JPH09158870A - 水冷式二段オイルフリースクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却水の温度が低い場合でもインタークーラ空
気出口部でのドレン発生量を極力少なくし、二段圧縮機
本体へのドレン混入量を最小限におさえる。 【解決手段】アフタークーラ５，一段圧縮機本体１及び
二段圧縮機本体２，インタークーラ４の順で通水する冷
却水系統において、インタークーラ冷却水入口及び出口
配管１１，１２にバイパス配管１３を設けこの途中に温
度調節弁を設け、温度調節弁１５は、インタークーラ冷
却水入口温度を検出し、冷却水温度が低い場合は、温度
調節弁１５を開きインタークーラ４への冷却水量が小さ
くなる様にし、冷却水温度が高い場合は上記の逆の動き
となるよう構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水冷式二段オイルフ
リースクリュー圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の水冷式二段オイルフリースクリュ
ー圧縮機は特開昭63−267872号公報に記載されており、
インタークーラ，アフタークーラの構造の簡素化，冷却
水配管系統の簡略化を図っているが、インタークーラへ
流入する冷却水温が低い場合は、インタークーラ出口空
気温度も低くなり、インタークーラ出口部で多量のドレ
ンが発生し、このドレンの一部が二段側圧縮機本体に混
入し、二段側圧縮機本体の信頼性を低下させていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、冷却
水の温度が低い場合でもインタークーラ空気出口部での
ドレン発生量を極力少なくし、二段側本体へのドレン混
入量を最小限におさえることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、本発明は下記の手段を用いた。すなわち、一段圧縮
機本体，二段圧縮機本体，一段圧縮機本体から吐出され
た高温の空気を冷却する水冷式のインタークーラ，二段
圧縮機本体から吐出された高温の空気を冷却する水冷式
のアフタークーラ，インタークーラ出口で発生するドレ
ンを分離し機外へ排出するドレンセパレータ，圧縮機本
体，アフタークーラ，インタークーラへ冷却水を通水す
る冷却水配管等から構成される二段水冷式オイルフリー
スクリュー圧縮機において、アフタークーラ，一段・二
段圧縮機本体，インタークーラの順で通水する冷却水系
統を設けた。さらに、インタークーラ冷却水入口配管と
冷却水出口配管をバイパスさせる配管を設け、さらにバ
イパス配管の途中に、インタークーラ冷却水入口温度を
検出し、その検出温度に応じて冷却水量を調整できる温
度調節弁を設けた。また、温度調節弁は、インタークー
ラ冷却水入口温度が低い場合、温度調節弁の開度を大き
くしてインタークーラへの冷却水量を小さくなる様に
し、インタークーラ冷却水入口温度が高い場合、温度調
節弁を絞り、インタークーラへの冷却水量を大きくなる
様に構成した。

【０００５】インタークーラでは、中間圧力まで昇圧さ
れ高温となった空気が冷却水温度＋１３℃程度まで冷却
されるため、外気の温度，湿度の条件によっては、空気
中の水分が凝縮してドレンが発生する。このドレンは、
ドレンセパレータで分離され機外へ排出されるが、ドレ
ンセパレータの分離効率には限界があり、ドレンセパレ
ータで分離できないドレンは二段圧縮機本体へ吸込まれ
る。特に、冷却水温が低い場合は、インタークーラ出口
空気温度も低下してこの傾向が顕著となる。二段本体へ
混入したドレンは、二段圧縮機本体内部、特にケーシン
グの発錆を促し、ロータ間固渋等の不具合が生じる可能
性が高くなる。

【０００６】ドレン発生量の絶対量を小さくする程、上
記の不具合が生じる可能性は小さくなる。冷却水温が低
い場合でもドレン発生量を小さくするには、インターク
ーラ出口空気温度をある程度高く設定すればよい。本発
明では冷却水温が低い場合、温度調節弁を用いてインタ
ークーラへ流入する冷却水量をある一定量バイパスさせ
てインタークーラの冷却水量を減少させ、インタークー
ラ出口空気温度を高くし、ドレン発生量が小さくなる様
にした。インタークーラ出口空気温度が高くなる程一般
に圧縮機の性能は低下するが、本発明では、インターク
ーラ出口空気温度が性能に影響を及ぼさない程度とし
た。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例について図
１，図２，図３により説明する。まず、従来の水冷式二
段オイルフリースクリュー圧縮機について説明する。図
２は従来技術の空気配管系統図、図３は従来技術の冷却
水配管系統図である。吸込絞り弁３から吸込まれた空気
は、一段圧縮機本体１で所定の中間圧力（約１.８kgｆ
／cm²）まで昇圧され高温（約１６０℃）となった圧縮
空気は水冷式インタークーラ４へ流入し冷却（冷却水温
＋約１３℃）され、二段圧縮機本体２に吸込まれる。二
段圧縮機本体２で所定の圧力（例えば７kgｆ／cm²）ま
で昇圧され高温となった圧縮空気は、水冷式アフターク
ーラ５に流入し冷却（冷却水温＋約１３℃）され、ライ
ンに供給される。尚、インタークーラ出口部にはデミス
タ６を内蔵したドレンセパレータ７が設けられており、
インタークーラ４で冷却された圧縮空気が発生するドレ
ンを分離し機外へ排出する構造となっている。また、圧
縮機本体１，２内の軸受，ギヤ等を潤滑する潤滑油を冷
却するため水冷式オイルクーラ８が設けられている。

【０００８】次に図３の冷却水配管系統図を説明する。
インタークーラ４，アフタークーラ５，オイルクーラ８
はシェルアンドチューブの構造となっている。冷却水
は、まずインタークーラ４に流入し、高温の圧縮空気と
熱交換し、さらに一段圧縮機本体１，二段圧縮機本体２
のジャケット部に流入し各本体を冷却する。さらに本体
ジャケット部を出た冷却水は、アフタークーラ５に流入
し高温の圧縮空気と熱交換し機外へ排出される。また、
オイルクーラ８は上記の冷却水系統と並列に接続され、
手動の水量調整弁９で水量を調整する様になっている。

【０００９】本発明の第一実施例では、図１に示す様
に、圧縮機全体の冷却水入口部，冷却水出口部を従来技
術に対してそれぞれ逆にし、すなわち上記の冷却水系統
の通水方向を逆にした。さらに、インタークーラ冷却水
入口配管１１とインタークーラ冷却水出口配管１２とを
バイパスするインタークーラ冷却水バイパス配管１３を
設け、このバイパス配管の途中に温度調節弁１５を設け
た。温度調節弁１５は冷却水の温度を感知する水温検出
部１６，冷却水量を調節する弁板（図示せず），水温検
出部で検出した温度により弁板の開度を調整する機構
（図示せず）を有したものである。尚、水温検出部１６
は冷却水入口配管部１１に設ける。

【００１０】温度調節弁１５の設定は、インタークーラ
冷却水入口温度が低い場合、温度調節弁の開度を大きく
してインタークーラ４へ流入する冷却水量が小さくなる
ようにし、一方、インタークーラ冷却水入口温度が高い
場合、温度調節弁を絞りインタークーラ４へ流入する冷
却水量が大きくなる様に設定する。インタークーラ出口
空気温度は冷却水量が減少する程高くなり、冷却水量を
上記の様に制御することにより、インタークーラ４で冷
却された圧縮空気の温度をある一定の値となる様にしか
も高目に設定する。

【００１１】ところで、インタークーラ４では、中間圧
力まで昇圧され高温となった空気が冷却水温＋１３℃程
度まで冷却されるため、ほとんどの場合、空気中の水分
が凝縮してドレンが発生する。このドレンは、ドレンセ
パレータ７で圧縮空気から分離されドレン配管１７を通
じて機外へ排出される。しかし、デミスタ方式のドレン
セパレータ７のドレン分離効率は、一般に８０〜９０％
程度であり、さらに分離効率を向上させるためには、ド
レンセパレータ内の流速を下げる必要がありドレンセパ
レータが非常に大形化しコスト面で不利となる。ドレン
セパレータ７で分離できないドレンは、二段圧縮機本体
２へ吸込まれるが、このドレン混入が二段圧縮機本体内
のケーシング内部の発錆を促進しその錆をロータが噛み
込み、ロータ間固渋，ロータ・ケーシング間固渋の不具
合が生じる可能性が高くなる。

【００１２】インタークーラ空気出口部すなわち中間段
で発生するドレン量は外気温度及び湿度が高い程、また
中間段での圧縮空気の冷却温度が低い程大きくなる。す
なわち、中間段での圧縮空気の冷却温度が高い程中間段
でのドレン発生量は小さくなる。この場合、中間段での
圧縮空気の冷却温度がドレンの発生を小さくおさえられ
る５０℃〜６０℃程度であれば性能へ与える影響度は非
常に小さい。一方、中間段での圧縮空気の冷却温度は、
インタークーラが目詰りしない限り、冷却水入口温度及
び冷却水量で決まり、冷却水入口温度が低い程冷却水量
が大きい程低くなる。従って、冷却水入口温度が低い場
合でもインタークーラ出口空気温度をある程度高くする
ためには、インタークーラへの冷却水量をバイパス配管
で減少させてやればよい。

【００１３】本発明の様に、インタークーラ冷却水入口
配管と冷却水出口配管をバイパスさせて、この途中に温
度調節弁を設ければ、冷却水温の変化に対し、インター
クーラ出口温度をある程度高く一定とすることができ
る。さらには、外気の温度，湿度の条件が同じであれ
ば、冷却水温の変化に対してドレンの発生量を一定でし
かも低くおさえることができる。また、冷却水にチラー
水，地下水等の通常２０℃以下となる温度の冷却水を使
用する場合には特に、二段圧縮機本体へのドレンの混入
を抑制する上で有効である。

【００１４】具体的な効果を出力５５ｋＷ，吐出し空気
量８ｍ³／min，吐出し圧力７kgｆ／cm²，中間圧力１.８
kgｆ／cm²，ドレンセパレータ分離効率８５％の二段オ
イルフリースクリュー圧縮機について以下計算する。外
気温度が３０℃，相対湿度が７５％ＲＨの条件におい
て、冷却水温度が１０℃の場合は、インタークーラ出口
空温度は約２３℃となり、二段圧縮機本体へ混入するド
レン量は１８４ｇ／minであるが、本発明の様に、イン
タークーラへ流入する冷却水量を絞り、インタークーラ
空気出口温度を４８℃とすれば、二段本体へ混入するド
レン量を１０ｇ／min と約９０％低減させることができ
る。

【００１５】次に、本発明の第二実施例について図４に
より説明する。第二実施例は、第一実施例の温度調節弁
の代わりに二方電磁弁１９を設けたもので、さらに、イ
ンタークーラ冷却水入口配管にインタークーラ冷却水入
口温度を検出する温度センサ２０（例えばサーミスタ）
を設ける。インタークーラ４へ流入する冷却水温度を温
度センサ２０が検知し、ある一定値以上高い場合は二方
電磁弁閉の信号を送り、ある一定値以下低い場合は二方
電磁弁開の信号を送る様に構成する。これにより、冷却
水温が低い場合は、二方電磁弁が開となるので、インタ
ークーラ４へ流入する冷却水の一部がバイパスし、イン
タークーラ空気出口部でのドレン発生量を低くおさえる
ことができる。第二実施例は、第一実施例の様に無段階
に冷却水のバイパス量を調整することはできないが、二
方電磁弁は温度調節弁に比べ安価であり、製造コストの
面で有利である。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、水冷式二段オイルフリ
ースクリュー圧縮機において、冷却水温が低い場合、温
度調節弁を用いてインタークーラへ流入する冷却水量を
ある一定量バイパスさせてインタークーラの冷却水量を
減少させ、インタークーラ出口空気温度を高くできる。
これにより、冷却水温が低い場合でも、インタークーラ
空気出口部でのドレン発生量を小さくでき、二段圧縮機
本体へのドレンの混入を極力おさえられ、二段圧縮機本
体の錆ロックに対する信頼性の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の水冷式二段オイルフリー
スクリュー圧縮機の冷却水配管の系統図。

【図２】本発明及び従来技術の水冷式二段オイルフリー
スクリュー圧縮機の空気配管の系統図。

【図３】従来技術の水冷式二段オイルフリースクリュー
圧縮機の冷却水配管の系統図。

【図４】本発明の第２実施例の水冷式二段オイルフリー
スクリュー圧縮機の冷却水配管の系統図。

【符号の説明】

１…一段圧縮機本体、２…二段圧縮機本体、４…インタ
ークーラ、５…アフタークーラ、７…ドレンセパレー
タ、１３…バイパス配管、１５…温度調節弁、１６…水
温検出部、１７…ドレン配管、１９…二方電磁弁、２０
…温度センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一段圧縮機本体，二段圧縮機本体、前記一
   段圧縮機本体から吐出された高温の空気を冷却する水冷
   式のインタークーラ、前記二段圧縮機本体から吐出され
   た高温の空気を冷却する水冷式のアフタークーラを含む
   水冷式二段オイルフリースクリュー圧縮機において、前
   記インタークーラ冷却水入口配管と冷却水出口配管をバ
   イパスさせる配管を設け、バイパス配管の途中に、冷却
   水の温度を検出しその検出温度に応じて冷却水量を調整
   できる温度調節弁を設けたことを特徴とする水冷式二段
   オイルフリースクリュー圧縮機。