(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸端にブルギアが取付けられた電動機と、この電動機に噛合うピニオンを軸端に取付けた雄ロータを有する第１段圧縮機及び第２段圧縮機と、前記ブルギア及びピニオンを収容する増速機ケーシングと、前記第１段圧縮機で圧縮された空気を冷却するインタークーラと、前記第２段圧縮機で圧縮された空気を冷却するアフタクーラとを備え、前記第１段圧縮機及び第２段圧縮機では、前記雄ロータのピニオン取付け端とは反対端に取付けた歯車が雌ロータの軸端に取り付けた歯車と噛み合って雌雄両ロータを同期回転させるドライスクリュー圧縮機において、
前記インタークーラのケーシングとアフタクーラのケーシングと増速機ケーシングとを鋳造一体として断面Ｌ字状の一体ケーシングを形成し、この一体ケーシングでは、前記増速機ケーシングが上部に、前記インタークーラと前記アフタクーラとが下部に隣合ってそれぞれ配置され、これらクーラと前記増速機ケーシング間には空間が形成されており、前記増速機ケーシングに前記ブルギアとピニオンギアを収容するとともにこの増速機ケーシングの側面に形成した圧縮機取り付けフランジ部に前記第１段圧縮機及び第２段圧縮機が片持ち状に締結されており、前記インタークーラ及び前記アフタクーラはクーラネストを有し、このクーラネストの管内側を冷却水が、管外側を圧縮空気が流通することを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項２】
前記一体ケーシングに各段の圧縮機とインタークーラまたはアフタクーラとを接続する流路を形成したことを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項３】
前記クーラネストは取出し可能に前記一体ケーシングに取付けられており、その取出し方向は前記電動機の回転軸に直交する方向であることを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項４】
前記一体ケーシングは、前記第１段圧縮機と前記インタークーラを接続する１段吐出通路と、前記インタークーラと前記第２段圧縮機を接続する２段吸込通路と、前記第２段圧縮機と前記アフタクーラを接続する２段吐出通路とを含むことを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項５】
前記第１段圧縮機に作動空気を導く吸込み口と、前記アフタクーラで冷却された作動空気を需要元側に導くための吐出口とを、前記一体ケーシングに形成したことを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項６】
前記第１段圧縮機の上流に配置した容量調整弁と、第２段圧縮機の下流に配置した逆止弁と、第２段圧縮機から吐出される吐出空気を第２段圧縮機と前記逆止弁との間から大気に開放可能にする放風弁とを設け、前記放風弁の二次側を前記容量調整弁の一次側に接続し、第１段圧縮機に吸込まれアフタクーラから吐出される作動ガスの流路がすべて前記第１段圧縮機と前記第２段圧縮機と一体ケーシング内に含まれることを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項７】
前記前記放風弁を、前記アフタクーラと前記逆止弁の間に設置したことを特徴とする請求項６に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項８】
前記放風弁と前記逆止弁を、前記容量調整弁と一体にしたことを特徴とする請求項６に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項９】
前記ピニオン及びブルギヤを潤滑する潤滑油を溜めるオイルタンク部を前記増速機ケーシングの下部に設け、このオイルタンクに溜められた潤滑油を前記ピニオン及びブルギヤに供給するオイルポンプ及び潤滑油を冷却するオイルクーラとを前記増速機ケーシングに取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項１０】
前記増速機ケーシングから内部気体を吸引する吸引装置を設け、前記増速機ケーシングと吸引装置との間に油分分離フィルタを設けたことを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気を圧縮するスクリュー圧縮機に係り、特に高圧段及び低圧段の2段の圧縮機を有するスクリュー圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気を圧縮するパッケージ形スクリュー圧縮機の例が、特開平６―１０１６６９号公報に記載されている。この公報に記載のパッケージ形スクリュー圧縮機では、保守点検作業を容易にし、かつメンテナンススペースを含む設置スペースを最小限にするため、ベース上に圧縮機、増速機、主モータを設置していた。そして、モータの軸方向に直角な方向にインタークーラ、アフタークーラ、オイルクーラ、クーラントクーラの各クーラを配置し、エアクーラのチューブネストの抜き出し方向を統一している。さらに、防音カバーの前面パネル面にはメンテナンス表示付き操作盤を設置し、ドアパネルを両開き構造としている。これにより、日常点検を前面パネル面及び隣り合う側面パネルで集中的に行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のスクリュー圧縮機においては、スクリュー圧縮機の日常点検を行い易くなっているが、スクリュー圧縮機を構成する各機器をメンテナンスし易く配置するために、各機器を別体化せざるをえず、部品点数が多くならざるを得なかった。特に、インタークーラやアフタークーラを別体化していること、高圧段及び低圧段を構成する各圧縮機と各クーラとの接続用配管が必要であること等のため、必然的に部品点数が増加している。
【０００４】
また、この公報に記載のパッケージ形スクリュー圧縮機では、圧縮機本体で圧縮された圧縮空気を各クーラ内の冷却管内に導き、冷却管外を冷却水で冷却している。その結果、圧縮空気の冷却性能は向上するもののクーラが大型化する。そこで、冷却性能を現状程度に保持しながら、各クーラをコンパクト化したパッケージ形スクリュー圧縮機が求められている。
【０００５】
本発明は上記従来のスクリュー圧縮機の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、部品点数を減らして組立て性を向上させたスクリュー圧縮機を実現することにある。本発明の他の目的は、部品点数を減らして経済的なコンパクトスクリュー圧縮機を実現することにある。また本発明の他の目的は、スクリュー圧縮機のメインテナンス性を向上させることにある。そして、これらの目的の少なくともいずれかを達成することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、軸端にブルギアが取付けられた電動機と、この電動機に噛合うピニオンを軸端に取付けた雄ロータを有する第１段圧縮機及び第２段圧縮機と、ブルギア及びピニオンを収容する増速機ケーシングと、第１段圧縮機で圧縮された空気を冷却するインタークーラと、第２段圧縮機で圧縮された空気を冷却するアフタクーラとを備え、第１段圧縮機及び第２段圧縮機では、雄ロータのピニオン取付け端とは反対端に取付けた歯車が雌ロータの軸端に取り付けた歯車と噛み合って雌雄両ロータを同期回転させるドライスクリュー圧縮機において、インタークーラのケーシングとアフタクーラのケーシングと増速機ケーシングとを鋳造一体として断面Ｌ字状の一体ケーシングを形成し、この一体ケーシングでは、前記増速機ケーシングが上部に、前記インタークーラと前記アフタクーラとが下部に隣合ってそれぞれ配置され、これらクーラと前記増速機ケーシング間には空間が形成されており、増速機ケーシングにブルギアとピニオンギアを収容するとともにこの増速機ケーシングの側面に形成した圧縮機取り付けフランジ部に第１段圧縮機及び第２段圧縮機が片持ち状に締結されており、インタークーラ及びアフタクーラはクーラネストを有し、このクーラネストの管内側を冷却水が、管外側を圧縮空気が流通することにある。
【０００７】
そして好ましくは、一体ケーシングに各段の圧縮機とインタークーラまたはアフタクーラとを接続する流路を形成する；クーラネストは取出し可能に一体ケーシングに取付けられており、その取出し方向は電動機の回転軸に直交する方向である；一体ケーシングは、第１段圧縮機とインタークーラを接続する１段吐出通路と、インタークーラと第２段圧縮機を接続する２段吸込通路と、第２段圧縮機とアフタクーラを接続する２段吐出通路とを含む；第１段圧縮機に作動空気を導く吸込み口と、アフタクーラで冷却された作動空気を需要元側に導くための吐出口とを、一体ケーシングに形成するものである。
【０００８】
また好ましくは、第１段圧縮機の上流に配置した容量調整弁と、第２段圧縮機の下流に配置した逆止弁と、第２段圧縮機から吐出される吐出空気を第２段圧縮機と逆止弁との間から大気に開放可能にする放風弁とを設け、放風弁の二次側を容量調整弁の一次側に接続し、第１段圧縮機に吸込まれアフタクーラから吐出される作動ガスの流路がすべて第１段圧縮機と第２段圧縮機と一体ケーシング内に含まれるものである。そしてさらに好ましくは、放風弁を、アフタクーラと逆止弁の間に設置するか、放風弁と逆止弁を、容量調整弁と一体にするものである。
【０００９】
また好ましくは、ピニオン及びブルギヤを潤滑する潤滑油を溜めるオイルタンク部を増速機ケーシングの下部に設け、このオイルタンクに溜められた潤滑油をピニオン及びブルギヤに供給するオイルポンプ及び潤滑油を冷却するオイルクーラとを増速機ケーシングに取り付けるか、増速機ケーシングから内部気体を吸引する吸引装置を設け、増速機ケーシングと吸引装置との間に油分分離フィルタを設けるものである。
【００１０】
そして好ましくは、一体形のケーシングは、増速歯車を収納する増速機ケーシングをも含む；一体形のケーシングはインタークーラとアフタクーラのケーシングを含み、インタークーラ及びアフタクーラは管外側を作動空気が、管内側を冷却水が流通するクーラネストを有する；一体形のケーシングは、第１段圧縮機とインタークーラを接続する１段吐出通路と、インタークーラと第２段圧縮機を接続する２段吸込通路と、第２段圧縮機とアフタクーラを接続する２段吐出通路とを含む；第１段圧縮機に作動空気を導く吸込み口と、アフタクーラで冷却された作動空気を需要元側に導くための吐出口とを、一体形のケーシングに形成する；インタークーラとアフタクーラとは隣接しており、これらクーラは増速機ケーシングと離間して配置されているものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るパッケージ形スクリュー圧縮機の一実施例を、図面を参照して説明する。図１ないし図3は、本発明に係るスクリュー圧縮機の外観図であり、図1はその正面図、図２は平面図、そして図3は右側面図である。また、図４及び図５は、この図１に示したスクリュー圧縮機における作動空気の流れを説明する図である。図１５は、図1に示したパッケージ形スクリュー圧縮機から防音カバー等を除いた斜視図である。
【００１３】
本実施例のスクリュー圧縮機１は、低圧段（第１段）圧縮機２と高圧段（第２段）圧縮機３を備える２段圧縮機であり、スクリューロータの噛合い部が積極的には潤滑されない、いわゆるドライスクリュー圧縮機である。取り扱いガスは空気である。このスクリュー圧縮機１の吐出圧力（第2段圧縮機の吐出圧力）は、約０．７〜１．０ＭＰａ（ゲージ圧）程度であり、低圧段の吐出圧力は、約0．２〜０．３５程度である。また、圧縮空気の需要元は主として工場であり、一般産業用の工場空気源に用いられることが多いものである。
【００１４】
低圧段圧縮機２と高圧段圧縮機３は、増速機ケーシング５の側面に形成した圧縮機取付フランジ部において、増速機ケーシング５にボルト締結されている。増速機ケーシング５の脚部は、４ヶ所で防振ゴム１９を介してベース６に固定されている。各段の圧縮機２、３では、雌雄１対のスクリューロータが圧縮機のケーシング内に内蔵されている。この各ロータの回転軸は、電動機４の回転軸と同じ高さにあり、それらの各軸は水平状態に配置されている。電動機３の軸端にはブルギアが嵌合されており、このブルギアと低圧段圧縮機２および高圧段圧縮機３がそれぞれ有する雄ロータの軸端に取付けたピニオンギアが噛合っている。各段圧縮機２、３の雌ロータは、同じ段の雄ロータ軸の他端部に取付けたタイミングギアと噛合うことにより、雌雄ロータが同期回転する。したがって、増速機ケーシング５には、電動機５に取付けたブルギヤと各段の雄ロータに取付けたピニオンギアが収容されている。そして、増速機ケーシング５の下部を断面Ｌ字形に形成しオイルタンクとして利用している。
【００１５】
増速機ケーシング５を挟んで各段圧縮機２、３の反対側には、電動機４が配置されている。図１、２において電動機４の左側には、電動機４の冷却空気を取り込む電動機吸込ダクト７０が配置されており、そのさらに左側にはパッケージ形スクリュー圧縮機１を起動するための起動盤９が配置されている。起動盤９の前面には、詳細を後述する制御盤８が配置されている。なお、これらの起動盤や制御盤は必要に応じて別体としてもよいことは言うまでもない。
【００１６】
各段の圧縮機２、３および電動機４は、ベース６から所定高さのところに配置されている。言い換えれば、各段圧縮機２、３および電動機４の下方は、他の部品を配置できる空間となっている。本実施例では、電動機４の下部の空間に圧縮機２、３で昇圧され高温となった圧縮空気を冷却するインタークーラ及びアフタクーラを配置し、各段の圧縮機２、３の下部は上述したようにオイルタンク３２ｂの一部となっている。
【００１７】
図1でオイルタンク３２ｂの右側部下方には、オイルタンク３２ｂに連通したオイルクーラ１６が、右側方中間部にはオイルタンク３２ｂに連通したオイルポンプ１５が、圧縮機のロータ軸にほぼ垂直な方向とその長手方向を一致させて取付けられている。圧縮機２、３の各部に供給される潤滑油は、増速機ケーシング５の下部に設けられたオイルタンクから１次ストレーナをへてオイルポンプ１５に導かれる。そして、オイルクーラ１６で冷却された後、増速機ケーシング５に設けた分岐部から、一部はリリーフ弁や電磁弁へ導かれる。残りの潤滑油はオリフィス７１で圧力を調整され、オイルフィルタ１７からマニフォルド１８に導かれる。そしてマニフォルド１８から圧縮機２、３の各部へ分配供給される。
【００１８】
インタークーラとアフタクーラとは互いに隣りあっており、それらのケーシング２０は一体構造である。さらに、クーラケーシング２０と増速機ケーシング5とが一体化されており、これらの一体ケーシングは鋳物で製作されている。クーラケーシング２０内には、伝熱管が配設されている。この伝熱管の回りを、圧縮機2、3で圧縮された作動空気が流通する。伝熱管と圧縮機２、３を結ぶ流路は、鋳造一体のケーシング内に形成されている。そのため、増速機ケーシング５の内部を仕切り壁で仕切っている。クーラケーシング２０の伝熱管内部には、圧縮空気を冷却する冷却水が導かれる。そのため、クーラケーシング２０の蓋となるフランジ板２０ｂには、給水配管２１と排水配管２２がネジ締結されている。
【００１９】
電動機４は全閉外扇式の誘導電動機で、増速機ケーシング5にフランジ接続された、片持ち支持構造となっている。フランジ接続部をインロウ形状にして、歯車伝導部の組立て精度が所定精度に容易になるようにしている。さらに、電動機４の片持ち端部側を1本または2本のサポート６９で支持することにより、インロウ部の負担を軽減している。サポート６９とベース6の間に防振ゴム１９を介在させて、電動機４の振動がパッケージ内に伝わるのを防止している。
【００２０】
増速機ケーシング５の上方であって低圧段圧縮機２の近傍に、容量調整弁１０が取付けられている。容量調整弁１０には、吸込フィルタ１１aを内蔵する吸込みダクト１１が取り付けられている。容量調整弁１０の内部には、図４に示すように、吸込絞り弁４８と共に放風弁４９や逆止弁５０が収容されている。吸込絞り弁４８と放風弁４９とは、ピストン５１の先端部に取付けた吸込絞り弁弁体４８aが軸方向に移動すると開閉する。
【００２１】
アフタークーラ３４と容量調整弁１０に取付けた逆止弁５０の上流側とを、鋼管製の吐出配管１２で接続している。逆止弁５０の二次側にも、鋼管製の吐出配管１３が接続されている。この吐出配管１３の端部は、圧縮機防音カバー７を貫通してパッケージ外に延びており、端面に設けられたフランジ部で、需要元の配管と接続される。吐出配管１２の途中には、安全弁１４が設けられている。この安全弁１４を、逆止弁の下流側に設けてもよい。増速機ケーシング５の上方であって、高圧段圧縮機３の近傍には吐出サイレンサ２５が設けられている。吐出サイレンサ２５には、高圧段圧縮機３で圧縮され高圧になった吐出空気が導かれる。
【００２２】
このように、スクリュー圧縮機１の各構成要素をベース６上及び一体ケーシング２０に取付けた後、内面にグラスウール等の吸音材を貼ったパネル状の防音カバー７で覆うことにより、直方体状のパッケージ形スクリュー圧縮機が形成される。天板をなす防音カバー７には、電動機４の冷却空気取入れ口が形成されている。電動機４の軸端部には外扇ファンが取付けられており、このファンが回転することにより、冷却空気取入れ口から冷却空気が導かれ、電動機吸込みダクト７０を経て電動機4に供給される。天板をなす防音カバー７には排気口も設けられており、この排気口は電動機４を増速機ケーシング5に取付ける位置に対向している。
【００２３】
本実施例のパッケージ形スクリュー圧縮機１では、制御盤８の操作パネルが見える面を正面としている。そして、吸込フィルタ１１の取り出し、オイルフィルタ１７のエレメント交換、インタークーラやアフタークーラを構成するフィン付きの伝熱管の清掃、潤滑油の補給、油面高さの確認等の日常点検、及びメンテナンスを、前面側からだけ行えるように各機器が配置されている。また、パッケージ内に冷却水を供給する冷却水母管２３およびパッケージ外へ冷却水を排出する冷却水母管２４、高圧段圧縮機から吐出される作動空気を需要元へ供給する配管１３等は、パッケージの背面でフランジ結合可能なようになっている。
【００２４】
このように構成したパッケージ形スクリュー圧縮機の作動ガスの流れを図4および図５により、説明する。通常のオンロード運転中には、スクリュー圧縮機の作動空気は、大気（Ｆ４ｉｎ）から吸込みダクト１１内の吸込みフィルタ１１ａに取り込まれる。吸込みフィルタ１１ａで塵埃を除かれた後、容量調整弁１０を経て低圧段圧縮機２に導かれる。低圧段圧縮機２で０．２５ＭＰａ（ゲージ圧）程度まで昇圧された空気は１５０℃程度に温度上昇しているが、インタークーラ３３により約４０℃まで冷却され、高圧段圧縮機３に導びかれる。
【００２５】
高圧段圧縮機３から吐出される作動空気は、０．７〜１．０ＭＰａ（ゲージ圧）程度の圧力まで上昇している。そのときの吐出温度は１５０℃〜２００℃程度である。高圧段圧縮機３で圧縮された作動空気は、吐出サイレンサ２５を通過するうちに減音される。そして、アフタクーラ３４で約３０〜４０℃まで冷却される。冷却された高圧の作動ガスは、容量調整弁１０の内部に設けた逆止弁５０から、需要元のプラント機器に導かれる。
【００２６】
また、図５に示すようにアンロード運転に切り替わると、容量調整弁１０のピストン５１が移動して吸込絞り弁４８が絞られる。それとともに、放風弁４９が開き、高圧段圧縮機３内の加圧された空気が吸込ダクト１１を逆流し、大気に圧縮空気が放風される（Ｆ５out）。アンロード運転中は吸込絞り弁４８が絞られているから、低圧段圧縮機２の吸込圧力は約０．０１ＭＰａの真空状態となる。また、高圧段圧縮機３の吐出圧力は、約０．１ＭＰａ程度の僅かに大気圧より高い圧力になる。
【００２７】
次に、図６ないし図１０を用いて、上記実施例に用いられる増速機ケーシング５の詳細を説明する。図６は、増速機ケーシング５の正面図であり、図７および図８は、それぞれ図６のＡ矢視断面図およびＢ矢視断面図である。図９は、図６に示した増速機ケーシング５のＤ矢視図であり、図１０は図６のＣ矢視断面図である。
【００２８】
増速機ケーシング５では、低圧段圧縮機２を取り付けるための圧縮機取付フランジ２６と、高圧段圧縮機３を取り付けるための圧縮機取付フランジ２７とが正面側に設けられている。これら各段の圧縮機２、３を取付けるフランジ２６、２７面には、各段の圧縮機２、３の空気通路と接続するためのポートが設けられている。増速機ケーシング５の内部には、各段の圧縮機２、３に連通する空気通路が形成されている。
【００２９】
すなわち図９において、容量調整弁取付フランジ２９に取付けられる図示しない容量調整弁を経て導入された１段吸込空気が、１段吸込通路３５から第１段圧縮機２に供給される。第１段圧縮機２の吐出空気は、１段吐出通路３６からインタークーラ３３に導かれる。同様に、インタークーラ３３で冷却された空気は、２段吸込通路３７から第２段圧縮機３に導かれる。第２段圧縮機の吐出空気は、２段吐出通路３８ａから図示しない吐出サイレンサ２５に導かれる。吐出サイレンサ２５を出た圧縮空気は、２段吐出通路３８を経て図示しないアフタクーラ３４に導かれる。さらに、アフタクーラ３４で冷却された後、アフタクーラ吐出通路３９を経て、容量調整弁内の逆止弁を通って需要元に送られる。このように、減速機ケーシング５とこのケーシングに接続されるオイルフリースクリュー圧縮機の構成要素との間を作動空気が行き来する通路を、減速機ケーシング５内に形成している。
【００３０】
図６に示すように、第１段圧縮機取付フランジ２６には、１段吸込通路３５と連通する１段吸込ポート３５aおよび１段吐出通路３６と連通する１段吐出ポート３６aが形成されている。同様に、第２段圧縮機取付フランジ２７には、２段吸込通路３７と連通する２段吸込ポート３７aおよび２段吐出通路３８Ｂ、３８Ｃと連通する２段吐出ポート３８aが形成されている。図７、８に示すように、増速機ケーシング５の上部３２ａは、電動機４の軸端に取付けたブルギアと各段の圧縮機２、３が有する雄ロータの軸端に取付けたピニオンギアとを収容する部分となっている。また上記したように、この増速機ケーシング５の下部には、オイルタンク３２ｂを形成している。
【００３１】
Ｌ字型に形成された増速機ケーシング５のモータ取付面側でオイルタンク３２ｂの側方に、空間４０を挟んでインタークーラ３３とアフタクーラ３４を一体化したクーラケーシング部を形成している。これらのクーラ３３、３４間には隔壁３３ｂだけが設けられている。さらに、各クーラ３３、３４は、１段吐出通路３６、２段吸込通路３７、２段吐出通路３８ｃおよびリブ６８によりオイルタンク３２ｂに接続されており、各クーラが増速機ケーシング５と一体になった一体ケーシングを構成している。
【００３２】
インタークーラ３３とアフタクーラ３４には、詳細を図１３に示す熱交換器のクーラネストが挿入される。各段の圧縮機２、３から吐出された空気は、クーラ３３、３４の上方から流入し、これらのクーラ３３、３４内に収容されたクーラネスト内を通過するときに断面矩形路内を流れている冷却水と熱交換する。具体的には、インタークーラ３３の場合、低圧段圧縮機２から吐出温度約１５０℃で吐出された圧縮空気が、約４０℃まで冷却されて高圧段圧縮機３に導びかれる。
【００３３】
インタークーラ３３およびアフタークーラ３４で圧縮空気が冷却されると、水蒸気が液化してドレンが発生する。インタークーラ３３で発生したドレンはクーラ３３の下部に滴下する。そして、２段吸込通路３７の底部から外部に排出される。２段吸込通路３７の断面積を大きくして、空気の流速を十分に下げれば、流れに伴い高圧段圧縮機３に持ち込まれるドレンミストを低減できる。
【００３４】
増速機ケーシング５のオイルタンク３２ａ部の外表面には、オイルポンプ１５とオイルクーラ１６を取り付けるための取付け座４１、４２が設けられている。これは、補機類を増速機ケーシング５に直接取り付けるためである。また、オイルタンク部にはマニフォルド４３が形成されており、各潤滑個所に潤滑油を導く潤滑油経路、電磁弁やリリーフ弁に潤滑油を分岐して供給している。マニフォルド４３を増速機ケーシング５に形成したので、図示しない給油配管やオイルフィルタ１７等の固定が容易になる。なお、オイルフィルタ１７のエレメント交換時にオイルタンク３２ａから潤滑油が流出しないように、マニフォルド４３の高さを潤滑油面より高くしている。
【００３５】
本実施例においては、インタークーラ３３及びアフタクーラ３４内で圧縮空気を伝熱管外に、冷却水を伝熱管内に流している。これは、冷却水の流通部には汚れが蓄積し易いので、この汚れを容易に除去できるようにするためである。従来、インタークーラやアフタークーラ等のクーラ部にはシェル・アンド・チューブ型の熱交換器を用い、管内側を空気、管外側を冷却水が流通するようにしていた。その場合、熱交換性能とメンテナンス性を向上させるためには、大きな熱交換器を必要としていたし、熱交換器の清掃のためには、熱交換器全体を取外す必要があった。
【００３６】
このような従来技術の有するメンテナンスの不具合を、本実施例では解消できるという利点を有するが、管外側を空気、管内側を冷却水が流通するため、クーラケーシングが圧縮空気で加熱されるという課題が発生した。この課題を解決するため、本実施例では以下のように対処した。
【００３７】
クーラ部のケーシング内面は、スクリュー圧縮機の作動空気に接している。そして、インタークーラ３３およびアフタクーラ３４内に収容されたクーラネストを通過する空気は、上述したようにインタークーラ３３とアフタクーラ３４のいずれにおいても、上方から下方に鉛直方向下向きに流れる。したがって、各クーラ３３、３４の上部側が高温、下部側が低温になる。インタークーラ３３部には、低圧段圧縮機２から吐出された温度が約１５０℃の吐出空気が流入する。これにより、インタークーラ３３の上部におけるケーシングの壁面温度は、吐出空気温度より若干低い温度まで上昇する。また、アフタクーラ３３の上部におけるケーシング温度は、高圧段圧縮機３から吐出される吐出空気温度である２００℃程度に加熱される。
【００３８】
ところで、低圧段圧縮機２または高圧段圧縮機３から吐出された吐出空気により、ケーシングは加熱される。このときケーシングの各部には、熱膨張率（鋳鉄は１１×１０6［１／℃］）と長さ（ｍｍ）と温度変化（℃）の積分だけの熱膨張が生じる。その結果、クーラケーシングでは、クーラネストが挿入される方向であるクーラケーシングの長手方向に大きな熱変形を生じる。そこで、本実施例ではクーラネストを、スクリュー圧縮機の正面側（前面側）に形成したフランジ部に片持ち支持している。これにより、クーラケーシングが長手方向に熱変形しても、フランジ部が変位するだけであるからクーラネストに熱応力が加わることが無く、クーラネストの信頼性を向上できる。
【００３９】
このようにクーラネストの信頼性は向上できるものの、クーラケーシングが熱膨張するとスクリュー圧縮機の各部に熱変形の影響が及ぶ。スクリュー圧縮機の各クーラ３３、３４と各段の圧縮機２、３の吐出口または吸込口とは空気通路で接続されており、これらの空気通路は、クーラケーシングの熱変形を拘束する。それとともに、空気通路も熱変形する。従来は、管内エア（管外水）構造のクーラを採用していたから、各段の圧縮機と各クーラとを配管接続し、フランジ部で接続してもクーラケーシングの温度上昇が少なく、したがって熱膨張も少ないから、熱変形による漏れの恐れが無かった。
【００４０】
しかしながら、管内水（管外エア）構造のクーラを採用すると、上述した理由により、フランジ面から空気が漏れる恐れがある。そこで本発明では、各段の圧縮機２、３の吸込空気通路と吐出空気通路とをクーラケーシングに一体化した。これにより、クーラが熱変形しても、フランジ面から空気が漏れるという不具合は生じない。
【００４１】
ケーシングを鋳物で一体化してコンパクト化し、部品点数を低減するためには、一体化したクーラケーシングとギアケーシングも一体化することが望ましい。しかしながら、クーラケーシングとギアケーシングを一体化すると、クーラケーシングの熱変形によりギアケーシングが変形させられ、一体化したケーシングの各部に設けた開口部周辺に過度の熱応力が生じる恐れがある。
【００４２】
クーラケーシングに発生する熱変形の量は、クーラ部の長さと温度変化に依存する。そこで、クーラに必要な長さだけにクーラ長を抑え、想定される熱変形量を低減する。また、クーラケーシングの熱変形がギアケーシングに伝わらないようにクーラケーシングとギアケーシング間の結合剛性を低くする。そのため、クーラケーシングをギアケーシング内や側面に直接的に設けないで、空気通路を介して設けている。これにより、クーラケーシングとギアケーシングは空間的に離れており、クーラケーシングの熱変形の影響がギアケーシングに直接伝わるのを防止できる。クーラケーシングとギアケーシング間に形成した空間の距離は、ギアケーシングと空気通路とクーラケーシングの剛性に依存する。本実施例では、１５０ｍｍの距離を設け、クーラ部の熱変形がギアケーシングに悪影響を及ぼすのを防止している。
【００４３】
なお、低圧段圧縮機２の吐出温度よりも高圧段圧縮機３の吐出温度の方が高いから、インタークーラ３３よりもアフタクーラ３４の熱変形の方が大きい。そこで、ギアケーシング部にこれらクーラ３３、３４の熱変形の影響が及ぶのをより小さくするため、本実施例ではギアケーシングに近い側にインタークーラを、遠い側にアフタクーラを配置している。
【００４４】
上述したように、管外エア構造のクーラを採用したことによりクーラ部が従来よりも温度上昇してスクリュー圧縮機の各部に熱変形による影響が及んでいる。しかし本発明では、クーラ部とギアボックス部を離して配置し、これらの間を空気通路で一体に連結したので、熱応力の増大や配管結合部からの空気の漏れ等の熱変形に起因する不具合を防止できる。
【００４５】
次に、図1に示したスクリュー圧縮機に用いる容量調整弁の一実施例を、図１１に縦断面図で示す。この図１１に示した容量調整弁１０は、図4に模式的に示すように吸込フィルタ１１aと低圧段圧縮機２との間に設置される。容量調整弁１０では、吸込み空気を低圧段圧縮機２に流入(F11out)させる圧縮機接続フランジ４５が下部に形成されている。このフランジ４５は、図９に示す増速機ケーシング５に形成した１段吸込通路３５の容量調整弁取付フランジ２９とフランジ結合されている。また、容量調整弁１０の上部には、外気をこの容量調整弁１０に導く(F11in)吸込ダクト取付フランジ４４が形成されている。このフランジ４４は、吸込フィルタ１１aを内蔵する吸込ダクト１１とフランジ結合されている。さらに、容量調整弁１０の右側部にはフランジ４７が、容量調整弁１０の前面側にもフランジ４６が形成されている。そして、アフタクーラの下流に設けた２段吐出配管がフランジ４６に、スクリュー圧縮機の最終吐出配管がフランジ４７にそれぞれ接続されている。
【００４６】
容量調整弁１０のハウジング１０ｂ内には、吸込絞り弁４８と放風弁４９と逆止弁５０が内蔵されている。吸込絞り弁の弁板４８aと放風弁４９の弁体４９aとが、シャフト７２の先端に固定されている。シャフト７２は、ハウジング１０ｂに保持された軸受５２により摺動可能に支持されている。シャフト７２の弁体４８a、４９a取付け端と反対端にはピストン５１が取付けられており、このピストン５１には油圧が供給されている。
【００４７】
吸込絞り弁４８と放風弁４９は、連動する。アンロード運転からオンロード運転に切換わるときには、吸込絞り弁４８が開き、放風弁４９が閉じる。これとは逆に、オンロード運転からアンロード運転に切換わるときには吸込絞り弁４８が閉じ、放風弁４９が開く。
【００４８】
放風弁４９の１次側には、アフタクーラ３４から吐出された常温まで冷やされた２段吐出空気が導びかれている。アンロード時に放風弁４９が開くと、アフタクーラ３４や２段吐出配管部の容積分の加圧空気が、放風弁４９の２次側で、吸込絞り弁４８の１次側の空間に開放される。その後、吸込フィルタ１１aを逆流して、吸込ダクト１１を経て機外へ放風される。放風空気をスクリュー圧縮機の吸込部に戻して吸込ダクト１１を吸込みサイレンサとして働かせているので、放風サイレンサを設ける必要がない。また、放風空気が吸込フィルタ１１aを逆流するので、吸込フィルタに溜まった塵埃等が放風空気で洗い落とされる効果がある。
【００４９】
逆止弁５０の１次側にも、アフタクーラ３４から吐出された常温まで冷却された２段吐出空気が導びかれている。この２段吐出空気は常温まで冷却されているから、高圧段圧縮機から吐出される吐出空気温度のまま流入する場合に比べ、体積流量が減少する。そのため、逆止弁のサイズを小型化できる。
【００５０】
図１２と図１３を用いて、図１に示したスクリュー圧縮機に用いるインタークーラ及びアフタクーラについて説明する。インタークーラ３３及びアフタークーラ３４はいずれも同種構造である。これらのクーラ３３、３４の中で、クーラネストとフランジ部を総称的にエアクーラと呼ぶ。図１２は、エアクーラの縦断面図であり、図１３は図１２に示したエアクーラの一部分を取り上げた斜視図である。
【００５１】
エアクーラ５３は、水室ケース２０、耐圧管板７３、クーラネスト５４、および戻りヘッダ７４等を備えている。エアクーラ５３の組立品を増速機ケーシング５のクーラケーシング部に挿入して、インタークーラおよびアフタクーラができあがる。なお、インタークーラ３３とアフタクーラ３４とを隣接して設けているので、両クーラ３３、３４への給排水を水室ケース２０においてまとめている。また、工業用水等が流通する冷却水母管からの給水および排水管へは１ヶ所で接続している。
【００５２】
クーラネスト５４における冷却水通路は、図１２で左右に延びた矩形波状のインナーフィン５６により形成される。そして、４パス構造となっている。空気通路は、図１２で上下に延びたアコーディオン状のコルゲートフィン５５により形成される。この空気通路は、上部から下部へ１パスのみ形成されている。クーラネスト５４全体では、冷却水通路のインナーフィン５６は４層あり、空気通路のコルゲートフィン５５は３層あって、これらが交互に重ねられている。各フィン同士はロー付けされている。なお、これらのフィンの層数はこれに限らず、スペースの許す限り増やしてもよい。
【００５３】
エアクーラ５３は、コルゲートフィンチューブ式と呼ばれるものであり、冷却水通路側が密閉され、空気通路側が開放されている。そして、伝熱効率を高めるためには、ケーシングにネストを挿入した状態でネスト周囲の空間を高温側と低温側に区画することが必要である。本実施例では、図示しないシールプレートをケーシング側面に押し当てて、ネスト上部の高温側と下部の低温側に区画している。
【００５４】
図１４に、図1に示したスクリュー圧縮機の電動機部の詳細を断面図で示す。電動機４は全閉外扇式で、フランジマウント形である。電動機４のシャフト６２を、２つの軸受５８a、５８ｂが回転自在に支承している。シャフト６２の一端側にファン７７が、他端側に軸受５８ａからオーバハングして、圧縮機駆動用のブルギア６１が直接嵌合されている。
【００５５】
低圧段圧縮機２及び高圧段圧縮機３は、それぞれの圧縮機２、３が有するスクリューロータ軸端をカーボンリングシールおよびネジシールを有する非接触シールで軸封している。その結果、各段の圧縮機２、３から増速機ケーシング５内に僅かに空気が漏れ込む(Fl)。この漏れ込んだ空気を増速機ケーシングから十分に換気しないと、ケーシング内圧が上昇し、電動機４に潤滑油が漏れ込んだり、電動機４の軸受５８a、５８ｂからグリースが流出するおそれがあった。この不具合を防止するため、増速機ケーシング５に十分な太さのベントパイプを取り付ければ、増速機ケーシング５の内圧が上昇するのを抑制できる。しかし、このようにすると、あまり圧力損失の大きなフィルタを取付けることができない。そのため、ケーシング内部の油煙の一部は外部に排出されるおそれがある。
【００５６】
そこで本実施例では、増速機ケーシング５から内部空気を強制的に吸引して大気に排出し(Fout)、油タンクの内圧が負圧になるようにしている。具体的には、増速機ケーシング５に、逆止弁５０下流の２段吐出配管部から導入された空気(Fin)で駆動されるエジェクタ６４を接続する。そして、増速機ケーシング５とエジェクタ６４との間に、油煙回収フィルタ６３を設置する。これにより、外部に油煙が排出されることなく、油タンクの内圧を大気圧より数ミリ水柱以上、負圧に保つことができる。
【００５７】
油分回収フィルタ６３で分離されたドレンは、その分離フィルタ６３に接続された配管６６から、オイルタンク３２ｂの油面より下に戻される。なお、エジェクタ６４の駆動空気に逆止弁５０下流の吐出空気を使用している。その理由は、圧縮機１がアンロード運転状態であっても、増速機ケーシング５の内圧が負圧に保たれるようにするためで、そのために必要なエジェクタ駆動空気圧を逆止弁５０下流の空気圧で確保している。この駆動空気圧には、ロード運転時の２段吐出圧力ほど高い圧力は必要でないから、高圧段圧縮機３の吐出空気をレギュレータ６５で減圧して使用する。
【００５８】
増速機ケーシング５の内圧を負圧にすると、電動機４の軸受５８a、５８ｂから増速機ケーシング５内部へ洩れ流れが生じ、軸受のグリースが流れ出るおそれがあった。そこで本実施例では、電動機の負荷側軸受５８ａとブルギア６１との間に、軸シール５９を設けている。また、負荷側軸受５８ａと軸シール５９との間の空間を大気に開放する大気開放穴６０を設けている。この大気開放穴６０があると、増速機ケーシング５の内圧が負圧になったときには、大気開放穴６０から軸シール５９を経て微少量の空気が減速機ケーシング５に漏れ込むが、この漏れ込み量はエジェクタの吸入容量に対して十分小さいので、エジェクタの動作を阻害することはない。なお、電動機４に設けた軸シール５９は、油切りラビリンスとネジシールを併用している。この軸シール５９は、圧縮機の起動時等であって逆止弁５０の下流における圧力が十分に上昇していないときには、ネジシールのポンプ作用により電動機軸をシールする。
【００５９】
本実施例によれば、
（１）インタークーラとアフタクーラのケーシングを増速機ケーシングと一体にしたので、部品点数が減り経済性を向上できる；
（２）増速機ケーシングに各段の圧縮機にガスを導く吸込通路と各段の圧縮機から吐出ガスを吐出する吐出通路を設け、各段の圧縮機を増速機ケーシングに直接取付け可能にし、増速機ケーシングの圧縮機取付面に各段の圧縮機へガスを導く吸込口と吐出口を形成したので、部品点数が減り経済性を向上できる；
（３）放風弁の二次側を容量調整弁の一次側に接続したので、部品点数を低減できる。また、逆止弁をアフタクーラの下流側に設置したので、逆止弁を小型化し経済性を向上できる；
（４）一体形クーラがインタークーラとアフタクーラとを有し、それぞれのクーラの管外側を圧縮空気が、管内側を冷却水が流通するようにしたので、各クーラの熱伝達性能を低下させることなく、メンテナンス性を向上できる。また、クーラ部と増速機ケーシングとの間に空間を設けたので、クーラ部の熱変形が増速機ケーシングに悪影響を及ぼすのを防止できる；
（５）増速機ケーシングの下部をオイルタンクに利用し、電動機の下部にクーラ部を配置したので、各段の圧縮機の下方をオイルポンプとオイルクーラの設置部位に利用でき、潤滑油配管や冷却水配管の長さを短くできる；
（６）増速機ケーシングの内部空気を吸引するエジェクタ装置を設け、増速機ケーシングとエジェクタ間に油分分離フィルタを設けたので、比較的安価に油分を回収できる；
（７）電動機の増速機側軸受と増速機のブルギヤとの間にラビリンスシールやネジシール等の非接触式軸封装置を設け、増速機ケーシングの内部と電動機の内部空間とを分離し、軸封装置より電動機側の空間を大気開放したので、複雑な軸封構造が不要なる；等の効果がある。
【００６０】
なお、上記実施例においては圧縮機段を２段有するスクリュー圧縮機を例に取り説明したが、圧縮機段を１段しか備えていない単段のスクリュー圧縮機であっても同様の効果が得られる。その場合、当然インタークーラは不要となる。
【００６１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のスクリュー圧縮機は、減速機ケーシングとクーラケーシングを一体化したので、スクリュー圧縮機の部品点数を減らし、コンパクト化が可能になる。
【００６２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクリュー圧縮機の一正面図である。
【図２】図1に示したスクリュー圧縮機の平面図である。
【図３】図1に示したスクリュー圧縮機の側面図である。
【図４】図1に示したスクリュー圧縮機の動作を説明するための図である。
【図５】図1に示したスクリュー圧縮機の動作を説明するための図である。
【図６】図1に示したスクリュー圧縮機に用いる増速機ケーシングの正面図である。
【図７】図6に示したスクリュー圧縮機の増速機ケーシングのＡ矢視断面図である。
【図８】図6に示したスクリュー圧縮機の増速機ケーシングのＢ矢視断面図である。
【図９】図6に示したスクリュー圧縮機の増速機ケーシングの平面図である。
【図１０】図6に示したスクリュー圧縮機の増速機ケーシングのＣ矢視断面図である。
【図１１】図1に示したスクリュー圧縮機に用いられる容量調整弁の縦断面図である。
【図１２】図1に示したスクリュー圧縮機に用いられるエアクーラの縦断面図である。
【図１３】図１２に示したエアクーラの立体構造を説明するための図である。
【図１４】図1に示したスクリュー圧縮機に用いられる増速機と電動機の縦断面図である。
【図１５】図1に示したスクリュー圧縮機の斜視図である。
【符号の説明】
１…スクリュー圧縮機、２…低圧段圧縮機（第１段圧縮機）、３…高圧段圧縮機（第２段圧縮機）、４…電動機、５…増速機ケーシング、６…ベース、７…防音カバー、８…制御盤、９…起動盤、１０…容量調整弁、１１…吸込ダクト、１１a…吸込フィルタ、１２…吐出配管（アフタクーラ後）、１３…吐出配管（逆止弁後）、１４…安全弁、１５…オイルポンプ、１６…オイルクーラ、１７…オイルフィルタ、１８…給油マニフォルド（２次側）、１９…防振ゴム、２０…クーラ水室ケース、２１…給水配管、２２…排水配管、２３…冷却水母管（給水）、２４…冷却水母管（排水）、２５…吐出サイレンサ、２６…低圧段圧縮機取付フランジ、２７…高圧段圧縮機取付フランジ、２８…電動機取付フランジ、２９…容量調整弁取付フランジ、３０吐出サイレンサ取付フランジ、３１…吐出配管取付フランジ、３２ａ…増速機ケーシング、３２ｂ…オイルタンク、３３…インタークーラ、３４…アフタクーラ、３５…１段吸込通路、３５a…１段吸込ポート、３６…１段吐出通路、３６a…１段吐出ポート、３７…２段吸込通路、３７a…２段吸込ポート、３８…２段吐出通路、３８a…２段吐出ポート、３９…２段吐出通路（アフタクーラ後）、４０…空間、４１…オイルポンプ取付座、４２…オイルクーラ取付座、４３…給油マニフォルド（１次側）、４４…吸込フィルタ取付フランジ、４５…増速機ケーシング取付フランジ、４６…吐出配管取付フランジ（アフタクーラ後）、４７…吐出配管取付フランジ（逆止弁後）、４８…吸込絞り弁、４８a…吸込絞り弁弁板、４９…放風弁、５０…逆止弁、５１…ピストン、５２…軸受、５３…ガスクーラ、５４…クーラネスト、５５…コルゲートフィン、５６…インナーフィン、５７…スリット、５８ａ…軸受（負荷側）、５８ｂ…軸受（反負荷側）、５９…軸シール、６０…大気開放孔、６１…ブルギア、６２…電動機回転軸、６３…油分分離フィルタ、６４…エジェクタ、６５…レギュレータ、６６…ドレン回収配管、６７…増速機ケーシング脚、６８…リブ、６９…サポート、７０…電動機吸込ダクト、７１…オリフィス、７２…容量調整弁駆動軸、７３…耐圧管板、７３、７４…冷却水戻りヘッダ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0004003378.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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