車；前記第１羽根車によって圧縮された前記気体を２次的に圧縮する第２羽根車；前記第２羽根車によって圧縮された前記気体を外部に排出する圧縮気体排出口；前記圧縮気体吸入口から前記圧縮気体排出口まで接続されている圧縮気体流路を備える圧縮ユニットと、前記第１羽根車及び第２羽根車を回転させるために、一端部が前記第１羽根車と結合されており、他端部が前記第２羽根車と結合されており、第１中心軸に沿って延びている回転軸を備えるモータと、前記モータを収容するモータ収容空間を含むハウジングと、前記第１羽根車と前記第２羽根車との間に位置する前記圧縮気体流路に設けられ、前記気体が通過できる空冷気路を含むインタクーラーと、を含み、前記空冷気路は、前記ハウジングを貫通した状態で前記ハウジングの内部に隠されていることを特徴とする。

ある実施形態では、前記空冷気路は、前記第１中心軸を回転中心とする螺旋状に形成されることが望ましい。

ある実施形態では、前記空冷気路の上流には、前記第１羽根車によって圧縮された気体の流体流れ方向を案内するためのガイド部材が設けられていることが望ましい。

ある実施形態では、前記ハウジングは、前記モータ収容空間を備える内側ハウジングと、前記内側ハウジングを取り囲む外側ハウジングと、を備え、前記空冷気路は、前記内側ハウジングの外部表面と前記外側ハウジングの内部表面との間に設けられていることが望ましい。

ある実施形態では、前記ハウジングを冷却するための冷却用液体が循環可能に形成された冷却水路を含むことが望ましい。

ある実施形態では、前記冷却水路は、前記ハウジングを冷却できるように、前記ハウジングを貫通する水路を含むことが望ましい。

ある実施形態では、前記冷却水路は、前記空冷気路の内部に収容された前記気体と熱交換可能に設けられることが望ましい。

ある実施形態では、前記空冷気路は、前記第１中心軸の半径方向に前記冷却水路の外側に配置されていることが望ましい。

ある実施形態では、前記冷却水路と前記空冷気路との間には、熱交換効率を増加させる冷却ピンが設けられていることが望ましい。

ある実施形態では、前記冷却水路は、前記第１中心軸に沿って延びており、前記第１中心軸の円周方向に沿って互いに離隔された状態で並べられている複数個の単位水路と、前記単位水路の後端部を互いに接続する複数個の後端水路と、前記単位水路の前端部を互いに接続する複数個の前端水路と、を含むことで、ジグザグ状に形成されることが望ましい。

本発明によれば、気体が吸い込まれる圧縮気体吸入口；前記圧縮気体吸入口を通じて流入した気体を１次的に圧縮する第１羽根車；前記第１羽根車によって圧縮された前記気体を２次的に圧縮する第２羽根車；前記第２羽根車によって圧縮された前記気体が外部に排出される圧縮気体排出口；前記圧縮気体吸入口から前記圧縮気体排出口まで接続されている圧縮気体流路を備える圧縮ユニットと、前記第１羽根車及び第２羽根車を回転させるために、一端部が前記第１羽根車と結合されており、他端部が前記第２羽根車と結合されており、第１中心軸に沿って延びている回転軸を備えるモータと、前記モータを収容するモータ収容空間を備えたハウジングと、前記第１羽根車と前記第２羽根車との間に位置する前記圧縮気体流路に設けられており、前記気体が通過できる空冷気路を含むインタクーラーと、を含み、前記空冷気路は、気密に前記ハウジングを貫通した状態で前記ハウジングの内部に隠されているので、前記インタクーラーと前記ハウジングとの一体化により全体として製品サイズを減少させ、多様な用途で使用でき、外部衝撃による前記インタクーラーの損傷が回避されるという効果を有する。

本発明の一実施形態によるターボ圧縮機の断面図である。図１に図示されたターボ圧縮機の右側面図である。図１に図示されたターボ圧縮機のＡ−Ａ線の断面図である。図１に図示されたターボ圧縮機のＢ−Ｂ線の断面図である。図１に図示されたターボ圧縮機のＣ−Ｃ線の断面図である。図１に図示されたターボ圧縮機のＤ−Ｄ線の断面図である。図１に図示されたターボ圧縮機の圧縮気体の流れを示す図である。図２に図示されたターボ圧縮機の部分断面図である。図１に図示されたターボ圧縮機の冷却用液体の流れを示す図である。

以下、添付された図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態であるターボ圧縮機の断面図であり、図２は、図１に図示されたターボ圧縮機の部分拡大図である。図３は、図１に図示されたターボ圧縮機のＡ−Ａ線の断面図である。

図１ないし図３を参照すれば、本発明の好ましい実施形態によるターボ圧縮機１００は、羽根車を高速回転させることで、外部の気体を吸い込んで圧縮した後、外部に供給する遠心型ポンプであって、いわゆるターボ圧縮機（ｔｕｒｂｏｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）またはターボブロワー（ｔｕｒｂｏｂｌｏｗｅｒ）とも称される。このターボ圧縮機１００は、ハウジング１０、圧縮ユニット、モータ３０、インタクーラー、及び水冷ユニット５０で構成される。以下、圧縮対象である前記気体が空気であることを前提にする。

前記ハウジング１０は、金属材質のハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）であって、内側ハウジング１１、外側ハウジング１２、モータ収容空間１３、及び後方ハウジング１４を備える。

前記内側ハウジング１１は、前記モータ収容空間１３を内部に備える円筒状部材であって、第１中心軸Ｃ１を中心とする略円形の断面を有し、前記第１中心軸Ｃ１に沿って延びている。

前記モータ収容空間１３は、後に詳述する前記モータ３０を収容するように前記モータ３０と対応する形状を有する空間である。

前記内側ハウジング１１は、図１に図示されたように、左側端部（前端部）及び右側端部（後端部）に開口を有する。

前記外側ハウジング１２は、前記第１中心軸Ｃ１を中心とする略円形の断面を有する円筒状部材であって、前記第１中心軸Ｃ１に沿って延びている。

前記外側ハウジング１２は、前記内側ハウジング１１を取り囲む状態で収容できるように、前記内側ハウジング１１と対応する形状を有している。

前記外側ハウジング１２の内部表面と前記内側ハウジング１１の外部表面は、所定の間隔だけ離隔された状態で互いに対向している。

前記外側ハウジング１２の側壁において、前記インタクーラーと対向する部分の厚さは、可能な限り薄く形成することが望ましい。

前記後方ハウジング１４は、前記内側ハウジング１１と前記外側ハウジング１２の後端部を気密に閉鎖する金属材質のハウジングである。

前記後方ハウジング１４は、前記モータ３０への取付のために、複数の構成要素に分けて製作されてもよいが、それについての詳細な説明は省略する。

前記後方ハウジング１４は、図２に図示されたように前記第２羽根車２２を経た空気が渦線状に流れるように形成された流路を備えたスクロール２９を含む。

前記スクロール２９は、前記第２羽根車２２と前記圧縮気体排出口２５とを互いに連通させる。

前記後方ハウジング１４は、ボルトやスクリューによって前記内側ハウジング１１及び前記外側ハウジング１２と結合される。

前記圧縮ユニットは、外部の空気を吸い込んで圧縮する装置であって、第１羽根車２１、第２羽根車２２、及び圧縮気体流路２３を備える。

前記第１羽根車２１は、外部の空気を吸い込んで１次的に圧縮するためのホイールであって、曲面を有する羽根を複数枚備え、高速回転が可能なように装着されている。

前記第１羽根車２１は、前記内側ハウジング１１の左側端部と前記外側ハウジング１２の左側端部との間に配置されている。

前記第１羽根車２１の前方には、外部の空気を吸い込む圧縮気体吸入口２４が前記外側ハウジング１２に形成されている。

前記第２羽根車２２は、前記第１羽根車２１によって１次圧縮された前記気体を２次的に圧縮するためのホイールであって、前記第１羽根車２１と同様に曲面を有する羽根を複数枚備え、高速回転が可能なように装着されている。

前記第２羽根車２２は、前記内側ハウジング１１の右側端部と前記後方ハウジング１４との間に配置されている。

前記第２羽根車２２の後方には、前記第１羽根車２１によって１次的に圧縮された前記気体が流入される圧縮気体中間吸入口２６が前記後方ハウジング１４に形成されている。

前記後方ハウジング１４には、図２に図示されたように、前記第１羽根車２１によって１次的に圧縮された前記気体が排出される圧縮気体中間排出口２７が形成されている。

前記圧縮気体中間排出口２７から排出された空気Ｇは、図８に図示されたように、前記圧縮気体中間吸入口２６を介して前記第２羽根車２２に流入される。

前記圧縮気体流路２３は、前記圧縮気体吸入口２４から圧縮気体排出口２５まで接続されている気路である。前記圧縮気体吸入口２４に吸い込まれた空気は、前記圧縮気体吸入口２４から前記圧縮気体排出口２５まで接続されている圧縮気体流路２３に沿って移動しつつ圧縮される。

前記圧縮気体流路２３は、図７に図示されたように、前記圧縮気体吸入口２４から、前記第１羽根車２１と、前記インタクーラーと、前記圧縮気体中間排出口２７と、前記圧縮気体中間吸入口２６と、前記第２羽根車２２と、を順次に経た後、圧縮気体排出口２５まで接続されている。

前記圧縮気体流路２３は、前端気路２３ａ、中間気路２３ｂ、及び後端気路２３ｃを含む。

前記前端気路２３ａは、前記ハウジング１０の中心から前記ハウジング１０の前端部外郭に向けて空気が流動するように設けられた気路である。

前記前端気路２３ａは、ディフューザ２８によって区切られる多数個の気路であって、前記第１中心軸Ｃ１の半径方向に沿って延びている。

前記中間気路２３ｂは、前記ハウジング１０を冷却できるように、前記ハウジング１０を貫通する多数個の気路であって、前記第１中心軸Ｃ１を中心に延びている。

前記中間気路２３ｂは、図３及び図７に図示されたように、前記第１中心軸Ｃ１の円周方向に沿って所定の間隔だけ互いに離隔された状態で並べられている。

前記後端気路２３ｃは、前記中間気路２３ｂからの空気が、前記圧縮気体中間吸入口２６に吸い込まれるように接続する気路であって、前記ハウジング１０の後端部に形成されている。

前記前端気路２３ａ及び中間気路２３ｂは、前記第１中心軸Ｃ１を中心に回転対称ないし軸対称に配置されることが望ましい。

前記圧縮気体吸入口２４に吸い込まれた空気は、前記圧縮気体吸入口２４から前記圧縮気体排出口２５まで接続されている圧縮気体流路２３に沿って移動しつつ２段階に圧縮されうる。

前記モータ３０は、回転力を発生させる電気モータであって、前記第１及び第２羽根車２１、２２に高速回転力を供給するための装置である。このモータ３０は、回転軸３１、ステータ３２、ロータ３３、及び軸受３４を含む。

前記回転軸３１は、前記第１中心軸Ｃ１に沿って延びた棒部材であって、前端部が、前記第１羽根車２１と相対回転不能に結合されており、後端部は、前記第２羽根車２２と相対回転不能に結合されている。

前記ステータ３２は、界磁コイル（ｆｉｅｌｄｃｏｉｌ）が巻き取られる固定子（ｓｔａｔｏｒ）であって、前記モータ収容空間１３に固定された状態で装着される。

前記ロータ３３は、永久磁石を含む回転子（ｒｏｔｏｒ）であって、前記回転軸３１の中間部に結合されている。

前記軸受３４は、高速回転によって発生する摩擦力を減少させるために、前記回転軸３１を回転自在に支持する空気軸受であって、前記回転軸３１の前端部と後端部にそれぞれ設けられている。

前記ステータ３２と前記ロータ３３との間に、前記回転軸３１と前記ステータ３２の間に、前記回転軸３１と前記軸受３４との間に、それぞれ所定の間隔が存在する。

前記インタクーラーは、前記第１羽根車２１によって加熱された空気を冷却するための装置であって、空冷気路４１とガイド部材４２とを含む。

前記空冷気路４１は、前記第１羽根車２１と前記第２羽根車２２との間に位置する気路であって、圧縮対象である空気が流れる気路である。本実施形態では、前記中間気路２３ｂの少なくとも一部が、前記空冷気路４１として機能する。

前記空冷気路４１は、気密に前記ハウジング１０を貫通した状態で前記ハウジング１０の内部に隠されている。

前記空冷気路４１は、図７に図示されたように、前記第１中心軸Ｃ１を回転中心とするコイル型ないし螺旋状に形成されている。

前記空冷気路４１は、図３に図示されたように、前記内側ハウジング１１の外周面と、前記外側ハウジング１２の内周面と、後述する冷却ピン５２の表面によって形成される。

前記ガイド部材４２は、前記第１羽根車２１によって圧縮された空気の流体の流れ方向を案内するための部材であって、複数個設けられて、前記空冷気路４１の上流に設けられる。

前記ガイド部材４２は、前記ディフューザ２８を経た空気が、前記空冷気路４１に進入する前に、所定の方向に流動するように案内するための部材である。

前記ガイド部材４２は、前記第１中心軸Ｃ１に対して所定の角度を有するように設けられる。

前記水冷ユニット５０は、前記ハウジング１０を、冷却用液体を使用して冷却するための装置であって、冷却水路５１、冷却ピン５２、冷却用液体流入口５３と、冷却用液体流出口５４を備える。ここで、前記冷却用液体としては、水が使用される。

前記冷却水路５１は、冷却用液体を収容する通路であって、内部に収容された冷却用液体の継続的循環が可能なように形成されている。

前記冷却水路５１は、図１及び図３に図示されたように、前記内側ハウジング１１を貫通した状態で、前記内側ハウジング１１の内部に隠されており、単位水路５１ａ、後端水路５１ｂ、及び前端水路５１ｃを含む。

前記単位水路５１ａは、前記内側ハウジング１１を貫通した状態で前記内側ハウジング１１の内部に隠されている円形断面の水路であって、前記第１中心軸Ｃ１に沿って直線的に延びている。

前記単位水路５１ａは、図３に図示されたように、前記第１中心軸Ｃ１の円周方向に沿って互いに離隔された状態で複数個並べられている。

前記後端水路５１ｂは、前記単位水路５１ａの後端部を互いに接続する水路であって、図５に図示されたように、前記内側ハウジング１１の後端部を貫通した状態で前記内側ハウジング１１の内部に隠されるように形成されている。

前記前端水路５１ｃは、前記単位水路５１ａの前端部を互いに接続する水路であって、図４に図示されたように、前記内側ハウジング１１の前端部を貫通した状態で前記内側ハウジング１１の内部に隠されるように形成されている。

したがって、前記冷却水路５１は、図９に図示されたように、ジグザグ状に前記内側ハウジング１１の円周方向に沿って形成され、前記内側ハウジング１１の側壁全体を取り囲むように配置される。

前記冷却水路５１は、前記第１中心軸Ｃ１を中心に回転対称ないし軸対称に配置されることが望ましい。

前記冷却水路５１は、前記空冷気路４１と可能な限り近接するように配置されることが望ましい。

前記冷却水路５１は、前記第１中心軸Ｃ１にさらに近づけるように、前記空冷気路４１の内側に配置されている。

前記冷却ピン５２は、前記冷却水路５１に沿って流れる冷却用液体と、前記空冷気路４１に沿って流れる空気との間の熱交換効率を増加させるための冷却ピンである。

前記冷却ピン５２は、図１及び図３に図示されたように、前記内側ハウジング１１の外周面から前記内側ハウジング１１の半径方向に突出しており、前記第１中心軸Ｃ１に沿って延びている。

前記冷却ピン５２は、互いに離隔された状態で前記内側ハウジング１１の円周方向に沿って複数個並べられている。

前記冷却ピン５２の末端部は、前記外側ハウジング１２の内部表面と接触した状態を保持している。

前記冷却用液体流入口５３は、冷却用液体が外部から流入される入口であって、前記冷却水路５１の一端部と連通されており、前記後方ハウジング１４に設けられている。

前記冷却用液体流入口５３は、外部に設けられたポンプ（図示せず）と接続されているので、前記ポンプによって水を供給される。

前記冷却用液体流出口５４は、冷却用液体が外部に流出される出口であって、前記冷却水路５１の他端部と連通されており、前記後方ハウジング１４に設けられている。

前記冷却用液体流出口５４から排出された冷却用液体は、外部で冷却された後、再び前記冷却用液体流入口５３を介して流入され得る。

以下、上述した構成のターボ圧縮機１００が作動する方法の一例を説明する。

前記モータ３０の回転軸３１が回転されると、前記第１羽根車２１と前記第２羽根車２２とが同時に回転され、前記圧縮気体吸入口２４を介して流入した空気Ｇは、前記第１羽根車２１と、前記インタクーラーと、前記第２羽根車２２と、を順次に通過しながら、２段階に圧縮されて前記圧縮気体排出口２５を介して外部に排出される。

前記第１羽根車２１を経た空気は、前記ディフューザ２８を通過すると、速度が減少し、圧力が上昇し、前記ガイド部材４２を通過するとき、前記空冷気路４１に進入するのに適当な角度で流れの方向が変更される。

前記ガイド部材４２を経た空気は、前記空冷気路４１を通過しつつ急速に冷却される。この際、前記空冷気路４１は、前記冷却水路５１及び前記外側ハウジング１２と近接しているので、前記空冷気路４１を流れる空気は、前記冷却水路５１の内部にある冷却用液体によって冷却されると共に、前記外側ハウジング１２の外部にある大気によっても冷却される。

一方、前記冷却水路５１の内部に収容された冷却用液体は、前記冷却用液体流入口５３から流入した後、図９に図示されたように、ジグザグ状に前記内側ハウジング１１の円周方向に沿って流れる冷却用液体の流れ（Ｗ）を形成し、前記内側ハウジング１１及び前記外側ハウジング１２を全体として冷却させた後、前記冷却用液体流出口５４を介して排出される。

この際、前記空冷気路４１を流れる空気は、前記空冷気路４１に隣接した前記単位水路５１ａを介して流れる冷却用液体によって迅速に冷却される。特に、前記冷却ピン５２によって、前記単位水路５１ａを流れる冷却用液体と、前記空冷気路４１を流れる空気との間の熱交換効率は、非常に増加する。

前記構成のターボ圧縮機１００は、気体が吸い込まれる圧縮気体吸入口２４；前記圧縮気体吸入口２４を介して流入した気体を１次的に圧縮する第１羽根車２１；前記第１羽根車２１によって圧縮された前記気体を２次的に圧縮する第２羽根車２２；前記第２羽根車２２によって圧縮された前記気体が外部に排出される圧縮気体排出口２５；前記圧縮気体吸入口２４から前記圧縮気体排出口２５まで接続されている圧縮気体流路２３を備える圧縮ユニット；前記第１羽根車２１及び第２羽根車２２を回転させるために、一端部が前記第１羽根車２１と結合されており、他端部が前記第２羽根車２２と結合されており、第１中心軸Ｃ１に沿って延びている回転軸３１を備えるモータ３０；前記モータ３０を収容するモータ収容空間１３を備えたハウジング１０；及び前記第１羽根車２１と前記第２羽根車２２との間に位置する前記圧縮気体流路２３に設けられており、前記気体が通過する空冷気路４１を含むインタクーラー；を含み、前記空冷気路４１は、気密に前記ハウジング１０を貫通した状態で前記ハウジング１０の内部に隠されているので、前記インタクーラーと前記ハウジング１０との一体化により全体として製品サイズを減少させて、多様な用途として使用でき、外部衝撃による前記インタクーラーの損傷が回避されるという有利な効果を有する。

そして、前記ターボ圧縮機１００は、前記空冷気路４１が、前記第１中心軸Ｃ１を回転中心とする螺旋状に形成されているので、前記空冷気路４１の内部にある空気と前記ハウジング１０との接触面積が増加し、前記空冷気路４１の内部にある空気が迅速に冷却されるという有利な効果が得られる。

また、前記ターボ圧縮機１００は、前記空冷気路４１の上流には、前記第１羽根車２１によって圧縮された空気の流体流れの方向を案内するためのガイド部材４２が設けられているので、前記ディフューザ２８を経た空気が、前記空冷気路４１に進入するのに適当な角度で流れの方向が変更されるという有利な効果が得られる。

そして、前記ターボ圧縮機１００において、前記ハウジング１０は、前記モータ収容空間１３を備える内側ハウジング１１；及び前記内側ハウジング１１を取り囲む外側ハウジング１２；を備え、前記空冷気路４１は、前記内側ハウジング１１の外部表面と前記外側ハウジング１２の内部表面との間に設けられているので、前記冷却ピン５２及び前記空冷気路４１の形成が容易であるという有利な効果が得られる。

また、前記ターボ圧縮機１００は、前記ハウジング１０を冷却するための冷却用液体が循環可能に形成された冷却水路５１を含むので、前記モータ３０及び軸受３４などから発生した熱によって加熱された前記ハウジング１０を冷却できるという有利な効果が得られる。

そして、前記ターボ圧縮機１００は、前記冷却水路５１が、前記ハウジング１０を冷却するように、前記ハウジング１０を貫通する水路５１ａ、５１ｂ、５１ｃを含むので、別途の冷却パイプを使用する場合に比べて、冷却効率に優れ、漏液の可能性がほとんどないという有利な効果が得られる。

また、前記ターボ圧縮機１００は、前記冷却水路５１が、前記空冷気路４１の内部に収容された空気と熱交換可能に設けられているので、前記モータ３０と軸受３４などから発生した熱によって加熱された前記ハウジング１０を冷却すると共に、前記空冷気路４１の内部を流れる空気も冷却できるという有利な効果が得られる。

そして、前記ターボ圧縮機１００は、前記空冷気路４１が、前記第１中心軸Ｃ１の半径方向に前記冷却水路５１の外側に配置されているので、前記空冷気路４１の内部を流れる空気が、前記冷却水路５１の内部にある冷却用液体によって水冷方式で冷却されると共に、前記外側ハウジング１２の外部にある大気によって空冷方式で冷却されるという有利な効果が得られる。

また、前記ターボ圧縮機１００は、前記冷却水路５１と前記空冷気路４１との間には、熱交換効率を増加させうる冷却ピン５２が設けられているので、前記空冷気路４１の内部を流れる空気と、前記冷却水路５１の内部を流れる冷却用液体との間の熱交換効率が増加するという有利な効果が得られる。

そして、前記ターボ圧縮機１００は、前記冷却水路５１が、前記第１中心軸Ｃ１に沿って延びており、前記第１中心軸Ｃ１の円周方向に沿って互いに離隔された状態で並べられている複数個の単位水路５１ａ；前記単位水路５１ａの後端部を互いに接続する複数個の後端水路５１ｂ；及び前記単位水路５１ａの前端部を互いに接続する複数個の前端水路５１ｃ；を含むことにより、ジグザグ状に形成されるので、前記冷却水路５１の内部にある冷却用液体と前記内側ハウジング１１との接触面積を最大限増加させ、前記内側ハウジング１１の全体にわたって均一に冷却用液体が流れるという有利な効果が得られる。

本実施形態では、前記冷却ピン５２が前記内側ハウジング１１の外周面に一体に形成されているが、前記冷却ピン５２が別途の部材として加工された後、圧入などの方法で結合されてもよいことは理解されよう。

本実施形態では、前記空冷気路４１が、図７に図示されたように、前記第１中心軸Ｃ１を回転中心とするコイル型ないし螺旋状に形成されているが、前記第１中心軸Ｃ１に沿って直線的に形成されてもよいことは理解されよう。

本実施形態では、前記軸受３４が空気軸受に設けられているが、他の種類の軸受が使用されてもよいことは理解されよう。

本実施形態では、気密のための別途のシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）手段が説明されていないが、多様な種類のシーリング手段が使用されてもよいことは理解されよう。

以上、本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の内容に限定されるものではなく、当該技術分野の通常の知識を有する者によって修正または変更された均等の構成が、本発明の技術思想の範囲を逸脱するものではないことは明白である。

Claims

空気などの気体を圧縮して外部に供給するターボ圧縮機であって、
前記気体が吸い込まれる圧縮気体吸入口；前記圧縮気体吸入口を介して流入した気体を１次的に圧縮する第１羽根車；前記第１羽根車によって圧縮された前記気体を２次的に圧縮する第２羽根車；前記第２羽根車によって圧縮された前記気体を外部に排出する圧縮気体排出口；及び前記圧縮気体吸入口から前記圧縮気体排出口まで接続されている圧縮気体流路；を備える圧縮ユニットと、
前記第１羽根車及び第２羽根車を回転させるために、一端部が前記第１羽根車と結合されており、他端部が前記第２羽根車と結合されており、第１中心軸に沿って延びている回転軸を備えるモータと、
前記モータを収容するモータ収容空間を含むハウジングと、
前記第１羽根車と前記第２羽根車との間に位置する前記圧縮気体流路に設けられ、前記気体が通過する空冷気路を含むインタクーラーと、を含み、
前記空冷気路は、前記ハウジングを貫通した状態で前記ハウジングの内部に隠されていることを特徴とするターボ圧縮機。
前記空冷気路は、前記第１中心軸を回転中心とする螺旋状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機。
前記空冷気路の上流には、前記第１羽根車によって圧縮された気体の流体流れ方向を案内するためのガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機。
前記ハウジングは、前記モータ収容空間を備える内側ハウジングと、前記内側ハウジングを取り囲む外側ハウジングと、を備え、
前記空冷気路は、前記内側ハウジングの外部表面と前記外側ハウジングの内部表面との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機。
前記ハウジングを冷却するための冷却用液体が循環可能に形成された冷却水路を含むことを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機。
前記冷却水路は、前記ハウジングを冷却するように、前記ハウジングを貫通する水路を含むことを特徴とする請求項５に記載のターボ圧縮機。
前記冷却水路は、前記空冷気路の内部に収容された前記気体と熱交換可能に設けられることを特徴とする請求項５に記載のターボ圧縮機。
前記空冷気路は、前記第１中心軸の半径方向に前記冷却水路の外側に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のターボ圧縮機。
前記冷却水路と前記空冷気路との間には、熱交換効率を増加させる冷却ピンが設けられていることを特徴とする請求項７に記載のターボ圧縮機。
前記冷却水路は、
前記第１中心軸に沿って延びており、前記第１中心軸の円周方向に沿って互いに離隔された状態で並べられている複数個の単位水路と、前記単位水路の後端部を互いに接続する複数個の後端水路と、前記単位水路の前端部を互いに接続する複数個の前端水路と、を含むことにより、ジグザグ状に形成されることを特徴とする請求項５に記載のターボ圧縮機。