(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体と、該圧縮機本体から吐出され逆止弁を介して流入した圧縮空気を水冷式で冷却する冷却手段と、無負荷運転時の放気空気を冷却する放風クーラとを備えた水冷式オイルフリースクリュー圧縮機において、
前記放風クーラは、前記逆止弁の上流側から分岐して、かつ前記冷却手段と分離して設けられるとともに、空気で冷却される空冷式構造であることを特徴とする水冷式オイルフリースクリュー圧縮機。
【請求項２】
一段側圧縮機本体と、該一段側圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却するインタークーラと、該インタークーラで冷却した圧縮空気を更に圧縮する二段側圧縮機本体と、該二段側圧縮機本体から吐出され逆止弁を介して流入した圧縮空気を水冷式で冷却するアフタークーラと、無負荷運転時の放気空気を冷却する放風クーラとを備えた水冷式オイルフリースクリュー圧縮機において、
前記放風クーラは、前記逆止弁の上流側から分岐して、かつ前記冷却手段と分離して設けられるとともに、空気で冷却される空冷式構造であることを特徴とする水冷式オイルフリースクリュー圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の水冷式オイルフリースクリュー圧縮機において、
前記放風クーラは、１つのＵ字管、または２つの集合管と該集合管に接続された複数のＵ字管で構成されていることを特徴とする水冷式オイルフリースクリュー圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の水冷式オイルフリースクリュー圧縮機において、
前記放風クーラは冷却ファンの吸込側に配置されていることを特徴とする水冷式オイルフリースクリュー圧縮機。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の水冷式オイルフリースクリュー圧縮機において、
前記放風クーラは冷却ファンの吐出側に配置されていることを特徴とする水冷式オイルフリースクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水冷式オイルフリースクリュー圧縮機に係り、特に、２基の圧縮機本体を有する水冷式２段オイルフリースクリュー圧縮機、および１基の圧縮機本体を有する水冷式単段オイルフリースクリュー圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水冷式２段オイルフリースクリュー圧縮機においては、図６に示すように、モータ１により回転駆動される一段側圧縮機本体２と二段側圧縮機本体３が設けられ、一段側圧縮機本体２で圧縮され高温となった圧縮圧縮はインタークーラ４で冷却される。冷却後の圧縮空気は二段側圧縮機本体３に送られ更に圧縮される。二段側圧縮本体３での圧縮により再び高温となった圧縮空気は、アフタークーラ５で冷却され、その後、ユニット外へ排出される。
【０００３】
上記のアフタークーラ５はシェルアンドチューブ構造をなしており、その内部に放風クーラ６が収納されている。この放風クーラ６は、無負荷運転時に二段側圧縮機本体３から吐出される放気空気を冷却するためのもので、冷却後の放気空気は放気弁７を介して放気サイレンサ８から大気中に排気される。なお、図６において、９は吸込絞り弁、１０はエアシリンダ、１１は逆止弁、１２は冷却ファンである。
【０００４】
また、水冷式単段オイルフリースクリュー圧縮機においては、放風クーラを別体型としてものが提案されている。例えば、特開平７−２８６５９１号公報には、内管と外管からなる２重管構造の放風クーラをユニット内に配置し、外管内に冷却水を流すことにより、内管内を流れる圧縮空気を冷却することが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のうち放風クーラをアフタークーラ内に収納したものでは、放風クーラを収納する分だけアフタークーラが大型化するとともに、アフタークーラ用のヘッダ部分に放風クーラのための通路も設けなければならないので、構造が複雑化する。さらに、水冷式の放風クーラでは、チューブにスケールが付着する場合があり、定期的にメンテナンスを行う必要があるが、アフタークーラ内に放風クーラが収納されていると、メンテナンスの度にアフタークーラを分解しなければならず、その作業に手間が掛かるという問題がある。
【０００６】
また、放風クーラを別体型としてものでは、放風クーラが２重管構造であるので構造が複雑化し、さらに放風クーラに冷却水を通水するための配管を設けなければならず、部品点数が増加する上、配管の設置スペースが必要となり、圧縮機全体の小形化の妨げとなっている。
【０００７】
本発明の目的は、放風クーラの構造簡素化と圧縮機全体の小形化を実現するとともに、メンテナンスの容易化を図ることができる水冷式オイルフリースクリュー圧縮機を提供することである。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機本体と、該圧縮機本体から吐出され逆止弁を介して流入した圧縮空気を水冷式で冷却する冷却手段と、無負荷運転時の放気空気を冷却する放風クーラとを備えた水冷式オイルフリースクリュー圧縮機において、前記放風クーラは、前記逆止弁の上流側から分岐して、かつ前記冷却手段と分離して設けられるとともに、空気で冷却される空冷式構造であることを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、放風クーラが空冷式であるので放風クーラ自体の構造が簡素化され、その分、圧縮機全体を小型化することができる。また、空冷式の場合は放風クーラにスケール等が付着することもないので、メンテナンスも容易である。
【００１０】
また、一段側圧縮機本体と、該一段側圧縮機本体から吐出された圧縮空気を冷却するインタークーラと、該インタークーラで冷却した圧縮空気を更に圧縮する二段側圧縮機本体と、該二段側圧縮機本体から吐出され逆止弁を介して流入した圧縮空気を水冷式で冷却するアフタークーラと、無負荷運転時の放気空気を冷却する放風クーラとを備えた水冷式オイルフリースクリュー圧縮機において、前記放風クーラは、前記逆止弁の上流側から分岐して、かつ前記冷却手段と分離して設けられるとともに、空気で冷却される空冷式構造であることを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、放風クーラが空冷式であるので放風クーラ自体の構造を簡素化できるとともに、アフタークーラ内に放風クーラが収納されていない分、アフタークーラを小型化することができ、その結果、圧縮機全体を小型化することも可能となる。また、空冷式の放風クーラであるから、スケール等の付着がなくメンテナンスも容易である。
【００１２】
上記各水冷式オイルフリースクリュー圧縮機を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
（１）前記放風クーラは、１つのＵ字管、または２つの集合管と該集合管に接続された複数のＵ字管で構成されている。
（２）前記放風クーラは冷却ファンの吸込側に配置されている。
（３）前記放風クーラは冷却ファンの吐出側に配置されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。なお、図６で説明した従来の水冷式２段オイルフリースクリュー圧縮機と同一の部分には同一符号が記されている。
【００１４】
（実施の形態１）
図１および図２は本発明の実施の形態１であり、図１は本発明に係る水冷式２段オイルフリースクリュー圧縮機の全体構成を、図２はそのうちの要部構成をそれぞれ示している。図１において、水冷式２段オイルフリースクリュー圧縮機内には一段側圧縮機本体２および二段側圧縮機本体３が設けられ、これら圧縮機本体２，３はギヤボックス２０を介してモータ１に連結されている。ギヤボックス２０内には、モータ１の回転駆動軸１Ａ先端に取り付けられた大歯車２１と、圧縮機本体２，３の回転従動軸２Ａ，３Ａ先端に取り付けられ且つ大歯車２１に噛み合った小歯車２２，２３とが設けられている。そして、モータ１が回転することにより、その回転力が大歯車２１および小歯車２２，２３を介して圧縮機本体２，３に伝達され、圧縮機本体２，３を回転させて圧縮用空気を圧縮する。
【００１５】
一段側圧縮機本体２の吐出側には空気通路２４を介してインタークーラ４が接続され、さらにインタークーラ４には空気通路２５を介して二次側圧縮機本体３の吸入側が接続されている。また、二段側圧縮機本体３の吐出側には空気通路２６および逆止弁２７を介してアフタークーラ２８が接続されている。インタークーラ４およびアフタークーラ２８には冷却水が供給されており、一次側圧縮本体２や二段側圧縮機本体３で圧縮されて高温となった圧縮空気を冷却することができる。
【００１６】
ところで、本実施の形態では、逆止弁２７の手前で空気通路２６から分岐した放気配管２９が設けられている。また放気弁７には放気配管３０が接続されている。そして、銅製のＵ字管からなる放風クーラ３１が設けられ、この放風クーラ３１の入口側３１Ａが放気配管２９に、出口側端部３１Ｂが放気配管３０にそれぞれ接続されている。
【００１７】
放風クーラ３１の入口側端部３１Ａおよび放気配管２９の端部にはフランジがそれぞれ取り付けられており、該フランジはボルト・ナットで固定されている。これによって、放風クーラ３１の入口側３１Ａが放気配管２９に接続されている。また、放風クーラ３１の出口側端部３１Ｂおよび放気配管３０の端部にもフランジがそれぞれ取り付けられており、該フランジはボルト・ナットで固定されている。これによって、放風クーラ３１の出口側３１Ｂが放気配管３０に接続されている。このように、放風クーラ３１は放気配管２９，３０にボルト・ナットにより接続されているので、該ボルト・ナットを緩めれば放風クーラ３１を放気配管２９，３０から容易に取り外すことができる。
【００１８】
冷却ファン１２は図２に示すようにモータ付きで、スクリュー圧縮機の筐体を構成する上部フレーム３２に支持部材３３を介して取り付けられている。上部フレーム３２には、図３に示すように、冷却ファン１２が配置された箇所に対応してファン吐出側ダクト３４が形成されている。また、スクリュー圧縮機の筐体内にはファン吐出側ダクト３４に連通するファン吸込側ダクト３５が設けられ、このファン吸込側ダクト３５の下部には開口部３５Ａが形成されている。そして、本実施の形態では、ファン吸込側ダクト３５内で冷却ファン１２の吸込側（図では冷却ファン１２の下側）で、且つ開口部３５Ａに近接した位置に放風クーラ３１が配置されている。なお、放風クーラ３１を冷却ファン１２の吐出側に配置することもできる。
【００１９】
なお、図１において、３６はギヤボックス２０内のオイルを循環させるオイルポンプ、３７はそのオイルを冷却するためのオイルクーラである。
【００２０】
上記構成の水冷式２段オイルフリースクリュー圧縮機において、モータ１によって一段側圧縮機本体２および二段側圧縮機本体３を回転駆動させると、圧縮用空気が外部から吸込絞り弁９を経由して一段側圧縮機本体２に吸入されて圧縮される。圧縮されて高温となった圧縮空気は一段側圧縮機本体２から吐出され、空気通路２４を通ってインタークーラ４に流入し、ここで冷却される。冷却後の圧縮空気は空気通路２５を通って二段側圧縮機本体３に吸入され、二段側圧縮機本体３で更に圧縮される。二段側圧縮機本体３から吐出された圧縮空気は、空気通路２６および逆止弁２７を経由してアフタークーラ２８に流入する。二段側圧縮機本体３で更に圧縮された圧縮空気は再び高温となっているので、アフタークーラ２８で冷却されてからユニット外へ吐出される。
【００２１】
圧縮空気の容量制御は吸込絞り弁９を開閉することにより行われる。負荷運転時は吸込絞り弁２７は開いているので、上述したように二段側圧縮機本体３から吐出された圧縮空気はアフタークーラ２８で冷却後にユニット外へ排出される。無負荷運転時には、エアシリンダ１０に操作圧をかけることにより、吸込絞り弁９は閉じ、同時に放気弁７が開いている。これにより、吸込絞り弁９と逆止弁２７間の空気が放気配管２９を通って放風クーラ３１へ流入し、放風クーラ３１において圧縮機内の排風（冷却ファン１２によってユニット外へ排出される冷却用空気）と熱交換して冷却される。冷却後の放気空気は、放気配管３０および放気弁７を介して放気サイレンサ１９から大気中へ放出される。また無負荷運転連続時は、吸込絞り弁９で微少に吸込まれた空気が、二段側圧縮機本体３で約１kgf/cm2まで昇圧され、同様に放風クーラ３１を経由し大気中へ排気される。
【００２２】
上記放風クーラ３１は、二段側圧縮本体３で圧縮されて１３０〜１５０℃の高温となった圧縮空気を冷却してから大気中へ放出させるためと、放気弁７に使用されている部品（ゴムシート等）を高温空気に晒さないようにするために設けられている。
【００２３】
放風クーラ３１に要求される冷却性能としては、圧縮空気の温度が入口側３１Ａで１５０℃の場合、出口側３１Ｂで８０℃まで冷却することである。また、無負荷運転時の吐出空気量は全負荷時の２０％となる。これにより放風クーラ３１の冷却熱量は圧縮機出力の５％程度となる。したがって、放風クーラ３１は冷却熱量が４０％程度のインタークーラ、アフタークーラに比べ小さな伝熱面積のクーラで十分である。
【００２４】
本実施例によれば、放気配管２９があるスペースを利用して、空冷式のプレクーラを設けることもでき、内部機器の合理化レイアウトが可能となる。
【００２５】
また、圧縮機の排風を利用して放風クーラ３１を冷却しているため、過冷却となり放気配管中にドレンが発生することを防止できる。さらに、空冷式の放風クーラ３１を用いることにより、水冷式の場合のようなスケール付着等の問題が発生せず、メンテナンスの容易化を図ることができる。
【００２６】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２を示している。本実施の形態では、放風クーラ４０を構成するＵ字管が複数本設けられている。すなわち、図４に示すように、３本のＵ字管４１が設けられ、これらＵ字管４１の両端部は２本の集合管４２に溶接（またはロー付）により接合されている。２本の集合管４２の一端にはフランジが取り付けられており、該フランジは、放気配管２９，３０（図１または図２参照）に取り付けられたフランジにボルト・ナットによって固定される。これにより、放風クーラ４０を放気配管２９，３０に接続することができる。このように、ボルト・ナットによってフランジを固定する構造であるので、該ボルト・ナットを緩めれば、放風クーラ４０を容易に取り外すことができる。２本の集合管４２の他端は封止されている。
【００２７】
なお、本実施の形態の場合は、放気配管２９，３０の先端部を、集合管４２の中心軸の向きに合わせて曲げておく必要がある。
【００２８】
本実施の形態によれば、Ｕ字管４１の両端部が集合管４２に溶接され、その溶接部の熱応力を緩和することができる。また、Ｕ字管４１の本数を増やすことで伝熱面積を拡大することが可能であるため、大容量の水冷式オイルフリースクリュウー圧縮機に適する。
【００２９】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３を示している。本実施の形態は、水冷式単段オイルフリースクリュー圧縮機において、空冷式の放風クーラを設けたものである。水冷式単段オイルフリースクリュー圧縮機には、圧縮機本体５０の吐出側に設けられた空気通路２６にプレクーラ５１が接続され、このプレクーラ５１と逆止弁２７間に放気配管２９が接合されている。そして、放気弁７に接続された放気配管３０と前記放気配管２９との間に放風クーラ３１が設けられている。本実施の形態では放風クーラ３１は冷却ファン１２の吐出側に配置されている。なお、放風クーラ３１を冷却ファン１２の吸込側に配置することもできる。
【００３０】
水冷式単段オイルフリースクリュー圧縮機は、一般に小容量（３７ｋＷクラス）のものが多く、放風クーラでの熱交換量が小さい。本実施の形態によれば、このような水冷式単段オイルフリースクリュー圧縮機に対して、フランジ取合いの単独の放風クーラを設けず、放気配管を延長した構造として圧縮機全体の簡素化を図ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、放風クーラが空冷式構造であるので、放風クーラ自体の構造が簡素化され、さらにアフタークーラに放風クーラが収納されていない分だけアフタークーラ自体の構造も簡素化され、圧縮機全体の小型化を図ることが可能となる。
【００３２】
また、放風クーラを空冷式とすることにより、水冷式の場合のスケール付着等の問題が発生せず、メンテナンスの容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による水冷式２段オイルフリースクリュー圧縮機の全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１による水冷式２段オイルフリースクリュー圧縮機の要部構成図である。
【図３】図２のうちの放風クーラ付近の詳細図である。
【図４】本発明の実施の形態２を示し、（ａ）は放風クーラの平面図、（ｂ）はその正面図である。
【図５】本発明の実施の形態３による水冷式単段オイルフリースクリュー圧縮機の全体構成図である。
【図６】従来技術による水冷式２段オイルフリースクリュー圧縮機の全体構成図である。
【符号の説明】
１  モータ
２  一段側圧縮機本体
３  二段側圧縮機本体
４  インタークーラ
７  放気弁
９  吸込絞り弁
１０  エアシリンダ
１２  冷却ファン
２７  逆止弁
２８  アフタークーラ
２９，３０  放気配管
３１  放風クーラ
４０  放風クーラ
４１  Ｕ字管
４２  集合管
５０  圧縮機本体
５１  プレクーラ
【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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