JP4805100B2 - Air compressor cooling system - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮空気を作りだす空気圧縮機に関し、特に、空気の圧縮工程で発生する圧縮熱を効率良く冷却する空気圧縮機の冷却装置に関する。 The present invention relates to an air compressor that produces compressed air, and more particularly, to a cooling device for an air compressor that efficiently cools compression heat generated in an air compression process.
空気圧縮機の冷却装置は、空気圧縮機の後段にアフタークーラーを配置して、このアフタークーラーで圧縮熱を冷却することが行われてきた。 In an air compressor cooling device, an aftercooler is disposed downstream of the air compressor, and the aftercooler cools the heat of compression.
このアフタークーラーによる空気圧縮機の冷却装置においては、冷却水の顕熱のみによって圧縮熱を冷却するために、効率良く圧縮熱を冷却することができない問題、及び、熱交換した圧縮熱を有効に活用することができない問題があった。
解決しようとする課題は、冷却水による水冷却に換えて、冷却水の蒸発潜熱による、すなわち、熱容量の大きな気化冷却ができ、且つ、熱交換した圧縮熱を有効に活用することのできる空気圧縮機の冷却装置を提供することである。 The problem to be solved is air compression that uses evaporation heat of cooling water instead of cooling water with cooling water, that is, evaporative cooling with a large heat capacity and effective use of heat exchanged compression heat. It is to provide a cooling device for the machine.
本発明は、空気圧縮機で圧縮される空気の圧縮熱を冷却するものにおいて、圧縮空気を冷却する冷却室を形成し、当該冷却室をシェルとチューブで区画した区画室で形成して、当該区画室の外周に冷却流体溜部、及び、当該冷却流体溜部から区画室内へ冷却流体を噴射する冷却流体噴射口を複数個設け、当該冷却室に冷却流体を供給し、且つ、当該冷却室を吸引手段と接続して圧縮空気を冷却流体の蒸発潜熱によって気化冷却すると共に、この冷却室で気化した気化蒸気を蒸気圧縮機へ供給して、当該蒸気圧縮機で所定の圧力値まで昇圧するものである。 The present invention cools the compression heat of the air compressed by the air compressor, forms a cooling chamber for cooling the compressed air, forms the cooling chamber by a compartment partitioned by a shell and a tube, A cooling fluid reservoir and a plurality of cooling fluid injection ports for ejecting the cooling fluid from the cooling fluid reservoir into the compartment are provided on the outer periphery of the compartment, the cooling fluid is supplied to the cooling chamber, and the cooling chamber Is connected to the suction means to evaporate and cool the compressed air by the latent heat of vaporization of the cooling fluid, and the vaporized vapor vaporized in the cooling chamber is supplied to the vapor compressor, and the vapor compressor boosts the pressure to a predetermined pressure value. Is.
本発明の空気圧縮機の冷却装置は、圧縮空気を冷却流体の蒸発潜熱によって気化冷却することによって、大きな熱容量で効率良く圧縮熱を冷却することができる。また、本発明の空気圧縮機の冷却装置は、気化した蒸気を蒸気圧縮機で所定の圧力まで昇圧することができ、空気の圧縮熱を蒸気として有効に活用することができる。 The cooling device for an air compressor according to the present invention can efficiently cool the compression heat with a large heat capacity by evaporating and cooling the compressed air by the latent heat of vaporization of the cooling fluid. The cooling device for an air compressor according to the present invention can increase the vaporized vapor to a predetermined pressure with the vapor compressor, and can effectively use the compression heat of the air as the vapor.
本発明は、圧縮熱を冷却する冷却室を吸引手段と接続するものであるが、この吸引手段としては、例えば、水封式真空ポンプやエゼクタと循環ポンプを組み合わせたエゼクタ式真空ポンプ等従来周知のものを用いることができる。また、蒸気圧縮機としてはスクリュー式圧縮機等従来周知のものを使用することができる。 In the present invention, a cooling chamber for cooling the compression heat is connected to a suction means. As this suction means, for example, a water-sealed vacuum pump or an ejector-type vacuum pump in which an ejector and a circulation pump are combined is well known. Can be used. As the vapor compressor, a conventionally known one such as a screw compressor can be used.
本実施例においては、冷却室として中空円筒状のシェル1と、パイプをU字状に曲げたチューブ2で形成した区画室3を用いた例を示す。チューブ2の入口部4に、空気圧縮機21での圧縮熱により高温状態となった圧縮空気を供給する高温圧縮空気供給管5を接続し、一方、チューブ2の出口部6から冷却された圧縮空気を所定箇所へ流下させる低温圧縮空気排出管7を接続する。
In this embodiment, an example is shown in which a
区画室3の外周、すなわち、円筒状のシェル1のほぼ全周にわたり冷却流体溜部8を形成する。この冷却流体溜部8の上下に、後述する吸引手段としての組み合わせ真空ポンプ9の循環路10を分岐した冷却流体供給管11,12を接続する。
A cooling fluid reservoir 8 is formed over the outer periphery of the
冷却流体溜部8とシェル1の境界部分に図示はしていないが複数の冷却流体噴射ノズルを設けることにより、冷却流体溜部8内の冷却流体の一部が、この複数の噴射ノズルから区画室3内の全体へ噴射されるものである。
Although not illustrated in the boundary portion between the cooling fluid reservoir 8 and the
吸引手段としての組み合わせ真空ポンプ9を、エゼクタ13とタンク14と循環ポンプ15をそれぞれ循環路10で接続して形成する。タンク14の上部には、タンク14内へ冷却流体、例えば、常温水を、補給するための冷却流体補給管16を接続する。また、循環路10の一部を分岐して、余剰流体排出管17を接続する。
A
組み合わせ真空ポンプ9のエゼクタ13の吸引室18を、連通管19,20によって区画室3内と連通する。連通管19は区画室3のほぼ中央部分と連通し、一方、連通管20は区画室3の下端部分と連通する。
The suction chamber 18 of the ejector 13 of the
区画室3の右側上部に、区画室3内で蒸発気化した気化蒸気を蒸気圧縮機22へ供給する気化蒸気供給管23を接続する。気化蒸気供給管23には、蒸気圧縮機22へ供給する気化蒸気が不足した場合に供給蒸気を補給する蒸気補給管24を接続する。
A vaporized
高温圧縮空気供給管5からチューブ2内へ供給される圧縮空気を冷却する場合は、冷却流体溜部8内を冷却流体で満たすと同時に、複数の図示しない冷却流体噴射ノズルから冷却流体を区画室3内のチューブ2の外表面の全体へ均一に噴射する。
When cooling the compressed air supplied from the high-temperature compressed
一方、組み合わせ真空ポンプ9の循環ポンプ15を駆動して、エゼクタ13の吸引室18で発生する吸引力でもって、連通管19,20を介して区画室3内を所定の圧力状態、例えば、大気圧以下の真空状態、とすることにより、チューブ2の外表面へ噴射される冷却流体がチューブ2内の圧縮空気の熱を奪って蒸発気化することにより、その蒸発潜熱によって圧縮空気を気化冷却することができる。
On the other hand, the
区画室3で圧縮空気の熱を奪って蒸発した気化蒸気は、気化蒸気供給管23から蒸気圧縮機22へ送られて、所定の圧力と温度まで上昇された後、別途の蒸気使用箇所へと供給される。このように、空気の圧縮熱を蒸気として再利用することによって、従来の温水だけの利用にとどまらず、再利用できる用途を拡大することができる。
The vaporized vapor that has evaporated the heat of the compressed air in the
区画室3で圧縮空気を冷却した冷却流体の気化蒸気の一部、及び、気化しきれなかった冷却流体は、連通管19,20を通ってエゼクタ13に吸引されタンク14に至る。
Part of the vaporized vapor of the cooling fluid that has cooled the compressed air in the
エゼクタ13で発生することのできる吸引力は、エゼクタ13を流下する流体の温度によって決まるために、冷却流体補給管16から適宜所定温度の冷却流体をタンク14へ補給することによって、エゼクタ13を流下する流体温度を調節して、エゼクタ13の吸引力をコントロールすることができる。 Since the suction force that can be generated in the ejector 13 is determined by the temperature of the fluid flowing down the ejector 13, the cooling fluid at a predetermined temperature is appropriately supplied from the cooling fluid supply pipe 16 to the tank 14 to flow down the ejector 13. The suction force of the ejector 13 can be controlled by adjusting the fluid temperature.
1 シェル
2 チューブ
3 区画室
5 高温圧縮空気供給管
7 低温圧縮空気排出管
8 冷却流体溜部
9 組み合わせ真空ポンプ
10 循環路
11,12 冷却流体供給管
13 エゼクタ
14 タンク
15 循環ポンプ
18 吸引室
19,20 連通管
21 空気圧縮機
22 蒸気圧縮機
23 気化蒸気供給管
DESCRIPTION OF
Claims (1)
For cooling the compression heat of the air compressed by the air compressor, a cooling chamber for cooling the compressed air is formed, the cooling chamber is formed by a partition chamber partitioned by a shell and a tube, and the outer periphery of the partition chamber A cooling fluid reservoir, and a plurality of cooling fluid ejection ports for ejecting the cooling fluid from the cooling fluid reservoir to the compartment, supply the cooling fluid to the cooling chamber, and the cooling chamber as suction means Connected to evaporate and cool the compressed air by the latent heat of vaporization of the cooling fluid, and supply vaporized vapor vaporized in the cooling chamber to the vapor compressor and increase the pressure to a predetermined pressure value by the vapor compressor Air compressor cooling system.
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