JP6158069B2 - air compressor - Google Patents
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Description
本発明は、空気圧縮機に係り、圧縮機パッケージ内部の冷却を行う空気圧縮機に関する。 The present invention relates to an air compressor, and more particularly to an air compressor that cools the inside of a compressor package.
従来から、低騒音化等を目的として、空気圧縮機を構成する種々の機器全体をパネル等で箱型に覆うパッケージ構成が知られている。パッケージ構成は防音性等に優れるものの圧縮機本体などの種々の発熱体によって、パッケージ内部の温度が上昇する傾向にある。特許文献1は、冷却用ターボファンをパッケージ内部上方付近に設け、パッケージ下部の冷却風取入口から吸気し、パッケージ上面の冷却風排出口から排気して強制空冷を行う空気圧縮機を開示する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a package configuration in which various devices constituting an air compressor are covered with a panel or the like in a box shape for the purpose of reducing noise or the like is known. Although the package configuration is excellent in soundproofing and the like, the temperature inside the package tends to increase due to various heating elements such as a compressor body.
パッケージ内に導入される冷却風は、パッケージ内に配置される圧縮機本体、電動機、電気・電子部品等の発熱体を冷却する。空冷式圧縮機の場合には、これらの発熱体に加えて高温の圧縮空気や潤滑油の冷却も冷却風によって行われる。他方、水冷式圧縮機の場合には圧縮空気や潤滑油の冷却は冷却水によって行われるが、電動機や電気・電子部品の冷却は、やはり、パッケージ開口部からの冷却風によって行われる。よって、水冷式圧縮機であっても冷却風導入のために冷却ファンを設ける構成が一般的である。 Cooling air introduced into the package cools heating elements such as a compressor body, an electric motor, and electric / electronic components arranged in the package. In the case of an air-cooled compressor, cooling of hot compressed air and lubricating oil is performed by cooling air in addition to these heating elements. On the other hand, in the case of a water-cooled compressor, cooling of compressed air and lubricating oil is performed by cooling water, but cooling of an electric motor and electric / electronic parts is also performed by cooling air from a package opening. Therefore, even if it is a water cooling type compressor, the structure which provides a cooling fan for cooling air introduction is common.
ところで、冷却風は、発熱体等を冷却するごとに熱を受け取り、下流側になればなるほど温度が上昇するため十分な放熱(冷却)がしにくいという問題がある。特に、圧縮機の小型化を図る場合には、構成機器・部品の配置の制約もあり、十分な放熱(冷却)が困難となる。かかる問題に対して、冷却ファンの大型化や高出力化を行えば、コストの低減や圧縮機サイズの小型化が困難になる。 By the way, the cooling air receives heat every time the heating element or the like is cooled, and there is a problem that sufficient heat radiation (cooling) is difficult because the temperature rises as it becomes downstream. In particular, when downsizing the compressor, there is a restriction on the arrangement of components and parts, and it is difficult to sufficiently dissipate (cool) heat. In response to such a problem, if the cooling fan is increased in size and output, it is difficult to reduce the cost and the size of the compressor.
上記課題を解決するために、例えば、特許請求の範囲に記載の発明を適用する。即ちパッケージ型筺体を有する空気圧縮機であって、パッケージ型筺体内に、圧縮機本体と、圧縮機本体を駆動する電動機と、前記圧縮機本体から吐き出された圧縮空気を冷却するエアクーラと、前記エアクーラの冷媒が流通する冷媒配管と、制御基盤とを少なくとも備え、前記パッケージ型筺体内もしくは筺体外面近傍に、外部と前記パッケージ型筺体内部の冷却風の流通を行う冷却ファンを備え、前記パッケージ筺体は、前記冷却風を外部から取り入れる吸気口と、外部に排気する排気口とを有し、前記吸気口から取り入れる冷却風の流れの上流側に前記冷媒配管を配設し、該冷媒配管の近傍且つ前記冷却風の流れの下流側に、前記制御基盤を配設するものである。 In order to solve the above problems, for example, the invention described in the claims is applied. That is, an air compressor having a package type housing, wherein the package type housing includes a compressor body, an electric motor that drives the compressor body, an air cooler that cools the compressed air discharged from the compressor body, and A cooling fan that circulates the cooling air inside and outside the package housing in the package housing or near the outer surface of the package housing, and includes at least a refrigerant pipe through which a refrigerant of the air cooler circulates and a control board; Has an intake port for taking in the cooling air from the outside and an exhaust port for exhausting it to the outside, and the refrigerant pipe is arranged on the upstream side of the flow of the cooling air taken in from the intake port, and in the vicinity of the refrigerant pipe And the said control board | substrate is arrange | positioned in the downstream of the flow of the said cooling air.
また例えば、他の適用発明として、パッケージ型筺体を有する空気圧縮機であって、パッケージ型筺体内に、圧縮機本体と、圧縮機本体を駆動する電動機と、前記圧縮機本体に供給されるオイルを冷却するオイルクーラと、前記オイルクーラの冷媒が流通する冷媒配管と、制御基盤とを少なくとも備え、前記パッケージ型筺体内もしくは筺体外面近傍に、外部と前記パッケージ型筺体内部の冷却風の流通を行う冷却ファンを備え、前記パッケージ筺体は、前記冷却風を外部から取り入れる吸気口と、外部に排気する排気口とを有し、前記吸気口から取り入れる冷却風の流れの上流側に前記冷媒配管が配設され、該冷媒配管の近傍且つ前記冷却風の流れの下流側に、前記制御基盤が配設されるものであってもよい。 Further, for example, as another application invention, an air compressor having a package type housing, wherein the package main body includes a compressor main body, an electric motor for driving the compressor main body, and oil supplied to the compressor main body. An oil cooler that cools the refrigerant, a refrigerant pipe through which the refrigerant of the oil cooler circulates, and a control board, and the cooling air flow between the outside and the inside of the package type enclosure is provided near the outer surface of the package type enclosure or the enclosure. The package housing has an intake port for taking in the cooling air from the outside and an exhaust port for exhausting the outside to the outside, and the refrigerant pipe is located upstream of the flow of the cooling air taken in from the intake port. The control board may be arranged near the refrigerant pipe and downstream of the cooling air flow.
本発明の一側面によれば、パッケージ内に導入される冷却風を冷却し、他の部品や機器の冷却に使用することで、圧縮機の冷却性能が向上し、コンパクト化や低騒音化も促進するという効果がある。 According to one aspect of the present invention, the cooling air introduced into the package is cooled and used for cooling other components and equipment, so that the cooling performance of the compressor is improved, and compactness and noise reduction are also achieved. It has the effect of promoting.
以下、図面を用いて、本発明を適用した一実施の形態であるパッケージ型圧縮機として、水冷式のパッケージ型オイルフリースクリュー圧縮機を例に挙げて説明する。
ここで、パッケージ型の圧縮機とは、例えば、図4に示すように、圧縮機外周のほぼ全域を金属等のパネルで覆う構成の筺体を有するものである。パッケージ筺体は、設置個所に応じて種々の分割パネルの組合せで構成される。防音効果等を狙うことから、各パネル間は比較的機密性が高く接合されるが、整備性を考慮し一部が容易に取り外し可能な構成となっている。
Hereinafter, as a package type compressor which is an embodiment to which the present invention is applied, a water-cooled package type oil-free screw compressor will be described as an example with reference to the drawings.
Here, for example, as shown in FIG. 4, the package-type compressor has a casing configured to cover almost the entire outer periphery of the compressor with a panel of metal or the like. The package housing is composed of a combination of various divided panels depending on the installation location. The panels are joined to each other with relatively high confidentiality in order to achieve a soundproofing effect and the like, but a part of the panels can be easily removed in consideration of maintainability.
図1に、パッケージ型圧縮機である水冷式のオイルフリースクリュー圧縮機30の概要構成を示す。オイルフリースクリュー圧縮機30は圧縮機本体1を有する。圧縮機本体1は、図示しない雄ロータ及び雌ロータの一対対のスクリュロータを備える。なお、本発明はかかるロータに限定するものではなく、スクロール式、レシプロ式、クロー式やシングル又はトリプルクリュ式等種々の形式のロータを適用可能である。
雄ロータの軸端部には、ピニオンギヤ3が嵌合され、ピニオンギヤ3は、ギヤケーシング2内の中間軸の一方に嵌合されたブルギヤ4と噛合する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a water-cooled oil-
A
中間軸の他方には、プーリ5が取り付けられており、このプーリ5には、駆動力の伝達体としてベルト7が装架されている。ベルト7は、電動機8の軸端に取り付けたプーリ6にも装架されており、電動機8の動力が圧縮機本体1に伝達される。なお、駆動機構の他の構成としては、プーリ及びベルト組合せ以外にギア及びチェーンであってもよいし、ロータ軸と電機機8の出力軸を直結する構成であってもよい。本実施形態では、プーリとベルトの構成例を適用する。
A pulley 5 is attached to the other of the intermediate shafts, and a
圧縮機本体1の吸込み側には、この圧縮機本体1に吸込まれる空気量を調整する吸込絞り弁10が配設されている。空気は、吸込みフィルター9によって異物が除去され、吸込み絞り弁10を通過して圧縮機本体1に吸気され、所定の圧力まで圧縮されて圧縮機本体出口より吐き出される。圧縮機本体1から吐き出された圧縮空気は、この下流に設けた水冷式のプレクーラ11によって冷却をされた後、逆止弁12を経由して、水冷式のアフタークーラ13に導かれる。アフタークーラ13で冷却された圧縮空気は、圧縮空気出口より吐き出される。ここで、アフタークーラ13内の空気通路はU字管で構成されており、その出入口は一体型のクーラヘッダ14で構成されている。
A
一般に、オイルフリースクリュー圧縮機では、給油式等の圧縮機と異なり、作動ガスである空気を圧縮する過程においては冷却するものがないので、圧縮熱により圧縮機本体が特に発熱する。また、圧縮した後の圧縮ガスは高温であるから、これを需要元が使用するには適さない場合もある。このため、オイルフリー圧縮機30には、冷却水が圧縮機の各部に供給されるようになっている。この冷却水の経路は以下の通りである。
Generally, in an oil-free screw compressor, unlike a refueling type compressor, there is nothing to cool in the process of compressing air, which is a working gas, and therefore the compressor main body generates heat particularly by heat of compression. Moreover, since the compressed gas after compression is high temperature, it may not be suitable for a demand source to use. For this reason, the oil-
大気中や図示しない冷却塔等で冷却された冷却水は、冷却水入口で、アフタークーラ13、プレクーラ11、圧縮機本体1を冷却する経路と、オイルクーラ15を冷却する経路に分岐している。アフタークーラ13、プレクーラ11、圧縮機本体1を冷却する側の経路は、先ずアフタークーラ13、プレクーラ11の順に導かれ、圧縮機本体1の吐き出し空気を冷却し、圧縮機本体1のケーシングに設けた冷却ジャケットに導かれ、圧縮機本体を冷却する。一方、オイルクーラ15を冷却する側の経路は、オイルクーラ15に導かれ、潤滑油を冷却し、アフタークーラ13、プレクーラ11、圧縮機本体1を冷却する側の経路と合流して外部に戻されるようになっている。
Cooling water cooled in the atmosphere or in a cooling tower (not shown) branches at the cooling water inlet into a path for cooling the
なお、オイルクーラ11で冷却された潤滑油は、圧縮機本体1の軸受部(不図示)、タイミングギヤ部、ピニオンギヤ3、さらに、ギヤケーシング2内の中間軸の軸受部や中間軸に嵌合されたブルギヤ4を潤滑した後、ギヤケーシング2の下部に設けられた油溜りに貯留される。その後、潤滑油は、オイルポンプ(不図示)でオイルクーラ11に導かれて冷却され、この潤滑経路を循環するようになっている。
The lubricating oil cooled by the
次に、本実施形態の特徴の一つである冷却風による機器の冷却について説明する。オイルフリースクリュー圧縮機30には、圧縮機本体1の他に電動機8や電気・電子品を収納する制御盤16などの発熱体があり、これらの冷却は、パッケージ開口部から取り入れられる冷却風によって行われる。なお、冷却風は図4に示す冷却風吸気口21より取り込まれ、冷却風排気口22より吐き出される構成となっている。この冷却風の経路は以下の通りである。
Next, the cooling of equipment by cooling air, which is one of the features of this embodiment, will be described. In addition to the
電動機8には、後方に自冷却ファン25が設けられており、パッケージ外部から取り入れられた冷却風及び自冷却ファン25による冷却風によって電動機8が冷却される。その後、冷却風は、電動機8の出力軸に取り付けられたプーリ6を通過し、制御盤16方向に流通する。
図2に示すように、制御盤16はパッケージ内の側面最外周付近に配置され、そのパッケージ内部方向近傍には、冷却風誘導ダクト18が配置される。制御盤16方向に流通した冷却風は、冷却風誘導ダクト18に導かれるようになっている。
The
As shown in FIG. 2, the
冷却風誘導ダクト18の内部には、オイルクーラ15で潤滑油を冷却するための冷却水の経路であるオイルクーラ冷却水入口配管19とオイルクーラ冷却水出口配管20が配設されており、これらは電動機8を冷却することによって温度上昇した冷却風を冷却するために利用される。即ち冷却風誘導ダクト18内で、オイルクーラ冷却水入口配管19とオイルクーラ冷却水出口配管20により冷却された冷却風は、制御盤16に導かれるようになっている。制御盤16を冷却後、冷却風は、パッケージ内の上部(あるいはパケージ外上面でもよい)に冷却風の排気のために設けた冷却ファン17により外部に放出される。なお、電動機8の軸端部に取り付けたプーリ6は、外周にベルト7が取り付くが、内部が羽根の形状に構成しており、これによって冷却風を増風するようになっている。
An oil cooler cooling
以上のように、オイルフリー圧縮機30によれば、オイルクーラ15を冷却する目的で配設されたオイルクーラ冷却水入口配管19とオイルクーラ冷却水出口配管20などの低温部分を冷却風の冷却に利用し、さらに、プーリ6で冷却風を増風する構造とすることで、冷却風の風量が少なくても電気部品等の冷却性能を向上させることができる。かかる圧縮機の冷却性能向上は、冷却ファンの小型化や省略を促進可し、パッケージ内における各部品や装置のレイアウトの自由度向上に資することとなり、圧縮機全体の一層のコンパクト化も可能とする。さらに、冷却風の取り込み又は吐き出しの開口部を小さくすることも可能となり、一層の低騒音化を図ることもできる。
As described above, according to the oil-
また、本実施形態では、冷却水入口配管19と冷却水出口配管20の両方を、制御基盤16への冷却風の上流近傍に配設する構成としたが、冷却水入口配管19のみを上流近傍に配設する構成としてもよい。冷却水入口配管19を流通する冷媒(冷却水)は、外気や冷却搭で十分に温度が下げられているため、配管19も十分に低温を確保できるが、オイルや圧縮空気と熱交換を行った後の冷媒(冷却水)は、その分温度が上昇する。したがって、冷却風誘導ダクト18に案内された冷却風よりも、冷却水出口配管20の温度が、例えば同等以上である場合には、冷却水入口配管19のみを制御基盤16の上流近傍に設ける構成としてもよい。
In the present embodiment, both the cooling
なお、本実施形態では、オイルフリースクリュー圧縮機30を例として説明したが、空冷式オイルフリースクリュー圧縮機の場合は、冷却水配管の代わりに、圧縮空気を除湿するためドライヤの配管や圧縮機本体の冷却に用いるクーラントの配管等といった比較的低温の機構を利用することで、同様の効果をえることができる。また、油を圧縮作動室に注入する給油式の空気圧縮機であっても、ドライヤ配管等を利用することができるし、水を圧縮作動室に注入する水噴射式の空気圧縮機の場合も、当該水を冷却するための冷却装置への給水配管やドライヤ配管等を利用するようにすることもできる。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の構成が適用可能である。
In this embodiment, the oil-
1…圧縮機本体、2…ギヤケーシング、3…ピニオンギヤ、4…ブルギヤ、5、6…プーリ、7…ベルト、8…電動機、9…吸込みフィルター、10…吸込み絞り弁、11…プレクーラ、12…逆止弁、13…アフタークーラ、14…アフタークーラヘッダ、15…オイルクーラ、16…制御盤、17…冷却ファン、18…冷却風誘導ダクト、19…オイルクーラ冷却水入口配管、20…オイルクーラ冷却水出口配管、21…冷却風吸気口、22…冷却風排気口、25、自冷却ファン、30…オイルフリー圧縮機
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記パッケージ型筺体内もしくは前記パッケージ型筺体外面近傍に、前記パッケージ型筺体外部と前記パッケージ型筺体内部の冷却風の流通を行う冷却ファンを備え、
前記パッケージ型筺体は、前記冷却風を外部から取り入れる吸気口と、外部に排気する排気口と、を有し、
前記吸気口から取り入れる冷却風の流れの上流側に前記冷媒配管が配設され、
該冷媒配管の近傍且つ前記冷却風の流れの下流側に前記制御基盤が配設され、
前記吸気口の下流側且つ前記冷媒配管の上流側に前記電動機が配設される空気圧縮機。 A package body, a compressor main body, an electric motor that drives the compressor main body, an air cooler that cools the compressed air discharged from the compressor main body, a refrigerant pipe through which a refrigerant of the air cooler flows, and a control board; Comprising at least
A cooling fan that circulates cooling air outside the package type housing and inside the package type housing in the package type housing or in the vicinity of the outer surface of the package type housing;
The package type housing has an intake port for taking in the cooling air from the outside, and an exhaust port for exhausting to the outside,
The refrigerant pipe is arranged on the upstream side of the flow of cooling air taken from the intake port,
The control board is disposed in the vicinity of the refrigerant pipe and downstream of the cooling air flow,
An air compressor in which the electric motor is disposed on the downstream side of the intake port and the upstream side of the refrigerant pipe.
前記吸気口から取り入れる冷却風を前記排気口側に案内するエアダクトを前記制御基板に隣接して備え、
前記冷媒配管はエアダクトの内部に配設される空気圧縮機。 The air compressor according to claim 1 ,
An air duct is provided adjacent to the control board to guide the cooling air taken in from the intake port to the exhaust port side,
The refrigerant pipe is an air compressor disposed inside an air duct.
前記パッケージ型筺体内もしくは前記パッケージ型筺体外面近傍に、前記パッケージ型筐体外部と前記パッケージ型筺体内部の冷却風の流通を行う冷却ファンを備え、
前記パッケージ型筺体は、前記冷却風を外部から取り入れる吸気口と、外部に排気する排気口とを有し、
前記吸気口から取り入れる冷却風の流れの上流側に前記冷媒配管が配設され、
該冷媒配管の近傍且つ前記冷却風の流れの下流側に前記制御基盤が配設され、
前記吸気口の下流側且つ前記冷媒配管の上流側に前記電動機が配設される空気圧縮機。 A package body, a compressor main body, an electric motor that drives the compressor main body, an oil cooler that cools oil supplied to the compressor main body, a refrigerant pipe through which refrigerant of the oil cooler flows, and a control base And at least
A cooling fan that circulates cooling air inside the package housing and inside the package housing in the package housing or near the outer surface of the package housing,
The package type housing has an intake port for taking in the cooling air from the outside, and an exhaust port for exhausting to the outside,
The refrigerant pipe is arranged on the upstream side of the flow of cooling air taken from the intake port,
The control board is disposed in the vicinity of the refrigerant pipe and downstream of the cooling air flow,
An air compressor in which the electric motor is disposed on the downstream side of the intake port and the upstream side of the refrigerant pipe.
前記吸気口から取り入れる冷却風を前記排気口側に案内するエアダクトを前記制御基板に隣接して備え、
前記冷媒配管がエアダクトの内部に配設される空気圧縮機。 The air compressor according to claim 3 ,
An air duct is provided adjacent to the control board to guide the cooling air taken in from the intake port to the exhaust port side,
An air compressor in which the refrigerant pipe is disposed inside an air duct.
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