JP2651837B2 - オイルフリースクリュ圧縮機の冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はオイルフリースクリュ圧縮機の冷却装置に係
わり、特には空冷式多段圧縮式スクリュ圧縮機における
吐出空気の冷却装置に関する。

（従来の技術） オイルフリースクリュ圧縮機は、第３図に示すように
シリンダケーシング50内にウオータジャケット51を設
け、該ジャケット内に外部から冷却水を導入し作用空間
52を形成するシリンダの外壁53を冷却し、前記作用空間
内及びシリンダケーシング各部位の過熱を防止するよう
になっている。

第４図は、従来一般に用いられる２段圧縮式オイルフ
リースクリュ圧縮機における冷却水の循環系統を示して
おり、図示せざる工業用水の配管系統よりウォータポン
プ54によりインタークーラ55内に圧送された水は、低圧
段圧縮機56から吐出された高温の圧縮空気を冷却後、該
圧縮機内のウオータジャケット57,及び高圧段圧縮機58
のウオータジャケット59の双方を通過後アフタークーラ
60に導入し、高圧段圧縮機58から吐出された高温の圧縮
空気を冷却し外部に排出されるか、又は図示せざる冷却
塔（クーリングタワー等）を経て再びインタークーラ55
内に導入される。

以上のように、その水循環系統はオープンサイクルと
なっている。

（発明が解決しようとする課題） 従来の多段式オイルフリースクリュ圧縮機の冷却水循
環系統は、以上のようにオープンサイクルにより成るも
のであるため以下の問題点がある。

（１）各段圧縮機内及び吐出空気の冷却は外部から導入
した工業用水等の冷却水により成されるものである為、
当該圧縮機装置の設置に際し、水供給設備が不可欠であ
る。

（２）また、各段圧縮機から吐出される圧縮空気は約17
0℃〜220℃と高温であるため、供給冷却水の不足又は水
垢等の堆積によって冷却水循環系統中の各冷却器の冷却
能力の低下が生じた場合には、前段圧縮機の吐出空気温
度の上昇によりその次段圧縮機の吸入空気温度が上昇し
該圧縮機の体積効率の低下を招く他、該圧縮機自体の吐
出空気温度もさらに上昇するため該圧縮機本体内の過熱
による各摺動部の焼付を招来する危険が大きい。

（３）水循環系統がオープンサイクルのため、ウオータ
ジャケット及び各冷却器内に水垢が堆積し冷却効率の低
下を招き易く、該循環系統内の定期的な清掃が必要であ
る。

（４）さらに、外部からの水配管は一般に定位置に固定
されている為、都合により圧縮機装置を移動する際は、
前記配管系統も同時に変更しなければならない。

（５）また、冬期における装置の停止時は、凍結防止の
為その都度水循環回路中の水抜きを行わなければならな
い。

したがって、本発明は以上の問題点を解消し、各段圧
縮機及び各冷却機器が最も効果的にその性能を発揮し得
る水循環系統と圧縮空気の冷却系統を形成し、小型でし
かも設置及び移動の容易な多段式オイルフリースクリュ
圧縮機とすることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 以下の目的を達成するために、本発明は、防音ケース
内に、シリンダケーシングにウオータジャケットを有す
る圧縮機を多段に収容し配置した多段式オイルフリース
クリュ圧縮機において、各段圧縮機の吐出配管中に水冷
式プレクーラと空冷式アフタークーラとを各々直列に配
管接続すると共に、低圧段圧縮機用および高圧段圧縮機
用各々のプレクーラとアフタークーラはそれぞれ隣接配
置されており、さらに前段圧縮機のウオータジャケット
通過後の冷却水を前記プレクーラを介して次段圧縮機の
ウオータジャケットに通過せしめ、その最終段圧縮機の
ウオータジャケット通過後の冷却水を該圧縮段のプレク
ーラへと通過せしめた後、空冷式ラジエータを介して初
段圧縮機のウオータジャケットに循環する閉サイクルに
より成る冷却水循環回路を形成したことを特徴とする。

（作 用） 低圧段圧縮機から吐出された高温の圧縮空気は、その
吐出管途中に配設のプレクーラにて前記低圧段圧縮機の
ウオータジャケット通過後の冷却水と熱交換し、一旦冷
却された後空冷式アフタークーラを通過する。

この場合、空冷式アフタークーラは熱交換効率の良い
アルミ製クーラとすることが好ましく、該クーラにて冷
却ファンから送風された大気と熱交換し大気温度近傍ま
で冷却された後、高圧段圧縮機に吸入され圧縮される。

そして、前記高圧段圧縮機から吐出された高温の圧縮
空気は前記同様に高圧段プレクーラ及びアフタークーラ
で段階的に冷却され消費側に供給される。

一方、前記プレクーラを通過した冷却水は、その後高
圧段圧縮機のウオータジャケット及びその吐出管路途中
のプレクーラ等で熱交換して昇温し、ウォータポンプに
より空冷式ラジエータに圧送され、大気と熱交換し冷却
後再度低圧段圧縮機のウオータジャケット内へ送られ循
環を繰り返す。

また、低圧段圧縮機および高圧段圧縮機用の各プレク
ーラおよびアフタークーラはそれぞれ互いに隣接して配
置されていることにより、各段圧縮機の圧縮空気通路を
形成する各吐出配管および各プレクーラの冷却水供給配
管も容易かつ簡素化できる他、前記各段のアフタークー
ラを冷却するクーリングファンも１台で済む。

さらに、前記アフタークーラはアルミ製とすることに
より熱交換器自体が小さくて済むから、該圧縮機および
その付属機器を収納する防音ケース自体もコンパクトと
なる。

（実施例） 以下、本発明実施例を２段圧縮式オイルフリースクリ
ュ圧縮機をもとに、第１図，第２図により説明する。

１は低圧段圧縮機で、その上方にはエアクリーナ２を
介して吸入管３が接続している。

また、その下方には吐出口４に連通する吐出配管５に
水冷式熱交換器により成るプレクーラ６と空冷式熱交換
器により成るアフタークーラ７が直列接続し、吐出配管
８を介して高圧段圧縮機９の吸入口10に接続する圧縮空
気通路が形成されると共に、高圧段圧縮機９の吐出口11
にも同様に、吐出配管12を介して水冷式のプレクーラ13
と空冷式アフタークーラ14を直列接続し、その出口側を
供給配管15を介して消費側に接続する圧縮空気通路が形
成されている。

なお、16は圧縮機の無負荷運転時動作用のパージ弁,1
7は逆止弁,18はドレーン分離器である。

他方、低圧段圧縮機１のウオータジャケット21には、
ウォータポンプ22からクーリングファン19によって熱交
換される空冷式ラジエータ23,水供給配管24を介して連
通する冷却水供給通路と、前記ウオータジャケットの出
口側から配管25,プレクーラ6,配管26を介して高圧段圧
縮機６のウオータジャケット27に連通し、そこからまた
配管28,プレクーラ13,配管29を介してウォータポンプ22
及び空冷式熱交換器により成るラジエータ23に連通する
冷却水回収通路が形成され、前記冷却水の供給通路と連
通して該冷却水の閉循環回路を形成している。

また、ラジエータ23及び各圧縮段中のアフタークーラ
7,14及びそのクーリングファン19は、第１図の系統図に
於ては各々別々に分離して記載してあるが、実機におい
ては第２図に示すように１台のクーリングファン19にて
前記各機器を冷却するようになっている。

即ち、防音ケース35内の低圧段圧縮機１及び高圧段圧
縮機９後方に低圧段圧縮機用プレクーラ６と高圧段圧縮
機用プレクーラ13を隣接して配置すると共に、低圧段圧
縮機用アフタークーラ７と高圧段圧縮機用アフタークー
ラ14も互いに隣接配置し、該２つのアフタークーラには
冷却風ガイド36を介して１台のクーリングファン19から
の冷却風を導入することによって冷却可能に構成してい
る。そして前記冷却風の後流側にはラジエータ23を併設
して配置している。

したがって、クーリングファン19からの冷却風は前記
アフタークーラ通過後ラジエータに導入され、熱交換後
外部に排出されると共に、前記クーリングファンの前流
側にあたる防音ケース内の換気も同時に行う。

また、各冷却機器を以上のように配置することにより
その設置スペースも小さく、しかも各配管長さも比較的
短かくでき圧縮機装置全体を小型にできる。

また、第１図図示のように各段アフタークーラ7,14は
何れも水冷式プレクーラの後流側の吐出配管中に配置さ
れているが、これは前記アフタークーラを熱交換効果の
大きいアルミ製クーラとする場合に特に好ましい為であ
る。

即ち、各段圧縮機から吐出される圧縮空気の温度は、
常温の雰囲気下で低圧段側で約170℃前後、高圧段側で
約220℃前後と高温である為、 これをそのまゝそれぞれのアフタークーラに通過させ
た場合その耐久性に問題が生じる。

それと共に、クーリングファン19によって送風される
大気温度も、少くも圧縮機のウオータジャケット通過後
の冷却水温度よりも低温である。

したがって、前記吐出空気をまず水冷式熱交換器であ
るプレクーラで熱交換し、一旦予冷した後に空冷式アフ
タークーラで冷却することによって効果的な冷却がなさ
れ、高圧段圧縮機の吸入温度も低くできる。

なお、本実施例においては２段圧縮式オイルフリース
クリュ圧縮機について説明したが、それ以外の多段圧縮
機に対しても適用するものであると共に、単段圧縮式オ
イルフリースクリュ圧縮機に対しても適用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は多段式オイルフリース
クリュ圧縮機の各段圧縮機の吐出配管中に設けた水冷式
プレクーラに、前段圧縮機のウオータジャケット通過後
の冷却水を通過せしめ、該圧縮機から吐出された圧縮空
気を一旦予冷した後、空冷式アフタークーラで冷却して
次段圧縮機に吸入させるようにしたので、アルミ製クー
ラの使用を可能とし、さらに前記次段圧縮機への吸入空
気温度も低くでき性能の向上が図れる。

また、前記プレクーラ通過後の冷却水は次段圧縮機の
ウォータジャケットに通過せしめるようにしたので、該
冷却水の効果的な流通によって、各段圧縮機本体及び吐
出空気を効率よく冷却できる。

さらに、前記冷却水循環系統は閉サイクルにより成る
循環回路となっているので、工業用水等の外部からの冷
却水配管を一切必要としないから、当該圧縮機装置の設
置及び移動も容易である他、冷却水循環系統中に不凍液
若しくは水の浄化剤等を注入しておけば、冬期の水抜き
作業も不要となると共に、水垢の堆積も防止でき、メン
テナンスフリーも拡大する。

また、各段圧縮機及び各冷却機器を防音ケース内に配
置するに際しても、各段圧縮機のプレクーラ及びアフタ
ークーラを各々隣接して配置した構造としたので各吐出
配管および各冷却水供給配管も容易かつ簡素化できる
他、前記各段圧縮機用のアフタークーラを冷却するクー
リングファンも１台で済む。

特に、空冷式アフタークーラは熱交換効率のよいアル
ミ製とすることができるのでそれ自体小さくて済み、各
機器を収納・配置するスペースも縮小でき装置全体をコ
ンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の空気及び冷却水の配管系統図，
第２図は各冷却機器の配置説明図，第３図は従来のオイ
ルフリースクリュ圧縮器の横断面図，第４図は従来の多
段圧縮式オイルフリースクリュ圧縮器の配管系統図であ
る。 １……低圧段圧縮機、６……プレクーラ（低圧段） ７……アフタークーラ（低圧段） ９……高圧段圧縮機 13……プレクーラ（高圧段） 14……アフタークーラ（高圧段） 19……クーリングファン 21……ウオータジャケット（低圧段） 23……ラジエータ 27……ウオータジャケット（高圧段） 35……防音ケース

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】防音ケース内に、シリンダケーシングにウ
   オータジャケットを有する圧縮機を多段に収容し配置し
   た多段式オイルフリースクリュ圧縮機において、各段圧
   縮機の吐出配管中に水冷式プレクーラと空冷式アフター
   クーラとを各々直列に配管接続すると共に、低圧段圧縮
   機用および高圧段圧縮機用各々のプレクーラとアフター
   クーラはそれぞれ隣接配置されており、さらに前段圧縮
   機のウオータジャケット通過後の冷却水を前記プレクー
   ラを介して次段圧縮機のウオータジャケットに通過せし
   め、その最終段圧縮機のウオータジャケット通過後の冷
   却水を該圧縮機のプレクーラへと通過せしめた後、空冷
   式ラジエータを介して初段圧縮機のウオータジャケット
   に循環する閉サイクルにより成る冷却水循環回路を形成
   したことを特徴とするオイルフリースクリュ圧縮機の冷
   却装置。