JPH045918B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、オイルフリー式スクリユ空気圧縮機
の空気冷却器に関する。

（従来の技術） 従来、スクリユ空気圧縮機（以下、圧縮機とい
う）においては、圧縮機本体から吐出された高温
高圧の圧縮空気と逆止弁を介して消費箇所に圧送
する前に、空気冷却器により圧縮空気を所定の温
度に下げることが行なわれている。

また、圧縮空気の消費箇所において空気使用量
が減少したとき、吸気弁を閉じて吐出空気を放風
するいわゆるパージ方式では、放風される圧縮空
気の容量、すなわち圧縮機本体と逆止弁との間の
容量が小さい程動力損失が減少するため、圧縮機
本体の出口直後に逆止弁を設けることが好まし
い。しかし、オイルフリー式圧縮機のように１段
で7.0Kg／cm²Ｇまで圧縮し、吐出温度が350℃以上
となるものにあつては、逆止弁（耐熱温度200〜
250℃）をこの吐出温度の雰囲気中におけば、そ
の弁体およびばねは繰返し使用するうちにその機
能を果たさなくなる。例えば、弁のシート面が摩
滅し、弁体がシート面に密着しなくなり、逆流防
止はできなくなる。また、高温の圧縮空気をその
まま機外に放風すると危険である等の各種の弊害
を生ずる。このため、圧縮機本体と逆止弁との間
に空気冷却器を設置する必要性がある。

そこで、空気冷却器をプレクーラとアフターク
ーラに分離独立させ、圧縮機本体と逆止弁との間
にプレクーラを設けることにより、圧縮機本体か
ら吐出される高温の圧縮空気をプレクーラにて一
次冷却した後、ロード運転時にはアフタークーラ
に導いてさらに冷却して送り出す一方、アンロー
ド時には一次冷却した圧縮空気を逆止弁を介して
放出して、逆止弁が高温にさらされることがない
ようにしてある。

第７図は、従来のオイルフリー式圧縮機の空
気、冷却水系統図を示し、圧縮機本体１の吐出側
にプレクーラ２とアフタークーラ４とが別個独立
に設けてある。そして圧縮機本体１から吐出され
た圧縮空気、例えば7.0Kg／cm²Ｇ、350℃の圧縮空
気を、プレクーラ２にて150〜200℃に一次冷却し
た後、逆止弁３を経てアフタークーラ４にて45℃
まで冷却し、図示しない消費箇所に圧送するよう
になつている。また、圧縮機本体１とプレクーラ
２の間にて分岐し、プレクーラ２内の放風クーラ
部２ａおよび放気弁５を介して大気に開口した放
風ラインが設けてあり、放風時にはプレクーラ２
内の放風クーラ部２ａにて一次冷却した圧縮空気
を大気に放風するようになつている。なお、６は
安全弁、７は吸気弁である。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来の装置では、プレクーラ２とアフター
クーラ４とは別個独立に設けてある。このため、
この装置では両クーラ間の空気配管、冷却水配管
を施さなければならず、配管が複雑になるだけで
なく、装置内の配管スペースも大きくなり、装置
が嵩高となり、広い設置スペースが必要になると
いう問題がある。

これに対して、プレクーラ２、逆止弁３、アフ
タークーラ４を同一ケーシング内に形成すること
が考えられる。この場合には、ケーシング内には
多数の伝熱管群を並設したものとなる。この点に
おいて共通するものとしては実開昭57−77672号
公報に示された公知例がある。

しかしながら、この公報に記載の装置は多管式
熱交換器であつて、多数の管が並設してあつても
単に１パスを有するに過ぎず、上記圧縮機の場合
で言うならば、アフタークーラ４について熱交換
率を向上させるために適用の可能性はあつても、
それぞれ異なつた機能を果たすプレクーラ２、逆
止弁３、アフタークーラ４の三つの機器を含み、
複数パス（消費箇所に行くパス、放風のためのパ
ス）を有する圧縮機の吐出側のラインには適用で
きないという問題がある。

換言すれば、上記公報に記載の各装置は、蛇行
する流路、すなわち１パスを構成する複数の管の
配置方法が異なるだけで、この配置方法の差異を
除けば、放風クーラ部２ａを省略した場合のプレ
クーラ２、アフタークーラ４のそれぞれ単独のク
ーラと基本的には変わるところはなく、いずれも
同一ケーシング内に１種類のパスを設けただけの
ものである。したがつて、吐出側のラインの分
岐、複数種類のパス、逆止弁を必要とする上記圧
縮機には適用できない。

本発明は、斯る従来の問題点を課題としてなさ
れたもので、プレクーラ、アフタークーラおよび
放風クーラを含む吐出側のラインを同一ケーシン
グ内に収納することにより、装置各部の機能を損
なうことなく、配管単純化して設置スペースを小
さくするとともに製造上、保守点検上手間のかか
らない構造としたオイルフリー式圧縮機の空気冷
却器を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するため、本発明は、両端を管
板で閉じた胴体の両側に第１，第２ヘツダを取付
け、前記胴体の内部の流体流通空間においてプレ
クーラ部、アフタークーラ部、放風クーラ部に領
域を分けて配設した複数の管からなる伝熱管群を
管板に貫通させて設けるとともに、前記第１ヘツ
ダに圧縮空気流入口である第１室、圧縮空気流出
口である第２室、放風空気流出口である第３室、
冷却流体流入口である第４室、冷却流体流出口で
ある第５室を、第２ヘツダに逆止弁を介して連通
する第６室と第７室を設け、前記プレクーラ部を
第１室と第６室に、放風クーラ部を第６室と第３
室に、アフタークーラ部を第２室と第７室に連通
させるとともに、前記流体流通空間をそれぞれ管
板に設けた貫通孔を介して第４室と第５室に連通
させて形成した。

（作用） 上記のように形成することによりプレクーラ、
逆止弁、アフタークーラおよび放風クーラが同一
ケーシング内に収納され、配管は大幅に単純化さ
れ、設置スペースが小さくなり、かつ製造時、保
守点検時の手間も軽減される。

また、プレクーラ部の出口部に逆止弁を設けて
ある故、放風時の放風空気量を最小限に止めると
ともに圧縮空気から発生するドレンによる逆止弁
の腐食もなくなる。

さらに、第１ヘツダ部に全ての配管部が集中す
ることになるとともに、逆止弁側の第２ヘツダに
は配管接続部はなくなる。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面にしたがつて説
明する。

第１図〜第５図は、本発明に係るオイルフリー
式圧縮機の空気冷却器１１を示し、胴体１２の両
端を管板１３，１３ａで閉じ、第１図において管
板１３の右側に第１ヘツダ１４、管板１３ａの左
側に第２ヘツダ１５が着脱可能に取付けてあり、
胴体１２の内部には複数の管からなる伝熱管群１
６が管板１３，１３ａを貫通して並設してある。

なお、第１図に示すように管板１３ａは胴体１
２の端部内にシール手段Ｓを介して摺動可能に嵌
入させてある。

第１ヘツダ１４は、第２図に示すように、内部
に第１室１７，第２室１８，第３室１９，第４室
２０および第５室２１を有し、各室は管台２２，
２３，２４，２５および２６に取付ける外部配管
に通じるとともに、第２室１８にはさらに安全弁
取付座２７が設けてある。なお、管台２２，管台
２５は第３図に示すように共通管台となつてい
る。

第２ヘツダ１５の内部には、第１図に示すよう
に、一端を管板１３ａにボルト結合し、他端に逆
止弁２８を取付けた小径胴２９が設けてあり、小
径胴２９の内部には第６室３０、外部には第７室
３１が形成してある。

伝熱管群１６は、第４図、第５図に示すよう
に、プレクーラ部１６ａ、アフタークーラ部１６
ｂおよび放風クーラ部１６ｃで構成されている。
第５図では、これらの部分を明確に示すために各
部分を構成する伝熱管同志を実線で結んである。
そして、プレクーラ部１６ａを前記第１ヘツダ１
４の第１室１７と前記第２ヘツダ１５の第６室３
０に、アフタークーラ部１６ｂは第２室１８と第
７室３１に、放風クーラ部１６ｃは第３室１９と
第６室３０にそれぞれ連通させてある。

管板１３には、第５図に示すように、プレクー
ラ部１６ａの下方に第１貫通孔３２、アフターク
ーラ部１６ｂの上方に第２貫通孔３３が設けてあ
り、それぞれ前記第１ヘツダ１４の第４室２０、
第５室２１と連通させてある。

胴体１２の内部には、第１図に示すように複数
の邪魔板３４が、伝熱管群１６の長手方向に適宜
間隔で、かつちどり配列して設けてある。そし
て、水戻り管３５が前記管板１３の第２貫通孔３
３より管板１３ａに最も近い最終邪魔板３４ａま
で延設してあり、管板１３ａ側の冷却水を第５室
２１に導くように形成してある。

以上の構成からなる空気冷却器１１は、機能的
には同質で、かつ１パス上にあるプレクーラ（放
風クーラ部を含まないものを意味する）とアフタ
ークーラとを単に一体化したものとは異なり、ア
フタークーラ部１６ｂ側のラインから分岐した放
風クーラ部１６ｃ、および冷却とは全く機能が異
なる逆止弁２８を含めた圧縮機の吐出側部分を各
部の機能を損なうことなく同一ケーシング内に収
納して一体化したものである。具体的には、前述
のように例えば350℃の圧縮空気はプレクーラ部
１６ａにて150〜200℃に一次冷却され、アフター
クーラ部１６ｂにて45℃程度まで冷却された後、
消費箇所に圧送されるため、プレクーラ部１６ａ
では圧縮空気からドレンが発生せず、かつ逆止弁
２８が熱によるダメージを受けない温度領域にあ
り、アフタークーラ部１６ｂではドレンが発生す
る温度領域にある。本装置の場合、逆止弁２８は
ドレンおよび高熱にさらされることのないプレク
ーラ部１６ａ側に取付けてあり、その正常な動作
が確保されている。これに対して、逆止弁２８を
他の位置、例えばアフタークーラ部１６ｂ側に取
付けた場合は、逆止弁２８はドレンのために腐食
して寿命が短くなる。

そして、逆止弁２８の正常な動作が確保される
ことにより、圧縮機のアンロード時でも、アフタ
ークーラ１６ｂ側からの圧縮空気の逆流を確実に
阻止しつつ、プレクーラ部１６ａにて一次冷却し
た圧縮空気を放風クーラ部１６ｃにてさらに冷却
して放風が行なわれる。また、前述のようにこの
放風する圧縮空気量はできるだけ小さいのが好ま
しく、プレクーラ部１６ａの入口部に逆止弁２８
を設けることにより、この放風量は小さくなつて
いる。これに対して、別の位置、例えばアフター
クーラ部１６ｂ側に逆止弁２８を取付けた場合は
第２ヘツダ１５内の圧縮空気も放風することにな
り、またこの第２ヘツダ１５内の容積は吐出され
た圧縮空気の円滑な流れのために余り小さくする
ことはできないことから放風量は大きくなる。前
述のようにプレクーラ部１６ａ等を同一ケーシン
グ内に収納して一体化することにより、各クー
ラ、逆止弁間の配管が不要となり、製造時、保守
点検時の作業の煩わしさを軽減するとともに、設
置スペースが小さくなるようになつている。ま
た、この空気冷却器１１は全ての管台を一方の第
１ヘツダ１４に集中させて共通ヘツダー化してあ
る。すなわち、プレクーラとアフタークーラとを
単に一体化しただけでは、前記実開昭57−77672
号公報に記載の熱交換機のように外部配管との接
続部は全周にわたつて散在することになる。ま
た、胴体１２に管台を設けて、ここに接続した外
部配管を通して流体の出入がなされている。これ
に対して、空気冷却器１１では圧縮空気だけでな
く冷却水についても外部配管との接続部、すなわ
ち管台は全て第１ヘツダ１４に集中させてある。
例えば、管板１３に第１貫通孔３２と水戻り管３
５を取り付けた第２貫通孔３３を設け、かつ第１
ヘツダ１４にこれらの貫通孔にそれぞれ連通する
第４室３０と第５室２１を形成することにより、
第１ヘツダ１４に設けた管台２５，２６に外部配
管を接続するだけで胴体１２の内外への流体の流
出入が可能となつている。従つて、空気冷却器１
１への配管が１箇所に、すなわち第１ヘツダ１４
に集中し、配管が単純化される。また、各クーラ
部の一方の固定部である管板１３ａは外部配管と
の接続箇所とは完全に独立しており、かつ摺動自
在に設けてあり、伝熱管群１６の熱膨張、伸縮に
自在に対応できるようになつているので、空気冷
却器１１本体に振動、熱膨張等が生じた場合で
も、配管に振動や熱応力が発生することがない。
さらに、空気冷却器１１の各クーラ部および逆止
弁２８の保守点検時においても、配管を取り外す
必要がなくなる。

第６図は、本発明に係る空気冷却器１１を適用
したオイルフリー式圧縮機で、第１図〜第５図と
共通する部分には同一番号を付して示したもの
で、第１室１７に圧縮機本体１からの吐出ライン
ｂ、第２室１８に図示しない消費箇所に至る供給
ラインｃ、第３室１９に放気弁５を有する放風ラ
インｄ、第４室２０および第５室２１にそれぞれ
冷却ラインｅ，e′が接続してある。

なお、安全弁６は第２室１８に設けた管台２７
に取り付けられるが、第６図では図面の錯綜化を
避けるために便宜上供給ラインｃ上に示してあ
る。

そして、第４室２０に流入した冷却水は、胴体
１２内に流入して順次邪魔板３４間を迂回して冷
却媒体として作用し、水戻り管３５内部を通つて
第５室２１より流出する。

従つて、吸気弁７を有する吸気ラインａを通つ
て圧縮機本体１に吸い込まれた空気は、所定の圧
力まで圧縮されて吐出ラインｂを経て空気冷却器
１１の第１室１７に流入し、プレクーラ部１６ａ
にて冷却され、第６室３０から逆止弁２８を介し
て第７室３１に流入し、アフタークーラ部１６ｂ
でさらに冷却された後、第２室１８より供給ライ
ンｃを通つて消費箇所に送られる。

また、アンロード時に圧縮空気を放風する場合
には、圧縮空気はプレクーラ部１６ａで冷却さ
れ、逆止弁２８を通過することなく第６室３０よ
り放風クーラ部１６ｃに至り、ここでさらに冷却
された後、第３室１９より放風ラインｄを通つて
放風される。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、両端を管板で閉じた胴体の両側に第１，第２
ヘツダを取付け、前記胴体の内部の流体流通空間
においてプレクーラ部、アフタークーラ部、放風
クーラ部に領域を分けて配設した複数の管からな
る伝熱管群を管板に貫通させて設けるとともに、
前記第１ヘツダに圧縮空気流入口である第１室、
圧縮空気流出口である第２室、放風空気流出口で
ある第３室、冷却流体流入口である第４室、冷却
流体流出口である第５室を、第２ヘツダに逆止弁
を介して連通する第６室と第７室を設け、前記プ
レクーラ部を第１室と第６室に、放風クーラ部を
第６室と第３室に、アフタークーラ部を第２室と
第７室に連通させるとともに、前記流体流通空間
をそれぞれ管板に設けた貫通孔を介して第４室と
第５室に連通させて形成してある。

このため、設置、配管スペースが減少し、圧縮
機ユニツトのコンパクト化が図れる。

また、配管長さ、配管接続部数の減少と配管の
集中化等、配管の単純化により、部品点数の減
少、製造時、保守点検時の作業性の向上が可能と
なる。

さらに、空気冷却器本体の振動、熱膨張等が配
管に影響することがなく、配管のゆるみ、振動が
防止できるうえ、配管を取り外すことなく空気冷
却器の内部、すなわち各クーラ、逆止弁の保守点
検が容易となる。

さらに、逆止弁を圧縮空気より発生するドレ
ン、および高熱にさらすことなく長寿命化を図る
ことができる他、放風空気量を最小にすることが
できる等の効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る空気冷却器の縦断面図、
第２図は第１図に示す装置の右側面図、第３図は
第１図に示す装置の第１ヘツダの底面のみを示す
図、第４図は第１図の−線断面図、第５図は
第１図の−線断面図、第６図は本発明に係る
空気冷却器を適用したスクリユ空気圧縮機の空
気、冷却水系統図、第７図は従来の空気冷却器を
用いたスクリユ空気圧縮機の空気、冷却水系統図
である。 １１……空気冷却器、１２……胴体、１３，１
３ａ……管板、１４……第１ヘツダ、１５……第
２ヘツダ、１６……伝熱管群、１６ａ……プレク
ーラ部、１６ｂ……アフタークーラ部、１６ｃ…
…放風クーラ部、１７……第１室、１８……第２
室、１９……第３室、２０……第４室、２１……
第５室、２８……逆止弁、３０……第６室、３１
……第７室、３２……第１貫通孔、３３……第２
貫通孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 両端を管板で閉じた胴体の両側に第１，第２
   ヘツダを取付け、前記胴体の内部の流体流通空間
   においてプレクーラ部、アフタークーラ部、放風
   クーラ部に領域を分けて配設した複数の管からな
   る伝熱管群を管板に貫通させて設けるとともに、
   前記第１ヘツダに圧縮空気流入口である第１室、
   圧縮空気流出口である第２室、放風空気流出口で
   ある第３室、冷却流体流入口である第４室、冷却
   流体流出口である第５室を、第２ヘツダに逆止弁
   を介して連通する第６室と第７室を設け、前記プ
   レクーラ部を第１室と第６室に、放風クーラ部を
   第６室と第３室に、アフタークーラ部を第２室と
   第７室に連通させるとともに、前記流体流通空間
   をそれぞれ管板に設けた貫通孔を介して第４室と
   第５室に連通させて形成したことを特徴とするオ
   イルフリー式スクリユ空気圧縮機の空気冷却器。