TWI629444B - 氣體冷卻器 - Google Patents

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TWI629444B
TWI629444B TW105139937A TW105139937A TWI629444B TW I629444 B TWI629444 B TW I629444B TW 105139937 A TW105139937 A TW 105139937A TW 105139937 A TW105139937 A TW 105139937A TW I629444 B TWI629444 B TW I629444B
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Kazuya Hirata
平田和也
Koji Hagihara
萩原亮任
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Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.)
神戶製鋼所股份有限公司
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Abstract

在氣體冷卻器中可有效地防止或抑制冷凝水朝外部流出。氣體冷卻器(1)，是具備：外殼(3)、冷卻部(13)、密封托板(15)、導入口(31)、導出口(33)、及排水飛散防止構件(41)。冷卻部(13)，是被收容在外殼(3)的內部，將氣體冷卻。密封托板(15)，是設在冷卻部(13)，將外殼(3)的內部，區分成：通過冷卻部(13)之前的氣體流動的上部空間(27)、及通過冷卻部(13)之後的氣體流動的底部空間(28)。氣體是從導入口(31)朝上部空間(27)被導入，且氣體是從導出口(33)且從底部空間(28)被導出。排水飛散防止構件(41)，是被配置於底部空間(28)，容許氣體的通過，並將冷凝水捕集。

Description

氣體冷卻器
本發明，是有關於氣體冷卻器。
在專利文獻1所揭示的壓縮機用的氣體冷卻器，是從冷卻部的上方朝下方將氣體通過使冷卻者，在底部具備將氣體中的水分凝縮的冷凝水回收的排水回收部。在排水回收部的上方中，在導出口的附近設有吹起防止部。吹起防止部，是防止：由氣體流所產生的導出口的附近的冷凝水的吹起、及藉此使冷凝水伴隨氣體朝外部的流出。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-200473號公報
朝氣體冷卻器被導入的壓縮氣體的流量增加使流速變高的話，在到達吹起防止部之前，朝向氣體冷卻器的底部吹附的氣體流會使冷凝水飛散，飛散的冷凝水就有可能隨附氣體朝外部流出。
本發明的課題，是在氣體冷卻器中可有效地防止或抑制冷凝水朝外部流出。
本發明是提供一種氣體冷卻器，具備：外殼；及設在前述外殼的內部，將氣體冷卻的冷卻部；及隔著前述外殼的前述內部的前述冷卻部地形成的，比前述冷卻部更上方的上部空間及比前述冷卻部更下方的底部空間；及將前述氣體導入前述上部空間的導入口；及從前述底部空間將前述氣體導出的導出口；及排水飛散防止構件，是被配置於前述底部空間，將藉由由前述冷卻部所產生的冷卻而使前述氣體中的水分凝集而伴隨於前述氣體的冷凝水，伴隨前述氣體的通過而被捕集。
排水飛散構件，是將冷凝水伴隨氣體的通過捕集。因此，藉由氣體流來抑制冷凝水飛散，其結果，可以有效地防止或抑制冷凝水伴隨氣體流從導出口朝氣體冷卻器的外部流出。
前述冷卻部，是具備將前述上部空間及前述底部空間之間密封用的密封托板也可以。
氣體冷卻器，是進一步具備將前述冷凝水朝前述外殼外排出用的排水排出口。
前述排水飛散防止構件，是將前述導出口覆蓋的方式設置。
排水飛散防止構件，是被舖設在前述外殼的底壁也可以。
例如，前述排水飛散防止構件是金屬棉的塊體。
或是前述排水飛散防止構件是金屬網的層疊體。
依據本發明的氣體冷卻器的話，藉由配置排水飛散防止構件，就可防止由氣體流所產生的冷凝水的飛散，可有效地防止或抑制冷凝水朝外部流出。
1‧‧‧氣體冷卻器
2A‧‧‧內部冷卻器
2B‧‧‧後冷卻器
3‧‧‧外殼
4‧‧‧底壁
5A、5B‧‧‧端壁
6A、6B‧‧‧側壁
7‧‧‧頂壁
8‧‧‧隔壁
11A‧‧‧第1空間
11B‧‧‧第2空間
13A、13B‧‧‧冷卻部
14‧‧‧隔件
15‧‧‧密封托板
16‧‧‧管組
17‧‧‧冷卻管
18‧‧‧鰭片
19A、19B、19C、19D‧‧‧開口
21A、21B、21C、21D‧‧‧安裝部
22A、22B、22C、22D‧‧‧蓋
23A、23B‧‧‧流入通口
24A、24B‧‧‧流出通口
25A、25B‧‧‧支撐肋
26‧‧‧段差部
27A、27B‧‧‧上部空間
28A、28B‧‧‧底部空間
31A、31B‧‧‧導入口
32A、32B‧‧‧入口通口
33A、33B‧‧‧導出口
34‧‧‧流路
35A、35B‧‧‧出口通口
36A‧‧‧第1排水部
36B‧‧‧第2排水部
37A、37B‧‧‧電磁閥
41A、41B‧‧‧排水飛散防止構件
[第1圖A]本發明的實施例的氣體冷卻器的俯視圖。
[第1圖B]本發明的實施例的氣體冷卻器的前視圖。
[第1圖C]第1圖A的線I-I的剖面圖。
[第1圖D]將本發明的實施例的氣體冷卻器的一部分的零件除去的狀態的右側視圖。
[第2圖]本發明的實施例的氣體冷卻器的意示俯視圖。
[第3圖]第2圖的線III-III的意示剖面圖。
[第4圖]第2圖的線IV-IV的意示剖面圖。
[第5圖]第2圖的線V-V的意示剖面圖。
[第6圖A]冷卻部的剖面圖。
[第6圖B]冷卻部的意示側面圖。
[第7圖]變形例的氣體冷卻器的與第4圖同樣的意示剖面圖。
[第8圖]其他的變形例的氣體冷卻器的與第4圖同樣的意示俯視圖。
第1圖A~第1圖D所示的本發明的實施例的氣體冷卻器1，具備外殼3，其具有內部冷卻器2A及後冷卻器2B，將這些內部冷卻器2A及後冷卻器2B一體化。在本實施例中，氣體冷卻器1，是被組入無油的二段螺桿壓縮機。內部冷卻器2A是被設在低段側螺桿壓縮機及高段側螺桿壓縮機之間的氣體流路，後冷卻器2B是設於高段側螺桿壓縮機下游的氣體流路。
同時參照第2圖~第5圖的話，外殼3，具備：底壁4、及從底壁4立起的一對的端壁5A、5B、及從底壁4立起的一對的側壁6A、6B、及端壁5A、5B及側壁6A、6B的上端的頂壁7、及隔壁8。隔壁8，是將外殼3的內部，即由底壁4、端壁5A、5B、側壁6A、6B、及頂壁7所包圍的空間，分隔成內部冷卻器2A用的第1空間11A及後冷卻器2B用的第2空間11B。如第1圖D 最明瞭所示，內部冷卻器2A的冷卻部(熱交換器)13A是被收容在第1空間11A內，後冷卻器2B的冷卻部(熱交換器)13B是被收容在第2空間11B內。
參照第6圖A及第6圖B的話，各冷卻部13A、13B，是具備：由隔件14被連結的一對的密封托板15、15、及被配置於密封托板15、15間的管組16。本實施例中的管組16，是由具備：多數的直線部17a、及將相鄰接的2個直線部17a的端部流體地連接的多數部的折返部(無圖示)的，冷卻管17所構成。且，各冷卻部13A、13B，是具備隔有間隔被配置的多數的鰭片18，冷卻管17的直線部17a，是與這些的鰭片18一體化。
在外殼3的一方的端壁5A中，設有：內部冷卻器2A的冷卻部13A用的開口19A、及後冷卻器2B用的開口19B。且，在外殼3的另一方的端壁5B，也設有：內部冷卻器2A的冷卻部13A用的開口19C、及後冷卻器2B用的開口19D。內部冷卻器2A的冷卻部13A，是藉由插入開口19A、19C，由在第1空間11A內使冷卻管17的直線部17a朝水平方向延伸的姿勢被配置。同樣地，後冷卻器2B的冷卻部13B，是藉由插入開口19B、19D，由在第2空間11B內使冷卻管17的直線部17a朝水平方向延伸的姿勢被配置。開口19A、19B，是藉由安裝部21A、21B在氣密狀態下被密封，在安裝部21A、21B中安裝有蓋22A、22B。開口19C、19D，是藉由安裝部21C、21D在氣密狀態下被密封，在安裝部21C、21D 中安裝有蓋22C、22D。
參照第1圖A及第1圖B的話，在內部冷卻器2A的冷卻部13A的冷卻管17中，從設在蓋22A的流入通口23A使冷卻水被供給，通過冷卻管17的冷卻水，是從設在蓋22A的流出通口24A流出。且，在後冷卻器2B的冷卻部13B的冷卻管17中，從設在蓋22B的流入通口23B使冷卻水被供給，通過冷卻管17的冷卻水，是從設在蓋22B的流出通口24B流出。
如第3圖~第6圖最明瞭所示，在第1空間11A中，在端壁5A、5B間延伸的一對的支撐肋25A、25A是被設在側壁6A及隔壁8。內部冷卻器2A的冷卻部13A所具備的密封托板15、15的段差部26(第6圖A參照)是被支撐在這些的支撐肋25A、25A上，且形成有密封部。因此，第1空間11A，是橫跨端壁5A、5B之間，被區劃成：比冷卻部13更上方的上部空間27A、及比冷卻部13A更下方的底部空間28A。如後述，使通過冷卻部13A之前的氣體流通於上部空間27A中，使通過冷卻部13A之後的氣體流通於底部空間28A中。
同樣地，在第2空間11B中，後冷卻器2B的冷卻部13B所具備的密封托板15、15的段差部26(第6圖A參照)是被支撐在被設在側壁6B及隔壁8的在端壁5A、5B間延伸的一對的支撐肋25B、25B上，且形成有密封部。因此，第2空間11B，是橫跨端壁5A、5B之間，被區劃成：比冷卻部13B更上方的上部空間27B、及 比冷卻部13B更下方的底部空間28B。如後述，使通過冷卻部13B之前的氣體流通於上部空間27B中，使通過冷卻部13B之後的氣體流通於底部空間28B中。
參照第1圖C及第3圖的話，在鄰接於頂壁7的端壁5B的位置，內部冷卻器2A的導入口31A，是在第1空間11A的上部空間27A開口的方式設置。導入口31A，是和與低段壓縮機的吐出口流體地連接的入口通口32A(第1圖A及第2圖參照)連通。且，參照第1圖C及第4圖的話，在鄰接於隔壁8的端壁5A的位置，內部冷卻器2A的導出口33A，是在第1空間11A的底部空間28A開口的方式設置。導出口33A，是透過形成於隔壁8的流路34，與設在頂壁7的出口通口35A(第1圖A、第2圖、及第4圖參照)連通。出口通口35A，是與高段壓縮機的吸入口流體地連接。
參照第2圖、第4圖、第5圖的話，在頂壁7的長度方向中央附近中，後冷卻器2B的2個導入口31B、31B，是在第2空間11B的上部空間27B開口的方式設置。導入口31B、31B，是和與高段壓縮機的吐出口流體地連接的入口通口32B(第1圖A及第2圖參照)連通。且，參照第4圖的話，在鄰接於側壁6B的端壁5A的位置，後冷卻器2B的導出口33B，是在第2空間11B的底部空間28B開口的方式設置。導出口33B是與2段螺桿壓縮機的下游側流體地連接。
參照第1圖D的話，設有與第1空間11A的 底壁4側連通的第1排水部36A，透過此第1排水部36A使內部冷卻器2A的冷凝水朝外部被排出。在第1排水部36A中設有電磁閥37A。且，設有與第2空間11B的底壁4側連通的第2排水部36B，透過此第2排水部36B使後冷卻器2B的冷凝水朝外部被排出。在第2排水部36B中設有電磁閥37B。
參照第1圖C以及第3圖~第5圖的話，在內部冷卻器2A用的第1空間11A中，在底壁4舖設有排水飛散防止構件41A。在本實施例中，排水飛散防止構件41A，是從俯視看被舖設在第1空間11A的長度方向的整體。換言之，從端壁5A至端壁5B為止，舖設有排水飛散防止構件41A。且，排水飛散防止構件41A，是從俯視看被舖設在第1空間11A的寬度方向的整體。換言之，從側壁6A至隔壁8為止舖設有排水飛散防止構件41A。進一步，排水飛散防止構件41A的高度是一定，上面是平坦。參照第4圖的話，排水飛散防止構件41A的高度，是設定成比導出口33A的上端的高度更高。換言之，排水飛散防止構件41A，是將導出口33A覆蓋的方式設置。
參照第1圖C以及第3圖~第5圖的話，在後冷卻器2B用的第2空間11B，也在底壁4舖設有排水飛散防止構件41B。在本實施例中，排水飛散防止構件41B，是從俯視看被舖設在第2空間11B的長度方向的整體。且，排水飛散防止構件41B，是從俯視看被舖設在第2空間11B的寬度方向的整體。進一步，排水飛散防止構 件41B的高度是一定，上面是平坦。參照第4圖的話，排水飛散防止構件41B的高度，是設定成比導出口33B的上端的高度更高。換言之，排水飛散防止構件41B，是將導出口33B覆蓋的方式設置。
排水飛散防止構件41A、41B，是具有：容許氣體的通過，另一方面，將冷凝水捕集的構造。且，構成排水飛散防止構件41A、41B的材料，是具有耐熱性較佳。進一步，構成排水飛散防止構件41A、41B的材料，是具有耐腐蝕性較佳。本實施例中的排水飛散防止構件41A、41B，是金屬棉的塊體的一例的不銹鋼棉的塊體，具有耐熱性及耐腐蝕性。排水飛散防止構件41A、41B，是金屬棉的塊體以外，金屬網的層疊體也可以。
從低段壓縮機的吐出口被吐出的氣體(壓縮空氣)，是經過入口通口32A從導入口31A朝內部冷卻器2A的上部空間27A被導入。如第1圖C由箭頭概念所示，氣體是在上部空間27A內朝長度方向擴大，且將冷卻部13A從上方朝下方通過。同時參照第4圖的話，通過冷卻部13A流入底部空間28A的氣體，是從導出口33A朝流路34流動，從出口通口35A被導出。如此在內部冷卻器2A中，從上部空間27A，即從上方使氣體被導入，從底部空間28A，即從下方使氣體被導出。從內部冷卻器2A被導出的氣體，是被吸入高段壓縮機的吸入口。
參照第6圖B的話，朝冷卻部13A被送入的氣體，是通過相鄰接的鰭片18、18間的間隙從上部空間 27A側朝底部空間28A側移動。此時，氣體是藉由與冷卻部13A的冷卻管17的外面及鰭片18接觸，與冷卻管17內部的冷卻水熱交換而被冷卻。被冷卻的氣體中的水分被凝縮，成為液滴，順著冷卻管17及鰭片18，落下至底壁4。且，藉由流動於鰭片18、18間的間隙的氣體，而促進附著在冷卻管17及鰭片18的液滴的落下。落下至底壁4的液滴是成為冷凝水。
在內部冷卻器2A的底部空間28A中，在底壁4上存在冷凝水。但是，因為在底壁4中舖設有排水飛散防止構件41A，所以氣體的流動被容許，且可以抑制朝向底壁4被吹附的氣體流導致底壁4上的冷凝水被吹起而飛散。具體而言，因為冷凝水是藉由排水飛散防止構件41A被捕集，所以可抑制氣體流朝底壁4吹附時的冷凝水的飛散。其結果，可以有效地防止或抑制冷凝水伴隨氣體流從導出口33A朝內部冷卻器2A的外部流出。且，因為排水飛散防止構件41A是將導出口33A覆蓋的方式設置，所以冷凝水即使是隨附於氣體流地通過導出口33A，仍可藉由排水飛散防止構件41A被捕集。其結果，可以抑制冷凝水隨附於氣體流從導出口33朝內部冷卻器2A的外部流出。藉由設置排水飛散防止構件41A，即使朝內部冷卻器2A被導入的壓縮氣體的流量增加使流速變高的情況，也可防止由氣體流所產生的冷凝水的飛散，可有效地防止或抑制冷凝水朝外部流出。
從高段壓縮機的吐出口被吐出的氣體，是經 過入口通口32B從導入口31B、31B朝後冷卻器2B的上部空間27B被導入。氣體是在上部空間27A內朝長度方向漸廣，且將冷卻部13B從上方朝下方通過，通過冷卻部13B流入底部空間28B的氣體，是從導出口33B流出且經過出口通口35B朝下游側被送出。如此在後冷卻器2B中，從上部空間27B，即從上方使氣體被導入，從底部空間28B，即從下方使氣體被導出。藉由由冷卻部13B所產生的冷卻而凝縮的氣體中的水分是成為液滴並落下至底壁4，成為冷凝水。
在後冷卻器2B的底部空間28B中，在底壁4上存在冷凝水。但是，因為在底壁4中舖設有排水飛散防止構件41B，所以氣體的流動被容許，且可以抑制朝向底壁4被吹附的氣體流導致底壁4上的冷凝水被吹起而飛散。具體而言，因為冷凝水是藉由排水飛散防止構件41A被捕集，所以氣體流被吹附時的冷凝水的飛散被抑制。其結果，可以有效地防止或抑制冷凝水伴隨氣體流從導出口33B朝後冷卻器2B的外部流出。且，因為排水飛散防止構件41B是將導出口33B覆蓋的方式設置，所以冷凝水即使隨附於氣體流而通過導出口33B，仍可藉由排水飛散防止構件41B被捕集。其結果，可以抑制冷凝水隨附於氣體流從導出口33朝內部冷卻器2A的外部流出。藉由設置排水飛散防止構件41B，朝後冷卻器2B被導入的壓縮氣體的流量增加使流速變高的情況，也可防止由氣體流所產生的冷凝水的飛散，可有效地防止或抑制冷凝水朝外部流 出。
如前述，本實施例中的排水飛散防止構件41A、41B是不銹鋼棉的塊體。此不銹鋼棉，例如棉線徑是0.25mm以上，空間率是94%以上99%以下。在此的空間率，是對於不銹鋼棉的體積的空間或間隙的體積的比率。棉線徑是未滿0.25mm時，由壓縮氣體的脈動所產生的振動使棉線彼此摩擦的情況時會磨耗，棉線容易脫落。空間率是比99%更大的話捕集效果下降，未滿94%的話藉由壓力損失使壓縮機的比動力惡化。
以下，說明本實施例的變形例。
如本實施例，在具備內部冷卻器2A及後冷卻器2B的多段壓縮機適用排水飛散防止構件的情況，只有在後冷卻器2B設置排水飛散防止構件41B也可以。即，在本實施例中，取消內部冷卻器2A的排水飛散防止構件41A也可以。
在第7圖所示的變形例中，排水飛散防止構件41A、41B的高度，是在導出口33A、33B的附近中，被設定成比導出口33A、33B的上端的高度更高，但是在其他的部分中，被設定成比導出口33A、33B的下端的高度更低。
在第8圖所示的變形例中，排水飛散防止構件41A、41B的寬度，是各別被設定成充分比第1空間11A及第2空間11B的寬度更窄。除了導出口33A、33B的附近以外，對於內部冷卻器2A及後冷卻器2B的其中 任一，在底壁4上也未被配置有排水飛散防止構件41A、41B。排水飛散防止構件41A、41B，是將導出口33A、33B覆蓋的方式被設置。即使因朝向底壁4被吹附的氣體流而產生冷凝水的飛散，使冷凝水隨附氣體流通過導出口33A、33B，也可藉由排水飛散防止構件41A、41B被捕集。其結果，可以抑制冷凝水隨附氣體流從導出口33A、33B朝外部流出。
在本實施例中雖說明了將排水飛散防止構件41A、41B與外殼3的底部接觸的方式舖設者，但是排水飛散防止構件41A、41B，是對於外殼3的底壁4隔有間隙地舖設也可以。例如，可以在底壁4及排水飛散防止構件41A、41B之間設置間隙形成部。間隙形成部，是形成於底部4的凸狀部也可以，與外殼不同構件的隔件也可以，設在排水飛散防止構件41A、41B的凸狀部也可以。藉由在底壁4及排水飛散防止構件41A、41B之間設置間隙，就可以容易將滯留於外殼的底部4的排水朝向排水排出口流出。

Claims (6)

  1. 一種氣體冷卻器，具備：外殼；及設在前述外殼的內部，將氣體冷卻的冷卻部；及隔著前述外殼的前述內部的前述冷卻部地形成的，比前述冷卻部更上方的上部空間及比前述冷卻部更下方的底部空間；及將前述氣體導入前述上部空間的導入口；及從前述底部空間將前述氣體導出的導出口；及排水飛散防止構件，是被配置於前述底部空間，將藉由由前述冷卻部所產生的冷卻而使前述氣體中的水分凝集而伴隨於前述氣體的冷凝水，伴隨前述氣體的通過而被捕集，前述排水飛散防止構件，是以抑制朝向前述外殼的底壁被吹附的氣體流導致該底壁上的冷凝水被吹起而飛散的方式，被舖設在前述外殼的底壁。
  2. 如申請專利範圍第1項的氣體冷卻器，其中，前述冷卻部，是具備將前述上部空間及前述底部空間之間密封用的密封托板。
  3. 如申請專利範圍第1項的氣體冷卻器，其中，進一步具備將前述冷凝水朝前述外殼外排出用的排水排出口。
  4. 如申請專利範圍第3項的氣體冷卻器，其中，前述排水飛散防止構件，是將前述導出口覆蓋的方式設置。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項的氣體冷卻器，其中，前述排水飛散防止構件是金屬棉的塊體。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項的氣體冷卻器，其中，前述排水飛散防止構件是金屬網的層疊體。
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