KR101787920B1

KR101787920B1 - 가스 압축기용 열교환기

Info

Publication number: KR101787920B1
Application number: KR1020167002314A
Authority: KR
Inventors: 야스마사 기무라; 가즈키 츠기하시; 요스케 후쿠시마
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2017-10-18
Also published as: US10920778B2; WO2015016026A1; US20160169229A1; JP2015031433A; JP6173820B2; KR20160027052A; CN105431701A; CN105431701B

Abstract

본 발명은 열교환기의 헤더부에서 압축 공기에 포함되는 미스트를 제거하면서도, 상기 헤더부의 공기 저항을 저감할 수 있고, 또한 압축기로부터 방출되는 소음의 저감에도 기여하는 가스 압축기용 열교환기를 제공한다. 열교환기(53)는 압축 가스가 흘려지는 열교환부(1)와, 열교환부(1)의 상류측에 설치된 열교환부에 연통하는 상류측 헤더부(2)와, 열교환부의 하류측에 설치된 열교환부에 연통하는 하류측 헤더부(3)와, 상류측 헤더부(2)의 측벽면(2b)에 접속된 가스 도입관(4)과, 하류측 헤더부(3)의 측벽면(3b)에 접속된 가스 출구관(5)을 구비하고 있다. 상류측 헤더부(2), 하류측 헤더부(3) 중 적어도 어느 한쪽의 열교환부에 대향하는 내벽면(2a, 3a)에, 다공질계의 필터 겸 흡음재(6)가 설치되어 있다.

Description

가스 압축기용 열교환기 {HEAT EXCHANGER FOR GAS COMPRESSOR}

본 발명은 가스 압축기용 열교환기에 관한 것이다.

공기 압축기용 열교환기에 관한 기술로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 특허문헌 1에 기재된 공기 압축기용 열교환기는 그 저온실과 고온실을 구획판으로 구획하고, 저온실과 고온실을 교대로 적층하여 이루어지는 것이다. 적층 방향의 양단부측을 저온실로 하고, 또한 저온실에 있어서의 저온측 유체의 유통 방향과 고온실에 있어서의 고온측 유체의 유통 방향을 대략 직교시키고 있다. 이 열교환기는 스크류 압축기의 인터쿨러나 애프터쿨러로서 사용되는 것이 그 명세서에 기재되어 있다.

일본 특허 출원 공개 2002-206876호 공보

여기서, 에어원으로서 공장 등에서 사용되는 스크류식을 비롯한 공기 압축기에 있어서는, 압축 공정에 있어서의 체적 변화에 관련하여 발생하는 압력 맥동에 의해, 압축기 본체 및 그 주변 기기가 주요한 잡음원이 되는 경우가 많다.

오일 프리형의 다단 압축기에 있어서는, 복수의 압축단 사이에 인터쿨러를 배치함으로써 압축 효율을 개선하고 있다. 또한, 최종 압축단의 하류측에 있어서도 압축 공기의 온도를 저하시키기 위해 애프터쿨러를 배치하는 경우가 많다.

열교환기(인터쿨러나 애프터쿨러) 내에서 압축 공기가 급속히 냉각되면 그것에 포함되는 수분이 액화되어 미스트(미세한 물방울)로 되어 압축 공기 내에 존재하게 된다. 미스트는 압축기를 장기간 정지한 경우에 압축기의 로터를 녹슬게 하는 원인이 된다. 그로 인해, 냉각 후의 압축 공기를 필터에 통과시킴으로써 압축 공기로부터 미스트를 제거하고 있다. 통상, 열교환기의 열교환부의 하류측 헤더부 내에 필터(미스트 필터)를 설치함으로써 압축 공기로부터 미스트를 제거하고 있다.

그러나, 종래의 필터는 그 내부를 공기가 통과할 때에 미스트를 포집하기 때문에, 필터가 공기 저항으로 되어 압축기의 성능을 저하시키는 원인이 되는 경우가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 열교환기의 헤더부에서 압축 공기에 포함되는 미스트를 제거하면서도, 그 헤더부의 공기 저항을 저감할 수 있고, 또한 압축기로부터 방출되는 소음의 저감에도 기여하는 가스 압축기용 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명은 가스 압축기용 열교환기에 관한 것이다. 이 열교환기는 압축 가스가 흘려지는 열교환부와, 상기 열교환부의 상류측에 설치된 상기 열교환부에 연통하는 상류측 헤더부와, 상기 열교환부의 하류측에 설치된 상기 열교환부에 연통하는 하류측 헤더부와, 상기 상류측 헤더부의 상기 열교환부에 대향하는 벽면을 제외한 상기 상류측 헤더부의 벽면에 접속된 가스 도입관과, 상기 하류측 헤더부의 상기 열교환부에 대향하는 벽면을 제외한 상기 하류측 헤더부의 벽면에 접속된 가스 출구관을 구비하고 있다. 상기 상류측 헤더부와 상기 하류측 헤더부 중 적어도 어느 한쪽의 상기 열교환부에 대향하는 내벽면에, 다공질계의 필터 겸 흡음재가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 열교환기에 의하면, 열교환기의 헤더부에서 압축 공기에 포함되는 미스트를 제거하면서도, 그 헤더부의 공기 저항을 저감할 수 있고, 또한 압축기로부터 방출되는 소음도 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 열교환기를 구비하는 스크류 압축기를 도시하는 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 열교환기의 측단면도이다.
도 2b는 도 2a의 II-II 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 열교환기를 도시하는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 열교환기의 측단면도이다.
도 4b는 도 4a의 IV-IV 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 열교환기의 측단면도이다.
도 5b는 도 5a의 V-V 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 열교환기의 측단면도이다.
도 6b는 도 6a의 VI-VI 단면도이다.
도 6c는 도 6a의 VII-VII 단면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에서는 본 발명의 열교환기를, 스크류 압축기(스크류식의 가스 압축기)에 적용하는 경우를 예시하였지만, 본 발명의 열교환기를, 레시프로식, 터보식(원심식)의 가스 압축기에도 적용할 수 있다.

(스크류 압축기의 구성)

도 1에 도시한 바와 같이, 스크류 압축기(100)는 압축 대상인 공기가 도입되는 측으로부터 순서대로, 필터(50), 제1 압축단(51)(압축 제1 스테이지), 소음기(52), 열교환기(53)(인터쿨러), 제2 압축단(54)(압축 제2 스테이지), 소음기(55), 열교환기(56)(애프터쿨러)를 구비하여 이루어지는 2단형의 가스 압축기이다. 또한, 단단형의 스크류 압축기(가스 압축기)에도, 3단 이상의 압축단을 갖는 스크류 압축기(가스 압축기)에도, 본 발명의 열교환기를 적용할 수 있다.

필터(50)는 공기에 함유되어 있는 분진 등을 제거하기 위한 것이다. 제1 압축단(51)은 공기를 압축하기 위한 상기 스크류 압축기(100)의 주요부이고, 스크류 로터 등을 구비하여 이루어진다[제2 압축단(54)에 대해서도 마찬가지].

열교환기(53)(인터쿨러)는 제1 압축단(51)에서 압축됨으로써 온도 상승한 압축 공기의 온도를 저하시키기 위한 냉각기이다. 열교환기(56)(애프터쿨러)는 제2 압축단(54)에서 압축됨으로써 온도 상승한 압축 공기의 온도를 저하시키기 위한 냉각기이다.

(제1 실시 형태의 열교환기의 구성)

도 1 중에 도시한 인터쿨러로서의 열교환기(53)의 구조를 도 2a, 도 2b에 도시하고 있다. 도 2a는 열교환기(53)의 측단면도이고, 도 2b는 도 2a의 II-II 단면도이다. 또한, 도 1 중에 도시한 애프터쿨러로서의 열교환기(56)의 구조도, 도 2a, 도 2b에 도시한 열교환기(53)의 구조와 동일한 구조로 해도 된다. 또한, 인터쿨러로서의 열교환기(53)를, 종래(공지)의 구조의 열교환기로 하고, 애프터쿨러로서의 열교환기(56)의 구조만을 도 2a, 도 2b에 도시한 열교환기(53)의 구조로 해도 된다.

도 2a, 도 2b에 도시한 바와 같이, 열교환기(53)는, 예를 들어 셸 앤드 튜브식의 수냉식 열교환기이며, 압축 공기가 흘려지는 열교환부(1), 열교환부(1)의 상류측에 설치된 상류측 헤더부(2), 열교환부(1)의 하류측에 설치된 하류측 헤더부(3)를 구비하여 이루어지는 원통 형상의 열교환기이다. 또한, 직육면체 형상의 열교환기로 해도 된다.

<열교환부>

열교환부(1)는 원통 형상이며, 내부에 복수개의 곧은 열교환용 파이프(1a)가 나란히 설치되어 있다. 열교환용 파이프(1a)의 주위에는 냉각수(냉각 매체)가 흘려진다. 이 열교환용 파이프(1a) 내에 냉각 대상인 압축 공기가 흘려진다. 또한, 복수개의 열교환용 파이프(1a)가 설치되어 있는 부분은 관다발부라고 불린다. 복수개의 열교환용 파이프(1a)는 서로 평행하게 배치되어 있다. 냉각수의 유입ㆍ유출을 위한 배관 등은 도시하고 있지 않다.

<상류측 헤더부>

열교환부(1)에 연통하는 상류측 헤더부(2)는 원통 형상이며, 열교환부(1)로부터 그 상류측으로 연장되도록 설치되어 있다.

상류측 헤더부(2)의 측벽면(2b)[상류측 헤더부(2)의 열교환부(1)에 대향하는 벽면을 제외한 상기 상류측 헤더부(2)의 벽면]에는 가스 도입관(4)이 접속되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 열교환기(53)가 횡치 설치된 상태[열교환기(53)의 축방향이 수평]에 있어서의 상류측 헤더부(2)의 상면에 가스 도입관(4)이 접속되어 있다.

또한, 상류측 헤더부(2)의 열교환부(1)에 대향하는 내벽면(2a)에는 다공질계의 필터(6)[필터 겸 흡음재(미스트 필터 겸 흡음재)]가 밀착 상태로 설치되어 있다. 다공질계의 필터(6)는 데미스터라고도 불리고, 예를 들어 금속제의 섬유를 그물 형상으로 짠 것이고, 그 밀도는 상기 필터(6)가 흡음성을 갖도록 통상의 다공질계의 필터보다도 높게 되어 있다. 필터(6)의 밀도는, 예를 들어 600㎏/㎥이고, 흡음성을 갖는 필터(6)의 밀도 범위는, 예를 들어 200 내지 800㎏/㎥이다. 또한, 200 내지 800㎏/㎥의 밀도 범위에 들어가지 않는 밀도의 필터가 흡음성을 완전히 갖지 않는 일은 없다. 「다공질계」란, 내부에 미세한 공극을 갖는 구조를 말한다. 스테인리스 울이나 스테인리스 와이어 등의 섬유ㆍ선상 금속을 그물 형상으로 짜서 이루어지는 구조 이외의 「다공질계」의 것으로서는, 내부에 연속 기포를 갖는 발포 금속 등을 들 수 있다[후술하는 하류측 헤더부(3) 내에 배치하는 필터(6)에 대해서도 마찬가지].

상류측 헤더부(2)의 측벽면(2b)에 가스 도입관(4)을 접속하고, 또한 상류측 헤더부(2)의 열교환부(1)에 대향하는 내벽면(2a)에 소정의 두께의 필터(6)를 설치하고 있다. 이에 의해, 가스 도입관(4)으로부터 상류측 헤더부(2) 내로 들어온 압축 공기는 필터(6)의 한쪽의 면(예를 들어, 표면)으로부터 필터(6) 내에 들어가고, 그 후, 다른 쪽의 면(예를 들어, 이면)으로부터 전량 빠지는[간결하게 말하면 필터(6)를 통과하여 빠지는] 일이 없다. 가스 도입관(4)으로부터 상류측 헤더부(2) 내로 들어온 압축 공기는 그 적어도 일부가 필터(6)에 충돌하게 된다. 즉, 가스 도입관(4)으로부터 상류측 헤더부(2) 내로 들어온 압축 공기가, 필터(6)를 그 표면으로부터 이면으로 통과하여 빠지는 것이 아니라, 필터(6)에 충돌하는 것과 같은, 필터(6)에 대한 가스 도입관(4)의 배치로 되어 있다.

본 실시 형태에서는 소정의 두께의 원형 필터(6)를, 상류측 헤더부(2)의 열교환부(1)에 대향하는 내벽면(2a) 전체면에 설치하고 있다. 또한, 내벽면(2a) 전체면에 필터(6)를 반드시 설치할 필요가 있는 것은 아니다.

상류측 헤더부(2) 내의 열교환부(1)측에는 하류측을 향함에 따라 그 내경이 서서히 축소하는 전체적으로 링 형상의 벨 마우스(7)[정류 수단(저항 저감 수단)]가 배치되어 있다.

<하류측 헤더부>

열교환부(1)에 연통하는 하류측 헤더부(3)는 원통 형상이며, 열교환부(1)로부터 그 하류측으로 연장되도록 설치되어 있다.

하류측 헤더부(3)의 측벽면(3b)[하류측 헤더부(3)의 열교환부(1)에 대향하는 벽면을 제외한 상기 하류측 헤더부(3)의 벽면]에는 가스 출구관(5)이 접속되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 열교환기(53)가 횡치 설치된 상태[열교환기(53)의 축방향이 수평]에 있어서의 하류측 헤더부(3)의 상면에 가스 출구관(5)이 접속되어 있다.

또한, 상류측 헤더부(2)와 마찬가지로, 하류측 헤더부(3)의 열교환부(1)에 대향하는 내벽면(3a)에는 흡음성을 갖는 밀도의 다공질계의 필터(6)[필터 겸 흡음재(미스트 필터 겸 흡음재)]가 밀착 상태로 설치되어 있다.

하류측 헤더부(3)의 측벽면(3b)에 가스 출구관(5)을 접속하고, 또한 하류측 헤더부(3)의 열교환부(1)에 대향하는 내벽면(3a)에 소정의 두께의 필터(6)를 설치하고 있다. 이에 의해, 열교환부(1)로부터 하류측 헤더부(3) 내로 들어온 압축 공기는, 필터(6)의 한쪽의 면(예를 들어, 표면)으로부터 필터(6) 내에 들어가고, 그 후, 다른 쪽의 면(예를 들어, 이면)으로부터 전량 빠지는[간결하게 말하면 필터(6)를 통과하여 빠지는] 일이 없다. 열교환부(1)로부터 하류측 헤더부(3) 내로 들어온 압축 공기는 그 적어도 일부가 필터(6)에 충돌하게 된다. 즉, 열교환부(1)로부터 하류측 헤더부(3) 내로 들어온 압축 공기가, 필터(6)를 그 표면으로부터 이면으로 통과하여 빠지는 것이 아니라, 필터(6)에 충돌하는 것과 같은, 필터(6)에 대한 가스 출구관(5)의 배치로 되어 있다.

본 실시 형태에서는 소정의 두께의 원형 필터(6)를, 하류측 헤더부(3)의 열교환부(1)에 대향하는 내벽면(3a)의 대략 전체면에 설치하고 있다. 또한, 내벽면(3a)의 대략 전체면에 필터(6)를 반드시 설치할 필요가 있는 것은 아니다.

필터(6)의 하면과, 하류측 헤더부(3)의 저면 사이에는 간극이 형성되어 있고, 이 간극은 판(11)으로 폐지되어 있다. 필터(6)의 하방에 위치하는 하류측 헤더부(3)의 저면에는 드레인 트랩(12)(드레인 트랩용 노즐)이 설치되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 하류측 헤더부(3)의 내부까지 가스 출구관(5)이 연장되어 있다. 그리고, 가스 출구관(5)의 하류측 헤더부(3) 내의 개구(5a)가 필터(6)를 향하도록[환언하면, 열교환부(1)의 반대 방향을 향하도록], 가스 출구관(5)의 선단부는 비스듬히 커트되어 있다.

(작용ㆍ효과)

압축 공기의 흐름을 도 2a 중에 화살표로 나타낸 바와 같이, 가스 도입관(4)으로부터 상류측 헤더부(2) 내로 유입한 압축 공기는 열교환부(1)의 복수개의 열교환용 파이프(1a)를 거쳐서, 하류측 헤더부(3) 내에 방출된다. 이때, 압축 공기는 열교환부(1)에서 수냉되어 온도가 저하된다. 하류측 헤더부(3) 내에 방출된 온도 저하된 압축 공기는 하류측 헤더부(3) 내를 직진하여, 필터(6)에 충돌한다. 압축 공기에 함유되는 미스트는 압축 공기가 필터(6)에 충돌할 때에 상기 필터(6)에 포집되고, 압축 공기로부터 분리된다. 또한, 드레인 트랩(12)은 저류된 물을 배출할 수 있도록 설치한 것이다.

압축 공기를 필터(6)에 충돌시킴으로써 필터(6)에 미스트를 포집하는 본 형식의 것에서는, 압력이 높은 공기(압축 공기)는 그것에 함유되는 미스트가 제거되면서 필터(6)의 외측으로 배출되어 가므로, 유체 전량이 필터를 통과하는 종래 형식의 것에 비해, 헤더부[하류측 헤더부(3)]의 공기 저항은 저감된다.

또한, 흡음성을 갖는 필터(6)의 배후에는 소리를 반사하는 벽면[내벽면(3a)]이 존재하기 때문에, 내벽면(3a)에서 소리가 반사되어, 적어도 2회는, 흡음성을 갖는 필터(6)를 소리가 통과한다. 그로 인해, 흡음성을 갖는 필터(6)의 흡음 효과는 보다 향상된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이, 하류측 헤더부(3)의 열교환부(1)에 대향하는 내벽면(3a)뿐만 아니라, 상류측 헤더부(2)의 열교환부(1)에 대향하는 내벽면(2a)에도 필터(6)를 설치하고 있다. 하류측 헤더부(3) 내의 필터(6)의 경우와 마찬가지로, 상류측 헤더부(2) 내의 필터(6)의 배후에는 소리를 반사하는 벽면[내벽면(2a)]이 존재하기 때문에, 흡음성을 갖는 필터(6)의 흡음 효과는 보다 향상된다.

또한, 상류측 헤더부(2) 내의 필터(6)에 관하여, 상기 필터(6)의 설치 장소[열교환부(1)에 대향하는 내벽면(2a) 부분]는 상류측 헤더부(2) 내의 비교적 유속이 느린 장소이므로, 상류측 헤더부(2) 내의 흐름의 큰 저항으로는 되지 않는다[하류측 헤더부(3) 내의 필터(6)에 관해서도 마찬가지].

여기서, 하류측 헤더부(3)에는 열교환부(1)에서 냉각된 압축 공기가 방출되기 때문에, 그 압축 공기에는 미스트가 함유되어 있는 경우가 많다. 이에 비해, 상류측 헤더부(2)에는 제1 압축단(51)에서 압축된 압축 공기가 유입되기 때문에, 하류측 헤더부(3)에 비해, 유입되는 압축 공기에 미스트가 함유되어 있는 경우는 적다고 할 수 있다. 그러나, 상류측 헤더부(2)에 유입되는 압축 공기에 미스트가 전혀 함유되는 경우가 없다고는 단언할 수는 없다. 즉, 상류측 헤더부(2)에 유입되는 압축 공기에 미스트가 함유되어 있는 경우에는, 상류측 헤더부(2) 내의 필터(6)는 하류측 헤더부(3) 내의 필터(6)와 마찬가지로, 압축 공기로부터 미스트를 제거하는 기능을 발휘한다.

이상으로부터, 본 실시 형태의 열교환기(53)에 의하면, 열교환기(53)의 헤더부[상류측 헤더부(2), 하류측 헤더부(3)]에서 압축 공기에 포함되는 미스트를 제거하면서도, 그 헤더부의 공기 저항을 저감할 수 있고, 또한 압축기로부터 방출되는 소음도 저감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 상류측 헤더부(2) 및 하류측 헤더부(3)의 열교환부(1)에 대향하는 내벽면(2a, 3a)에, 각각, 필터(6)를 설치한 경우를 예시하였지만, 상류측 헤더부(2) 및 하류측 헤더부(3) 중 적어도 어느 한쪽에 있어서, 열교환부(1)에 대향하는 내벽면에 필터(6)를 설치하면, 상기한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 가스 출구관(5)은 하류측 헤더부(3)의 내부까지 연장되어 있고, 또한 가스 출구관(5)의 하류측 헤더부(3) 내의 개구(5a)는 필터(6)를 향하게 되어 있다. 이 구성에 의하면, 도 2a 중에 점선의 화살표로 나타낸 바와 같은, 압축 공기의 흐름이 되는 경우는 없다. 즉, 열교환부(1)로부터 방출된 압축 공기가, 필터(6)에 충돌하지 않고 바이패스하여 가스 출구관(5)으로부터 나가는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 압축 공기에 포함되는 미스트를 보다 제거할 수 있다.

(제2 실시 형태의 열교환기의 구성)

도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 열교환기(63)의 측단면도이다. 또한, 본 실시 형태의 열교환기(63)에 관하여, 도 2a, 도 2b에 도시한 제1 실시 형태의 열교환기(53)를 구성하는 부품과 동일한 부품에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다(다른 실시 형태에 대해서도 마찬가지).

본 실시 형태의 열교환기(63)와, 제1 실시 형태의 열교환기(53)의 차이는, 필터(필터 겸 흡음재)의 형상이다. 또한, 다공질계라고 하는 필터의 구조, 그 밀도 등은 본 실시 형태에 있어서의 필터(8)와 제1 실시 형태에 있어서의 필터(6)에서 동일하다.

제1 실시 형태에 있어서의 필터(6)는 그 두께가 어떤 부위에서든 일정하지만, 본 실시 형태에서는 헤더부 내를 흐르는 압축 공기의 흐름에 대한 저항을 저감하도록, 필터(8)의 두께를 변화시키고 있다. 상류측 헤더부(2) 내에 배치한 필터(8)와, 하류측 헤더부(3) 내에 배치한 필터(8)는 그 형상이 동일하므로, 대표로, 하류측 헤더부(3) 내에 배치한 필터(8)에 대해 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 복수개의 열교환용 파이프(1a)로부터 하류측 헤더부(3) 내에 방출된 압축 공기가, 필터(8)의 표면에 충돌한 후, 가스 출구관(5)을 향하는 흐름이 되도록, 필터(8)의 표면은, 열교환용 파이프(1a)의 가상의 연장 방향에 대해 경사진 면으로 되어 있다. 필터(8) 중, 하류측 헤더부(3)의 저부측의 두께가 두껍고, 가스 출구관(5)측의 두께가 얇게 되어 있다.

(작용ㆍ효과)

필터(8)의 이 형상에 의하면, 가이드 베인의 효과를 필터(8)에 갖게 할 수 있고, 압축 공기의 흐름에 대한 저항을 저감할 수 있다. 또한, 필터(8)의 두께가 부위에 따라 변화됨으로써, 흡음률이 높은 주파수 범위가 넓어져, 폭넓은 주파수 대역의 소리를 저감할 수 있다.

(제3 실시 형태의 열교환기의 구성)

도 4a, 도 4b는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 열교환기(73)를 도시하는 도면이다. 도 4a는 열교환기(73)의 측단면도이고, 도 4b는 도 4a의 IV-IV 단면도이다.

본 실시 형태의 열교환기(73)와, 제1 실시 형태의 열교환기(53)의 차이는, 열교환기(73)의 하류측 헤더부(3) 내에 차폐판(9)을 설치하고 있는 점이다. 열교환부(1)로부터 가스 출구관(5)의 가스 입구부[개구(5a)]를 항하게 한 압축 공기의 단락류를 방지하도록, 하류측 헤더부(3) 내에 차폐판(9)을 설치하고 있다.

도 4a, 도 4b에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 열교환부(1)의 하류측 상단부로부터 경사 하방을 향해 연장되도록, 반월상(반원상)의 차폐판(9)을 하류측 헤더부(3) 내에 설치하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 하류측 헤더부(3)의 내부까지 가스 출구관(5)을 연장시키고 있지 않다.

(작용ㆍ효과)

차폐판(9)을 설치함으로써, 열교환부(1)로부터 방출된 압축 공기는 도면 중, 우측 경사 하방으로 흐르게 된다. 이에 의해, 당해 압축 공기가 필터(6)에 충돌하지 않고, 가스 출구관(5)으로부터 직접 유출되는 것을 방지할 수 있다.

(제4 실시 형태의 열교환기의 구성)

도 5a, 도 5b는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 열교환기(83)를 도시하는 도면이다. 도 5a는 열교환기(83)의 측단면도이고, 도 5b는 도 5a의 V-V 단면도이다.

본 실시 형태의 열교환기(83)와, 제1 실시 형태의 열교환기(53)의 차이는, 가스 출구관(5)의 상류측(가스 입구측)의 형상이다. 또한, 가스 출구관(5)의 하류측 헤더부(3) 내의 개구(5a)가 필터(6)를 향하게 되어 있는 점은, 본 실시 형태와 제1 실시 형태에서 동일하다.

본 실시 형태에서는 가스 출구관(5)의 상류측(가스 입구측)의 단부(15)를 필터(6)가 위치하는 방향으로 구부림으로써, 개구(5a)를 필터(6)를 향하게 하고 있다.

(작용ㆍ효과)

이 구성에 의하면, 제1 실시 형태의 가스 출구관(5)의 경우와 마찬가지로, 열교환부(1)로부터 방출된 압축 공기가 필터(6)에 충돌하지 않고 바이패스하여 가스 출구관(5)으로부터 나가는 것을 방지할 수 있다.

(제5 실시 형태의 열교환기의 구성)

도 6a, 도 6b, 도 6c는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 열교환기(93)를 도시하는 도면이다. 도 6a는 열교환기(93)의 측단면도이고, 도 6b는 도 6a의 VI-VI 단면도이고, 도 6c는 도 6a의 VII-VII 단면도이다.

본 실시 형태의 열교환기(93)와, 제4 실시 형태의 열교환기(83)의 차이는, 필터(필터 겸 흡음재)의 형상이다. 또한, 다공질계라는 필터의 구조, 그 밀도 등은 본 실시 형태에 있어서의 필터(10)와 제4 실시 형태(제1 실시 형태)에 있어서의 필터(6)에서 동일하다.

본 실시 형태에 있어서의 필터(10)는 제4 실시 형태에 있어서의 필터(6)의 양단부를 열교환부(1)측으로 연장시킨 것이다. 연장시킨 부분을 필터(10)의 측부(10b)로 하여, 도 6b 및 도 6c에 도시하고 있다. 도 6c에 도시한 바와 같이, 필터(10)는 그 평단면에서 볼 때 U자 형상으로 되어 있다. 또한, 도 6b에 도시한 바와 같이, 필터(10)의 측부(10b)는 열교환기(93)를 정면 방향에서 본 경우, 반월상의 형태를 이루고 있다. 반월상의 형태로 한 것은, 원통 형상의 하류측 헤더부(3)의 만곡한 내벽면의 형상에 측부(10b)의 형상을 맞추기 위해서이다. 이들 측부(10b)에서, 가스 출구관(5)의 상류측(가스 입구측)의 단부(15)를 끼워 넣도록 하고 있다.

또한, 하류측 헤더부(3)의 열교환부(1)에 대향하는 내벽면(3a)에는 다른 실시 형태와 마찬가지로, 필터(10)의 기초부(10a)가 밀착 고정되어 있다.

(작용ㆍ효과)

이 구성에 의하면, 필터(10)의 개방측[열교환부(1)측]의 표면적이 증대하므로, 필터(10)의 흡음성이 향상된다. 또한, 열교환부(1)로부터 가스 출구관(5)의 가스 입구부[개구(5a)]까지의 경로가 길어지고, 또한 가스 출구관(5)의 가스 입구부[개구(5a)]에 압축 공기가 직선적으로 유입되기 어려워지므로, 필터(10)의 미스트의 포집성도 향상된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 특허 청구의 범위에 기재한 한에 있어서 다양하게 변경하여 실시하는 것이 가능한 것이다.

본 발명의 열교환기에 흘려지는 냉각 대상인 가스(압축 가스)는 공기(압축 공기)로 한정되지 않는다. 질소(압축 질소) 등의 공기(압축 공기) 이외의 가스(압축 가스)여도 된다.

본 출원은 2013년 8월 1일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2013-160470)에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

1 : 열교환부
2 : 상류측 헤더부
3 : 하류측 헤더부
4 : 가스 도입관
5 : 가스 출구관
6 : 필터(필터 겸 흡음재)
53 : 열교환기

Claims

가스 압축기용 열교환기이며,
압축 가스가 흘려지는 열교환부와,
상기 열교환부의 상류측에 설치된 상기 열교환부에 연통하는 상류측 헤더부와,
상기 열교환부의 하류측에 설치된 상기 열교환부에 연통하는 하류측 헤더부와,
상기 상류측 헤더부의 상기 열교환부에 대향하는 벽면을 제외한 상기 상류측 헤더부의 벽면에 접속된 가스 도입관과,
상기 하류측 헤더부의 상기 열교환부에 대향하는 벽면을 제외한 상기 하류측 헤더부의 벽면에 접속된 가스 출구관을 구비하고,
상기 상류측 헤더부와 상기 하류측 헤더부 중 적어도 상기 하류측 헤더부의 상기 열교환부에 대향하는 내벽면에, 다공질계의 필터 겸 흡음재가 설치되어 있고,
상기 가스 출구관은 상기 하류측 헤더부의 내부까지 돌출 연장되어 있고,
상기 가스 출구관의 상기 하류측 헤더부 내의 개구가, 상기 하류측 헤더부 내에서 상기 열교환부와는 반대 방향의 상기 필터 겸 흡음재를 향하게 되어 있는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
제1항에 있어서, 헤더부 내를 흐르는 압축 가스의 흐름에 대한 저항을 저감하도록, 상기 필터 겸 흡음재는 그 두께가 변화시켜져 있는 것을 특징으로 하는, 열교환기.
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