JPH0681960B2 - 空冷式オイルフリー回転形圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、空冷式オイルフリー回転形圧縮機に係り、特
に、圧縮機の冷却システムを小形，コンパクトに構成す
るのに好適な空冷式オイルフリー回転形圧縮機に関する
ものである。

［従来の技術］ まず、従来の15kW,22kWクラスの空冷式単段オイルフリ
ースクリユー圧縮機について第３図を参照して説する。

第３図は、従来の空冷式オイルフリースクリユー圧縮機
の系統図である。

第３図において、１は、オイルフリースクリユー圧縮機
の圧縮機本体、２は原動機、３は、回転力を伝えるＶベ
ルト、４は原動軸、５は増速ギャ、６は、圧縮機本体１
の吸気側に位置する吸込絞り弁、７は、圧縮機本体１の
吐出ガス径路に係る吐出配管、8Aは第１の空気冷却器、
９は逆止弁、10Aは第２の空気冷却器、11は、圧縮機本
体１のケーシングのジャケット、12Aは、前記ジャケッ
ト11内に冷却用液体（以下クーラントという）を循環さ
せるためのクーラントポンプ、13Aは、前記クーラント
を空冷させるクーラントクーラ、14は増速機ケーシン
グ、15は、前記ケーシングの底部に潤滑油を貯溜する油
溜め、16A、その潤滑油を圧縮機本体１内のベアリン
グ、ギャ類に供給するためのオイルポンプ、17Aは、潤
滑油を空冷するオイルクーラ、19は冷却ファンである。

従来の装置は、第３図に示すように、第１の空気冷却器
8Aは、吐出ガス（圧縮空気）をクーラントで冷却する構
成となっていた。したがって、第１の空気冷却器8Aと圧
縮機ケーシングのジャケット11とクーラントで冷却する
ため、このクーラントを冷却するためのクーラントクー
ラ13Aは、第１の空気冷却器8A、ジャケット11の双方で
熱交換された熱量を奪う必要があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来技術では、第３図に示すように、クーラントに
て圧縮機本体１のケーシング、並びに第１の空気冷却器
8A内を通過する圧縮空気を冷却する構造となっていたた
め、クーラントを冷却する空冷式の冷却器であるクーラ
ントクーラ13Aが熱交換容量の大きいものでなければな
らなかった。また、クーラントクーラ13A入口における
クーラント温度は、一般に60〜80℃程度であり、冷却媒
体である空気（温度20〜40℃）との温度差が少なく、ク
ーラントクーラ13Aは大形化することが避けられなかっ
た。そして、クーラントクーラの大形化は、圧縮機パッ
ケージの小形化を妨げていた。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、圧縮機の冷却システムを小形，コンパクト
にまとめ、大形の圧縮機においても水冷式とほぼ同程度
の大きさに構成することの可能な空冷式オイルフリー回
転形圧縮機の提供を、その目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係る空冷式オイル
フリー回転形圧縮機の構成は、圧縮機本体からの吐出ガ
ス径路に、第１の空気冷却器、逆止弁、および第２の空
気冷却器を備えるとともに、前記圧縮機本体のケーシン
グに冷却用液体を流通させるジャケットを有し、この冷
却用液体を循環させる回路と、冷却用液体を冷却する空
冷式冷却器とを備えたオイルフリー回転形圧縮機におい
て、前記第１の空気冷却器および前記第２の空気冷却器
をいずれも空冷式として冷却空気通路中に配設するもの
とし、前記第１の空気冷却器を、前記第２の空気冷却器
あるいは前記冷却用液体の空冷式冷却器の排風側に配設
したものである。

なお付記すると、上記目的は、第１空気冷却器を空冷式
として、空冷式の他の冷却器の排風側に設けてこれを冷
却することにより、クーラントクーラの大きさを著しく
小くすることにより達成される。

また、ケーシングジャケットへ通す冷却液を専用のクー
ラントではなく、圧縮機の回転部分に使用している潤滑
油を使用すれば、クーラントクーラを廃止することが可
能となり、また循環用ポンプが１個となるため、さらに
システムの簡素化、小形化が可能となる。

［作用］ 上記の技術的手段によれば、第１の空気冷却器をクーラ
ントの如き熱媒体を用いずに直接空冷を行うので、熱交
換効率の向上を図ることができる。

このように第１の空気冷却器を空冷式とすることによ
り、冷却液ケーシングジャケット内のみで熱交換を行う
ため、冷却液冷却器（クーラントクーラ）を小さくする
ことができる。

［実施例］ 以下、本発明の各実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る空冷式オイルフリー
スクリュー圧縮機の系統図である。図中、先の第３図と
同一符号のものは従来技術と同等部分であるから、一部
の説明を省略する。図中、太い矢印は冷却空気の流れ、
実線矢印はクーラントおよび潤滑油の流れを示す。

第１図に示すように、原動機２の回転力はＶベルト３に
よって原動軸４に伝えられ、増速ギャ５で回転速度を上
げて、雄雌スクリューロータの噛も合う圧縮機本体１に
伝えられる。

圧縮されると同じに高温となった圧縮空気は、吐出配管
７を通り、第１の空気冷却器８入る。ここへ入る圧縮空
気の温度は、圧力が7kg/cm²gの場合350℃程度の高温と
なっているため、第１の空気冷却器８ステンレス等の材
料で構成されている。ここで冷却風20により一時冷却さ
れた圧縮空気は逆止弁９を通する。第１の空気冷却器８
の目的の１つは、逆止弁９を高温空気にさらさないこと
にあり、第１の空気冷却器８出口での空気温度は少なく
とも250℃以下とするのが良い。この後、空気は第２の
空気冷却器10にてさらに冷却されて吐出されるが、この
第２の空気冷却器10に性能の良いアルミ等の材料を使用
するためには、第１の空気冷却器８出口の空気温度は15
0℃程度にまで落とす必要がある。

一方、冷却用液体に係るクーラントは、圧縮機本体１の
ケーシングのジャケット11内で圧縮により発生する熱を
奪い、クーラントクーラ13内へ流れる。冷却ファン19に
よる冷却風20で空冷されたクーラントクーラ13内のクー
ラントは、クーラントポンプ12によりクーラント配管系
およびジャケット11内を循環して使用される。

潤滑油は、増速機ケーシング14の底部の油溜め15に貯溜
されており、これをオイルポンプ16でくみ上げてオイル
クーラ17に流し、ここで冷却風20にて空冷された潤滑油
が圧縮機本体１内のベアリング、ギャ類を潤滑したの
ち、増速機ケーシング14内へ回収され再循環するように
なっている。

また、圧縮機本体１と第１の空気冷却器８との間の吐出
配管７の最も低い位置に自動弁18を設けておき、万一逆
止弁９の逆止機能が失われても自動弁18が圧縮機停止中
には開放されているようしておき、顧客側のラインから
ドレインの逆流があっても、この自動弁18から外へドレ
イン分は排出され、圧縮機本体１へドレンが入り込んで
ロータの発錆などの不具合が発生ないように構成されて
いる。

第１図の実施例において、第１の空気冷却器８へ流入す
る圧縮空気は300〜350℃の高温であり、冷却空気（大
気）との温度差が大きいため、比較的小形の熱交換器で
も十分実用にできる。この第１の空気冷却器８の設置場
所は、第１図に示す如く、他の冷却器、すなわち第２の
空気冷却器10、オイルクーラ17、クーラントクーラ13等
の排風側へ設置するのが良い。これら各冷却器の排風側
温度は大気温度に対して10〜20℃上昇するのみであり、
第１の空気冷却器８入る圧縮空気の温度とはまだ大きな
開きがあるため、熱交換効率はほとんど低下しない。

このように、通常は大気中へ捨てられている冷却器の排
風を利用し、換言すればこの排風は第１の空気冷却器を
冷却する熱媒体としては十分に低温であることに着目す
ることにより、第１の空気冷却器８を直接空冷化して、
かつ、当該第１の空気冷却器８の構成を第１図に示す如
く二重配置とすることにより、冷却器の前面面積を小形
化することができる。それとともに、クーラントクーラ
13で交換すべき熱量は圧縮機ケーシングのジャケット11
で奪う熱量だけで良く、第３図に示した従来技術に対し
半分以上の大きさのクーラントクーラで従来と同等の効
果を得ることができる。

本実施例によれば、クーラントポンプの小形化、クーラ
ント系統配管の簡素化等の効果も得られる。空冷のパッ
ケージ形圧縮機においては、冷却器の前面面がその全体
容積を求める第１の要素であり、これとクーラントクー
ラの小形化、配の簡素化と合わせて、例えば37〜55kWク
ラスの圧縮機についても従来の水冷式とほぼ同じ大きさ
のシステムを構成することが可能となる。

次に、第２図は、本発明の他の実施例に係る空冷式オイ
ルフリースクリュー圧縮機の系統図である。図中、第１
図と同一号のものは同等部分であるから、その説明を省
略する。

第２図の実施例が、第１図の実施例と相違するところ
は、圧縮機本体ケーシングのジャケット11を流通させる
冷却用液体として潤滑油を用いたことである。

第１図の実施例において、21は潤滑油を循環させるため
のオイルポンプ、22は、その潤滑油を冷却風20によって
空冷するためのオイルクーラである。

第２図の実施例によれば、第１図の如きクーラントクー
ラおよびクーラント配管系が不要となっている。すなわ
ち、第１図の実施例におけるクーラントクーラ13とオル
クーラ17とを１つのオイルクーラ22にまとめ、循環用の
ポンプもオイルポンプ21 １個となり、配管系が大幅に
簡素化されている。

第２図の実施例によれば、先の第１図の実施例と同様の
効果が期待されるほか配管系の簡素化により、一層の小
形化、低価格が期待される。

なお、前述の各実施例は、空冷式単段オイルフリースク
リュー圧縮機の例について説明したが、本発明はこれに
限るものではなく、同の効果が期待される範囲で他の空
冷式オイルフリー回転形圧縮機にも適用されるものであ
る。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、圧縮機の冷却シス
テムを小形，コンパクトにまとめ、大形の圧縮機におい
ても水冷式とほぼ同程度の大きさに構成することの可能
な空冷式オイルフリー回転形圧縮機を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る空冷式オイルフリー
スクリュー圧縮機の系統図、第２図は、本発明の他の実
施例に係る空冷式オイルフリースクリュー圧縮機の系統
図、第３図は、従来の空冷式オイルフリースクリュー圧
縮機の系統図である。 １……圧縮機本体、７……吐出配管、８……第１の空気
冷却器、９……逆止弁、10……第２の空気冷却器、11…
…ジャケット、12……クーラントポンプ、13……クーラ
ントクーラ、16,21……オイルポンプ、17,22……オイル
クーラ、19……冷却ファン、20……冷却風。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機本体からの吐出ガス径路に、第１の
   空気冷却器、逆止弁、および第２の空気冷却器を備える
   とともに、前記圧縮機本体のケーシングに冷却用液体を
   流通させるジャケットを有し、この冷却用液体を循環さ
   せる回路と、冷却用液体を冷却する空冷式冷却器とを備
   えたオイルフリー回転形圧縮機において、 前記第１の空気冷却器および前記第２の空気冷却器をい
   ずれも空冷式として冷却空気通路中に配設するものと
   し、 前記第１の空気冷却器を、前記第２の空気冷却器あるい
   は前記冷却用液体の空冷式冷却器の排風側に配設したこ
   とを特徴とする空冷式オイルフリー回転形圧縮機。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、圧縮機本体のケーシングのジャケット内に流通せし
   める冷却用液体を圧縮機の潤滑油とし、この潤滑油を循
   環させる回路と、潤滑油を冷却する空冷式冷却器とを備
   え、該空冷式冷却器を冷却空気通路中に配設したことを
   特徴とする空冷式オイルフリー回転形圧縮機。