(57)【要約】  作動室に供給された液体とともに吸気したガスを圧縮するロータ及び該ロータを格納するケーシングとを有する圧縮機本体と、前記ロータに駆動力を供給する駆動源と、前記圧縮機本体が吐き出す気液混合ガスから圧縮ガスと前記液体を分離する気液分離器とを備える給液式圧縮機であって、前記気液分離器が、内部を前記気液混合ガスが流通する筒部と、前記内部に前記混合ガスが流入する開口部とを有するものであり、前記圧縮機本体の吐出口と前記開口部の垂直方向位置が、少なくとも一部で一致するものであり、前記吐出口からの吐出し方向に対して、水平方向で０度〜９０度の角度で前記混合ガスを前記開口部に案内する吐出流路を有する。これにより給液式圧縮機の吐出圧損を低減する。
2020059775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動室に供給された液体とともに吸気したガスを圧縮するロータ及び該ロータを格納するケーシングとを有する圧縮機本体と、前記ロータに駆動力を供給する駆動源と、前記圧縮機本体が吐き出す気液混合ガスから圧縮ガスと前記液体を分離する気液分離器とを備える給液式圧縮機であって、
前記気液分離器が、内部を前記気液混合ガスが流通する筒部と、前記内部に前記混合ガスが流入する開口部とを有するものであり、
前記圧縮機本体の吐出口と前記開口部の高さ方向位置が、少なくとも一部で一致するものであり、
前記吐出口からの吐出方向に対して、水平方向で０度〜９０度の角度で前記混合ガスを前記開口部に案内する吐出流路を有するものである給液式圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の給液式圧縮機であって、
前記圧縮機本体が、水平方向を軸方向として配置するものである給液式圧縮機。
【請求項３】
請求項１に記載の給液式圧縮機であって、
前記ロータが、ツインスクリューロータであり、
一方スクリューロータが、鉛直方向で他方スクリューロータの上方に配置するものであり、
前記吐出口と水平方向で前記ツインスクリューロータを挟んで反対側に、吸気口が配置するものである給液式圧縮機。
【請求項４】
請求項１に記載の給液式圧縮機であって、
前記ロータは、少なくとも１つのスクリューロータを含むものである給液式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給液式圧縮機に係り、吐出気体から気体と液体を分離する気液分離器を備える給液式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮作動室に油や水といった液体が供給された状態で、例えば、空気等の気体を圧縮又は圧縮機が知られている。一例として、給油式のツインスクリュー圧縮機本体を上げれば、ケーシングロータ室に、夫々の回転によって歯部が噛み合うことで圧縮空間の容積を減縮し、吸気体を圧縮する雄雌のスクリューロータを備え、圧縮時に油を圧縮作動室に供給して、気体とともに圧縮空気を生成し、吐出し口から気液混合気体を吐き出す構造を有する。【０００３】
吐出された混合気体は、吐出路を介して、気液分離器に圧送され、旋回流の遠心力等の作用で気体と液体が一次分離される。気体は気液分離器の気体吐出口から吐出し配管へと流れ、油は気液分離器の底部に貯留され、回収路からオイルクーラ等を経て、再度圧縮機本体に還流されるようになっている。【０００４】
特許文献１は、給油式ツインスクリュー圧縮機であって、電動機と圧縮機本体を垂直方向且つ軸同に一体構成し、圧縮機本体の下方に位置する吐出口から垂直方向に立ちあがる吐出管路を介して、気液分離器の上方に吐出混合気体を導入する構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１５−５０８８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、圧縮機本体の吐出口から気液分離器に至る吐出流路は、吐出圧損を考慮すれば、吐出方向により直線的且つ吐出流路がより短い方が好ましが、圧縮機の小型化や他の要素部品との関係から、必ずしも実現し難い課題である。【０００７】
特許文献１は、電動機及び圧縮機本体が垂直方向に配置することで、水平方向の幅寸を短くすることができるが、吐出口が下方に位置するために気液分離器までの吐出流路が著しく屈曲し又著しく長くなり、その分吐出圧損による吐出効率の低下という課題が残る。【０００８】
圧縮機本体吐出口からの吐出混合気体は流速が早く、吐出圧損による圧縮機全体の効率低下への影響が大きい。圧損がより低下する構成が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、例えば、請求項１に記載の構成を適用する。即ち作動室に供給された液体とともに吸気したガスを圧縮するロータ及び該ロータを格納するケーシングとを有する圧縮機本体と、前記ロータに駆動力を供給する駆動源と、前記圧縮機本体が吐き出す気液混合ガスから圧縮ガスと前記液体を分離する気液分離器とを備える給液式圧縮機であって、前記気液分離器が、内部を前記気液混合ガスが流通する筒部と、前記内部に前記混合ガスが流入する開口部とを有するものであり、前記圧縮機本体の吐出口と前記開口部の垂直方向位置が、少なくとも一部で一致するものであり、前記吐出口からの吐出し方向に対して、水平方向で０度〜９０度の角度で前記混合ガスを前記開口部に案内する吐出流路を有するものである給液式圧縮機である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ガスの吐出に対する抵抗が低減し、圧縮機本体からの吐出圧損が低下する。本発明の他の課題・構成・効果は、以下の構成から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用した実施形態による給油式圧縮機の構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態による圧縮機本体及び気液分離器等の外観構成を示す斜視図である。
【図３】本実施形態による圧縮機本体及び気液分離器等の外観構成を示す各種矢視図である。
【図４】本実施形態による圧縮機本体から気液分離器に至る吐出空気の流れを示す模式図である。
【図５】本実施形態による構成の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１に、本発明を実施するための形態例である給油式スクリュー圧縮機１００（以下、単に「圧縮機１００」と称する場合がある。）の構成を模式的に示す。
【００１４】
圧縮機１００は、圧縮機本体１と、電動機２と、気液分離器３と、エアフィルタ７と、オイルクーラ９と、エアクーラ１０と、吸込フィルタ１３と、吸込配管１４と、吸込絞り弁５と、吐出配管１５と、空気配管１６と、油配管１７と、切替弁１８と、オイルフィルタ１９とを備え、これらが基台（不図示）に配置してパッケージ筐体５０に覆われるようになっている。
【００１５】
圧縮機本体１は、圧縮機構としてスクリューロータを備え、圧縮作動室に供給された油と、吸込フィルタ及び吸込流路１４を介して吸込んだ空気とを圧縮し、気液混合の圧縮空気を吐き出すスクリュー型の圧縮機本体である。
【００１６】
電動機２は、圧縮機本体１に回転駆動力を供給する駆動源である。不図示の制御装置の制御によって所定の回転数で回転する。なお、本実施例はインバータ等による可変速制御の圧縮機にも適用できる。
【００１７】
吸込絞り弁は、例えば制御圧力や電動力によって吸込流路１４の開閉を行う弁体であり、例えば、所定吐出圧力に達すると閉弁し、電動機２の負荷を軽減することで無負荷運転を実現する。
【００１８】
吐出配管１５は、圧縮機本体１の吐出ポートから吐き出された気液混合気体を気液分離器３に案内する流路である。詳細は後述する。
【００１９】
気液分離器は、遠心型の気液分離器である。二重筒からなり、吐出配管１５から流れ込む気液混合気体が外筒の内面を旋回することで油と空気が一次分離されるようになっている。分離された油はその後底部に貯留し、油配管１７に流通する。分離されらた空気は、内筒の内部を介して空気配管１６に流れる。
【００２０】
エアフィルタ２は、気液分離器３で一次分離された空気から更に油分を取り除くための二次フィルタである。エアフィルタ７を経由した空気は下流に配置された調圧逆止弁８及びエアクーラ１０を介して、使用者側に供給されるようになっている。調圧逆止弁８は、その上流及び下流側の圧力変動に応じて空気の逆流を抑止する調整弁である。エアクーラ１０は、例えば、ファン等を用いた空冷式或いは冷却媒体を用いた液冷式の熱交換器であり、圧縮空気を所定温度まで冷却する。
【００２１】
油配管１７は、気液分離機３の下流側で切替弁１８を介して２系統に分岐する。切替弁１８は例えば三方電磁弁であり、制御系統からの指令に応じて各系統への油の流れを制御するようになっている。一方の系統は、オイルクーラ９に通じて油の冷却が行われ、その後、空冷又は液例のオイルクーラ９を介して圧縮機本体１に油を還流する系統である。他方の系統は、オイルクーラ９を流通せずに、オイルフィルタ１９を介して圧縮機本体１に油が還流される系統である。例えば、各系統の切り替えは油温に応じて行われる。例えば、油温が所定温度以上であれば、切替弁１８はオイルクーラ９への油の流通を許可し、油温が当該所定温度より低い場合には、オイルクーラ９への油の流通を制限或いは禁止して、他方の系統から直接油を還流するようになっている。
【００２２】
次いで、本実施形態の特徴の１つである、圧縮機本体１、吐出流路１５及び気液分離器３の構成について詳細に説明する。
【００２３】
図２に、圧縮機本体１、吐出流路１５及び気液分離器３等の外観を示す斜視図を示す。また、図３に図２に示すＡ（軸方向）・Ｂ（上方）・Ｃ（圧縮機本体側面方向）の各方向から観察した場合の矢視図をそれぞれ図３（ａ）〜（ｃ）に示す。
圧縮機本体１は、互いの歯溝が噛み合う雄雌ロータが本体ケーシングに配置されたツインスクリュー型であり、雌ロータが、雄ロータの鉛直方向で上方に配置する。吸気用の開口は圧縮機本体１の側面に配置し、その内部流路に吸込絞弁５が配置する。圧縮機本体１の吐出側は、吐出ポートから吐出流路１５を介して気液分離器３の開口部２０と接続する。圧縮機本体１の吸込側には電動機２が配置する。電動機２の駆動軸と、雄ロータとは軸同に接続する。即ち本実施形態は電動機一体の圧縮機本体として説明する。
【００２４】
気液分離器３は外筒の高さ方向で、中央から上方までのいずれかの周面に、内部と連通する孔を有しする。この孔は、当該孔の外径形状と略一致する内径形状を有して、水平方向に延伸する導入管２１と接続する。導入管２１の端部には、圧縮機本体１の吐出配管１５と接続する開口部２０を有する。また、導入管２１は、外筒の内周方向に向かって延伸する。より具体的には、外筒の中心に対して９０°位相する向きで導入管２１は延伸するようになっている。即ち気液分離器３は、遠心分離作用によって油と圧縮空気とを分離することから、気液混合気体が外筒内壁面を旋回しやすい向きで侵入することができる。
【００２５】
吐出流路１５は、圧縮作動室の軸方向端部に配置する吐出ポートの吐出方向（回転軸方向）に対して９０度の角度で屈曲する流路を形成する。本実施例では吐出ポートから吐出流路出口までＲ形状の内部流路構造とする。吐出流路１５の出口は、気液分離器３の開口部２０と接続する。
【００２６】
図２及び図３に示すように、圧縮機本体１は、軸方向を水平とし、吸込み側（吸込絞弁５を配置する側）と反対側側面を気液分離器３に向けた向き且つ近傍に配置する。また、圧縮機本体１の吐出配管１５と、気液分離器３の開口部２０との高さ方向位置は一致する（図３（ｃ）から観察した場合、吐出配管１５の出口位置と、開口部２０との投影面が一致する。）。即ち気液分離器３をその底部で基台にする構成において、圧縮機本体１が基台より上方に位置して、基台とは直接接触しない空間配置となる。
【００２７】
なお、本実形態では、吐出配管１５と開口部２０の高さ方向位置が一致するものとして説明するが、本発明は必ずしも係る構成に限定されるものではなく、吐出配管１５の出口と、開口部２０との水平方向投影面が少なくとも一致すれば、応分の効果を得られるものである。
【００２８】
また、圧縮機本体１は、気液分離器３の径方向中心線に対して、開口部２０に対して線対称となる方向に圧縮機本体１が軸方向を水平にして配置するようになっている。即ち図３（ｂ）（ｃ）に示すように、圧縮機本体１の軸方向において、気液分離器３と圧縮機本体１の軸寸が重なることから、当該方向での寸法が短くなる。
【００２９】
以上の構成において、圧縮機本体１から吐き出される気液混合気体が気液分離器３に至るまでの流れを説明する。
図４に、図３（ｃ）のＤ-Ｄ断面を示す。吐出ポートから吐き出された気液混合気体は、吐出流路１５で、吐出方向に対して９０°曲がって気液分離器３に流れる（点線Ｘ）。即ち吐出後に気液分離器３に至るまでに９０°に１回曲がるため、吐出圧損が低減される。また、吐出ポートから気液分離器３までの流路が短いことから、かかる点も吐出圧損の低減に寄与する。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、吐出圧損を低減することができる。また、気液分離器３と圧縮機本体１とが、水平方向で互い胴体投影面が重なる方向に配置するため、これら組立体の軸方向寸も短くすることができる。
〔変形例１〕
上記実施形態では、吐出配管１５が９０°曲がって気液分離器３の開口部２０と接続する構成であるが、吐出圧損低減効果は、９０°の曲がりに限定されるものではない。即ち吐出ポートから気液分離器３の開口部に至るまでに、吐出流路の曲がりが少ないほど吐出圧損は低減されることから、９０°よりも少ない曲がりの流路とすることもできる。
【００３１】
図５に、変形例における吐出配管１５等の構成を示す。図５は、圧縮機本体１及び気液分離器３等を上方から観察した模式図である。本例では、吐出配管１５を軸方向に略直線的に構成し、開口部２０と接続する構成である。この場合、吐出ポートから吐出された気液混合気体が、開口部２０に対して略０°で吐き出されることとなる。つまり、吐出配管５０の曲がりは、上記実施形態のように９０°から本変形例のように０°の角度の角度であることで、吐出圧損の低減を図ることができる。
【００３２】
以上、本発明を実施するための形態例及び変形例について説明したが、本発明は上記種々の例に限定されるものではなく、その趣旨に反することのない範囲で種々の変形が可能である。
【００３３】
例えば、気液分離器３は、導入管２１及び開口部２０を介して圧縮機本体１の吐出配管１と接続する構成としたが、吐出ポートから気液分離器３の外筒孔に至るまでの吐出流路を構成する分割部品は任意に選択可能である（一体構成物を含む）。
【００３４】
また、上記例では、給液式の圧縮機を適用したが、油に変えて水を使用する圧縮機であってもよい。また、上記例では、ツインスクリュー圧縮機本体を適用したが、シングルスクリュー圧縮機であってもよい。
【００３５】
また、圧縮機本体１と電動機を軸同の一対構成としたが、ベルト、チェーンを利用した
別体式としてもよいし、ギヤを介して接続する構成であってもよい。また、電動機は内燃機関や、蒸気エネルギによる駆動源であってもよいし、風力、水力といった自然エネルギを利用するものであってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１…圧縮機本体、２…電動機、３…気液分離器、５…吸込絞り弁、７…エアフィルタ、８…調圧逆止弁、９…オイルクーラ、１０…エアクーラ、１３…吸込みフィルタ、１４…吸込配管、１５…吐出配管、１６…空気配管、１７…油配管、１８…切替弁、１９…オイルフィルタ、２０…開口部、２１…導入管
【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】
2020059775.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和3年2月10日(2021.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
気液分離器３は、遠心型の気液分離器である。二重筒からなり、吐出配管１５から流れ込む気液混合気体が外筒の内面を旋回することで油と空気が一次分離されるようになっている。分離された油はその後底部に貯留し、油配管１７に流通する。分離された空気は、内筒の内部を介して空気配管１６に流れる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
エアフィルタ７は、気液分離器３で一次分離された空気から更に油分を取り除くための二次フィルタである。エアフィルタ７を経由した空気は下流に配置された調圧逆止弁８及びエアクーラ１０を介して、使用者側に供給されるようになっている。調圧逆止弁８は、その上流及び下流側の圧力変動に応じて空気の逆流を抑止する調整弁である。エアクーラ１０は、例えば、ファン等を用いた空冷式或いは冷却媒体を用いた液冷式の熱交換器であり、圧縮空気を所定温度まで冷却する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
気液分離器３は外筒の高さ方向で、中央から上方までのいずれかの周面に、内部と連通する孔を有する。この孔は、当該孔の外径形状と略一致する内径形状を有して、水平方向に延伸する導入管２１と接続する。導入管２１の端部には、圧縮機本体１の吐出配管１５と接続する開口部２０を有する。また、導入管２１は、外筒の内周方向に向かって延伸する。より具体的には、外筒の中心に対して９０°位相する向きで導入管２１は延伸するようになっている。即ち気液分離器３は、遠心分離作用によって油と圧縮空気とを分離することから、気液混合気体が外筒内壁面を旋回しやすい向きで侵入することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
このように、本実施形態によれば、吐出圧損を低減することができる。また、気液分離器３と圧縮機本体１とが、水平方向で互いに胴体投影面が重なる方向に配置するため、これら組立体の軸方向寸も短くすることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図５に、変形例における吐出配管１５等の構成を示す。図５は、圧縮機本体１及び気液分離器３等を上方から観察した模式図である。本例では、吐出配管１５を軸方向に略直線的に構成し、開口部３と接続する構成である。この場合、吐出ポートから吐出された気液混合気体が、開口部３に対して略０°で吐き出されることとなる。つまり、吐出配管１５の曲がりは、上記実施形態のように９０°から本変形例のように０°の角度の角度であることで、吐出圧損の低減を図ることができる。
【国際調査報告】
2020059775.tif 000008
2020059775.tif 000009