JP6675196B2 - パッケージ型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、パッケージ型圧縮機に関する。

圧縮機本体、冷却用のファン、および熱交換器等の構成要素を一つのパッケージ内に収容し、設置の自由度および利便性を向上させたパッケージ型圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。パッケージ型圧縮機の内部では、例えばファンに起因した騒音が発生する。パッケージは、このような内部の騒音を外部に漏出させないためにも有効であり、低騒音のパッケージ型圧縮機が望まれている。

特開２０１０−１２７２３４号公報

しかし、特許文献１に記載のパッケージ型圧縮機のように、排気ダクトの排気口から直視可能な位置に、ファンを設置すると、パッケージ外に騒音が漏出しやすい。また、特許文献１に記載のパッケージ型圧縮機では、ファンおよび熱交換器の配置の省スペース化について特段の工夫が見られず、小型化の余地がある。

本発明は、パッケージ型圧縮機の低騒音化と小型化を課題とする。

本発明は、空気を圧縮する圧縮機本体と、冷却ファンと、前記冷却ファンに取り付けられ、前記冷却ファンの吸込側と送出側である上方向とに開口したファンカバーと、前記ファンカバーの送出側開口の上方に設けられ、上下方向に延びた排気ダクトと、前記排気ダクト内に上下方向に対して傾斜して配置され、前記圧縮機本体で圧縮された空気と前記冷却ファンにより送出された空気とで熱交換する空冷式熱交換器とをパッケージ内に備える、パッケージ型圧縮機を提供する。

この構成によれば、ファンカバーにより冷却ファンの露出面積を制限して騒音の伝導方向を規定している。規定した方向において排気口までの間には空冷式熱交換器が配置されているため、騒音がパッケージ外に直接漏出せずパッケージ外への騒音を低減できる。具体的には、冷却ファンによる空気の送出方向は上方向に規定されており、送出先には上下方向（送出方向）に対して傾斜して配置された空冷式熱交換器が設けられている。そのため、冷却ファンにより上方向に送出された空気は空冷式熱交換器を通過する際にその流動方向が傾斜するように偏向され、排気口から騒音が直接漏出しない。換言すれば、排気口からパッケージ内を見た際に、冷却ファンが見えないように構成されている。また、排気ダクト内での上下方向に対する空冷式熱交換器の傾斜配置は、排気ダクト内の流路面積を低減し、全体を小型化することにも寄与する。

前記ファンカバーの吸込側開口は、水平方向に開口し、前記パッケージは、前記吸込側開口を通して前記冷却ファンが直視できない高さ位置に冷却空気を導入するための吸気口を備えていることが好ましい。

騒音が吸気口からパッケージ外に直接漏出せずパッケージ外への騒音を低減できる。ここでの水平方向とは、厳密な水平以外に冷却ファンがその機能を果たし得る程度にある程度傾斜した方向も含む。

前記排気ダクト内において、前記空冷式熱交換器の上側に、上下方向に設置された遮音板をさらに備えることが好ましい。

遮音板により、冷却ファンからの騒音がパッケージの外部に直接漏出することを抑制でき、パッケージ外への騒音を低減できる。また、遮音板が排気ダクト内の空気の流れに概略沿って上下方向に設置されていることで排気ダクト内の空気の流れを大きく阻害しない。

前記遮音板は、前記空冷式熱交換器の通気方向に対して交差するように設置されていることが好ましい。

冷却ファンからの騒音がパッケージ外に漏出するのを遮るように遮音板が空冷式熱交換器の通気方向に対して交差するように設置されているため、冷却ファンからの騒音がパッケージ外に直接漏出することを抑制でき、パッケージ外への騒音を低減できる。ここでの通気方向は、冷却ファンにより送出された空気が空冷式熱交換器を通過する方向を示す。

前記遮音板には、吸音材が貼り付けられていることが好ましい。

遮音板に吸音材を貼り付けていることで、遮音板で騒音のエネルギーを減衰でき、パッケージ外への騒音を一層低減できる。

前記空冷式熱交換器の下流側の排気ダクト内面には、吸音材が貼り付けられていることが好ましい。

排気ダクト内面に吸音材を貼り付けていることで、排気ダクト内面で騒音のエネルギーを減衰でき、パッケージ外への騒音を一層低減できる。

本発明によれば、パッケージ型圧縮機において、ファンカバーにより冷却ファンの騒音の伝導方向を規定し、排気口までの間に空冷式熱交換器が配置されているため、冷却ファンによる騒音がパッケージ外に直接漏出しない。そのため、パッケージ外への騒音を低減できる。また、排気ダクト内での上下方向に対する空冷式熱交換器の傾斜配置により、排気ダクト内の流路面積を低減し、全体を小型化できる。

本発明の実施形態に係るパッケージ型圧縮機の概略構成図。 図１の冷却ファンの斜視図。 図１のパッケージ型圧縮機の変形例を示す概略構成図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１を参照すると、本実施形態のパッケージ型圧縮機２は、箱型のパッケージ６を備える。パッケージ６内には、圧縮機本体８と、冷却ファンの一例であるターボファン４と、ターボファン４のファンカバー１０と、排気ダクト１２と、空冷式熱交換器１４とが設けられている。

パッケージ６は、鋼板のような金属製の板で形成され、吸気口６ａおよび排気口６ｂを有する。吸気口６ａには、図示しないフィルタが取り付けられており、ゴミ等の異物を除去した状態でパッケージ６内に空気は導入される。パッケージ６内は圧縮室６ｃと空冷室６ｄとに分かれている。圧縮室６ｃおよび空冷室６ｄは、直接空気が出入りしないように排気ダクト１２およびターボファン４のファンカバー１０によって仕切られている。

まず、圧縮室６ｃにおける構成を説明する。

圧縮機本体８は、本実施形態では２段型のスクリュ式である。圧縮機本体８は、パッケージ６内の圧縮室６ｃにおいて台座１６の上に配置されている。圧縮機本体８は、１段目圧縮機本体８ａと、２段目圧縮機本体８ｂと、ギアボックス８ｃと、圧縮機モータ８ｄとを備える。ギアボックス８ｃは台座１６に固定され、圧縮機モータ８ｄは支持部材８ｅを介して台座１６に固定されている。１段目圧縮機本体８ａおよび２段目圧縮機本体８ｂは、圧縮機モータ８ｄとギアボックス８ｃを介して機械的に接続されており、内部に雌雄一対のスクリュロータ（図示せず）をそれぞれ備える。１段目圧縮機本体８ａおよび２段目圧縮機本体８ｂは、圧縮機モータ８ｄによって上記のスクリュロータが回転駆動されることにより空気を圧縮する。圧縮の際に生じる圧縮熱により、圧縮後の空気の温度は高温となる。１段目圧縮機本体８ａの吐出口および２段目圧縮機本体８ｂの吸気口は図示しない配管で流体的に接続されている。２段目圧縮機本体８ｂの吐出口は、配管９を通じて空冷式熱交換器１４の入口ポート１４ａと流体的に接続されている。

さらに、圧縮室６ｃにおける空気の流れを説明する（図の破線矢印参照）。

空気（冷却空気）は、パッケージ６外から吸気口６ａを通じて圧縮機本体８によりパッケージ６内に導入される。導入された空気は、１段目圧縮機本体８ａに吸気されて圧縮された後、２段目圧縮機本体８ｂに送られ、さらに圧縮される。圧縮機本体８で圧縮された高圧かつ高温の空気は配管９を通じて空冷式熱交換器１４の入口ポート１４ａに供給される。空冷式熱交換器１４の入口ポート１４ａから導入された高圧かつ高温の空気は、空冷式熱交換器１４内で冷却されて出口ポート１４ｂからパッケージ６外へ吐出される。

次に、空冷室６ｄにおける構成を説明する。

ターボファン４は、パッケージ６内の空冷室６ｄの下部に、ファンカバー１０が取り付けられた状態で回転軸Ｌが水平方向に延びるように配置されている。ここでの水平方向とは、厳密な水平以外にターボファン４がその機能を果たし得る程度にある程度傾斜した方向も含む。ターボファン４はファンモータ４ａを備え、ファンモータ４ａは台座１６の上に載置されている。ターボファン４はファンモータ４ａによって駆動され、空冷室６ｄ内の空気を吸気口６ａから排気口６ｂまで流動させる。本実施形態では、冷却ファンとして遠心ファンの一つであるターボファン４を使用しているがシロッコファンを代用してもよい。なお、ここでは空冷室６ｄにおける構成を説明しているが、ファンモータ４ａは圧縮室６ｃ内に配置されている。

図２を併せて参照すると、ファンカバー１０は、箱型であり、天板を取り外して矩形状の送出側開口１０ａが設けられており、前板１０ｂにはターボファン４の円形の羽根４ｂの形状に合わせて円形であって羽根４ｂの外径と概略同じ大きさの吸込側開口１０ｃが設けられている。即ち、ファンカバー１０は、ターボファン４に取り付けられた状態で、ターボファン４の吸込方向である水平方向および送出方向である上方向に開口している。それら以外の方向は、吸込側開口１０ｃを除いて底板１０ｄ、側板１０ｅ、および後板１０ｆによって閉じられている。ファンカバー１０の送出側開口１０ａは、上下方向（実質的に鉛直）に延びた排気ダクト１２の下端開口の内側に位置している。また、ファンカバー１０の吸込側開口１０ｃに対して、パッケージ６の吸気口６ａは、吸込側開口１０ｃを通してターボファン４が直視できない高さ位置に設けられている。これにより、騒音が吸気口６ａからパッケージ６外に直接漏出せずパッケージ６外への騒音を低減できる。

排気ダクト１２は、ターボファン４によって送出された空気を排気口６ｂまで誘導する。従って、排気ダクト１２は、下端がターボファン４のファンカバー１０に接続され、上端がパッケージ６の上面および排気口６ｂに接続されている。排気ダクト１２の内面には、吸音材１２ａが貼り付けられている。吸音材１２ａは、スポンジ状の軟性部材であり、騒音のエネルギーを吸収して減衰させる。特に、吸音材１２ａは、排気ダクト１２内において空冷式熱交換器１４の下流側に貼り付けられていることが好ましい。また、排気ダクト１２内には空冷式熱交換器１４が配置されている。

空冷式熱交換器１４は、排気ダクト１２内に上下方向に対して傾斜して配置され、止め具１８を介して排気ダクト１２にボルト止めされている。空冷式熱交換器１４は、圧縮機本体８で圧縮された空気とターボファン４により送出された空気とで熱交換する。熱交換により、圧縮機本体８で圧縮された空気は冷却され、ターボファン４により送出された空気は加熱される。

空冷式熱交換器１４では、圧縮機本体８で圧縮された空気は、上述のように入口ポート１４ａから空冷式熱交換器１４内に導入され、図示しないチューブを通って出口ポート１４ｂから導出される。ターボファン４により送出された空気は、空冷式熱交換器１４の上記のチューブの間を下から上へ通過し、破線で示すフィン１４ｃにより、流動方向が実質的な上向き（矢印Ｂ）から図の矢印Ａで示す通気方向に変更される。即ち、通気方向Ａは、ターボファン４により送出された空気が空冷式熱交換器１４を通過する方向を示す。

排気ダクト１２内には、空冷式熱交換器１４の上側（通気方向Ａの下流側）に、金属製の板である遮音板２０が上下方向（実質的に鉛直）に設置されている。また、遮音板２０は、空冷式熱交換器１４の通気方向Ａに対して交差するように設置されている。遮音板２０は、上端がパッケージ６上面に固定され、下端が排気ダクト１２の内面に固定された支持台２２に固定されている。また、遮音板２０の両面には、排気ダクト１２の内面に貼り付けられたものと同様の吸音材２０ａが貼り付けられている。即ち、遮音板２０は、２つの吸音材２０ａで挟まれている。

さらに、空冷室６ｄにおける空気の流れを説明する（図の破線矢印参照）。

空気は、パッケージ６外から吸気口６ａを通じてターボファン４によりパッケージ６内に導入される。導入された空気は、回転軸Ｌ方向（水平方向）にターボファン４に吸い込まれ、上方向に排気ダクト１２内に騒音と共に送出される。排気ダクト１２内に送出された空気は、空冷式熱交換器１４を通過し、通過の際に通気方向Ａに偏向される。通気方向Ａに偏向された空気は、吸音材が貼り付けられた遮音板２０および排気ダクト１２内面で、騒音のエネルギーを吸収された後、排気口６ｂからパッケージ６外へ排気される。

本実施形態によれば、ファンカバー１０によりターボファン４の露出面積を制限して騒音の伝導方向を規定している。規定した方向において排気口６ｂまでの間には空冷式熱交換器１４が配置されているため、騒音がパッケージ６外に直接漏出せずパッケージ６外への騒音を低減できる。具体的には、ターボファン４による空気の送出方向は上方向に規定されており、送出先には上下方向に対して傾斜して（送出方向と交差して）配置された空冷式熱交換器１４が設けられている。そのため、ターボファン４により上方向に送出された空気は空冷式熱交換器１４を通過する際に通気方向Ａに偏向され、排気口６ｂから騒音が直接漏出しない。換言すれば、排気口６ｂからパッケージ６内を見た際に、空冷式熱交換器１４のフィン１４ｃの背後にターボファン４が隠れるように即ち見えないように構成されている。また、排気ダクト１２内での上下方向に対する空冷式熱交換器１４の傾斜配置は、排気ダクト１２内の流路面積を低減し、全体を小型化することにも寄与する。

なお、パッケージ型圧縮機２の設置環境、吸い込む空気の成分によっては、発生したドレンにNOxやSOxが含まれる。空冷式熱交換器１４を水平に配置するとドレンが圧縮空気側流路に滞留しやすく、発生したドレンに含まれるNOxやSOx成分による腐食が起こりやすいが、傾斜配置はそれを改善する。傾斜配置は、圧縮空気の冷却過程で発生するドレンを下方に集約しやすく、ドレン抜き作業の容易化にも寄与するとともに、ドレンの滞留に起因する空冷式熱交換器１４の腐食も防ぐことができる。傾斜配置した空冷式熱交換器１４の下部にドレンタンクを設けることが望ましい。ドレンタンクの最も低い位置にドレン抜き口を設けることで、より確実にドレンを抜くことができる。ドレンタンクは、空冷式熱交換器１４の他の部位よりも肉厚にすることで腐食による穴開きを防ぐことができるが、ドレンに対する耐食性のよい材料で作成されたものとすれば肉厚を薄くすることができる。

また、遮音板２０により、ターボファン４からの騒音がパッケージ６外へ直接漏出することを抑制でき、パッケージ６外への騒音を低減できる。さらに、遮音板２０が排気ダクト１２内の空気の流れに概略沿って上下方向に設置されていることで排気ダクト１２内の空気の流れを大きく阻害しない。

また、ターボファン４からの騒音がパッケージ６外に漏出するのを遮るように遮音板２０が空冷式熱交換器１４の通気方向Ａに対して交差するように設置されている。そのため、ターボファン４からの騒音がパッケージ６外に直接漏出することを抑制でき、パッケージ６外への騒音を低減できる。

また、遮音板２０に吸音材２０ａを貼り付けていることで、遮音板２０で騒音のエネルギーを減衰でき、パッケージ６外への騒音を一層低減できる。

また、排気ダクト１２の内面に吸音材１２ａを貼り付けていることで、排気ダクト１２の内面で騒音のエネルギーを減衰でき、パッケージ６外への騒音を一層低減できる。

以下、図３を参照して本実施形態の変形例について説明する。

本変形例では、冷却ファンの他の例として軸流ファン５を使用している。それ以外の構成は、図１に示すパッケージ型圧縮機２と同様であるため、図１と同様の部分については図１と同様の符号を付して説明を省略する。

軸流ファン５は、パッケージ６内の空冷室６ｄの下部に、ファンカバー１０が取り付けられた状態で回転軸Ｌが上下方向（実質的に鉛直）に延びるように配置されている。軸流ファン５は、ファンモータ５ａと、ファンモータ５ａによって駆動される複数の羽根５ｂを備える。ファンモータ５ａは、固定部材５ｃを介してファンカバー１０に固定されている。

ファンカバー１０は、上述のように軸流ファン５に取り付けられ、水平方向に開口した吸込側開口１０ｃと、上方向に開口した送出側開口１０ａを有する。それら以外の方向は、底板１０ｄ、側板１０ｅ、および後板１０ｆによって閉じられている。本変形例では、吸込側開口１０ｃは水平方向の一方向に開口しているが、吸込側開口１０ｃの開口方向は特に限定されない。

空冷室６ｄにおける空気の流れは、図１に示すパッケージ型圧縮機２の場合と同様である（破線矢印参照）。

このように、本発明の冷却ファンの種類は限定されず、遠心ファン以外に軸流ファンを使用することもできる。なお、冷却ファンの数は特に限定されず、複数個を並列に配置することもできる。

２ パッケージ型圧縮機
４ ターボファン（冷却ファン）
４ａ ファンモータ
４ｂ 羽根
５ 軸流ファン（冷却ファン）
５ａ ファンモータ
５ｂ 羽根
５ｃ 固定部材
６ パッケージ
６ａ 吸気口
６ｂ 排気口
６ｃ 圧縮室
６ｄ 空冷室
８ 圧縮機本体
８ａ １段目圧縮機本体
８ｂ ２段目圧縮機本体
８ｃ ギアボックス
８ｄ 圧縮機モータ
８ｅ 支持部材
１０ ファンカバー
１０ａ 送出側開口
１０ｂ 前板
１０ｃ 吸込側開口
１０ｄ 底板
１０ｅ 側板
１０ｆ 後板
１２ 排気ダクト
１２ａ 吸音材
１４ 空冷式熱交換器
１４ａ 入口ポート
１４ｂ 出口ポート
１４ｃ フィン
１６ 台座
１８ 止め具
２０ 遮音板
２０ａ 吸音材
２２ 支持台

Claims (6)

1. 空気を圧縮する圧縮機本体と、
   冷却ファンと、
   前記冷却ファンに取り付けられ、前記冷却ファンの吸込側と送出側である上方向とに開口したファンカバーと、
   前記ファンカバーの送出側開口の上方に設けられ、排気口まで上下方向に延びた排気ダクトと、
   前記排気口から前記冷却ファンが直視できないように前記上下方向に延びた前記排気ダクト内の前記冷却ファンと前記排気口との間に前記上下方向に対して傾斜して配置され、前記圧縮機本体で圧縮された空気と前記冷却ファンにより送出された空気とで熱交換する空冷式熱交換器と
   をパッケージ内に備える、パッケージ型圧縮機。
2. 前記ファンカバーの吸込側開口は、水平方向に開口しており、
   前記パッケージは、前記吸込側開口を通して前記冷却ファンが直視できない高さ位置に冷却空気を導入するための吸気口を備えている、
   請求項１に記載のパッケージ型圧縮機。
3. 前記排気ダクト内において、前記排気口側である前記空冷式熱交換器の上側に、上下方向に設置された遮音板をさらに備える、請求項１または請求項２に記載のパッケージ型圧縮機。
4. 前記遮音板は、前記空冷式熱交換器の通気方向に対して交差するように設置されている、請求項３に記載のパッケージ型圧縮機。
5. 前記遮音板には、吸音材が貼り付けられている、請求項３または請求項４に記載のパッケージ型圧縮機。
6. 前記空冷式熱交換器の下流側の排気ダクト内面には、吸音材が貼り付けられている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のパッケージ型圧縮機。

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