水冷式无油空气压缩机的制作方法

专利名称：水冷式无油空气压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及水冷式无油空气压缩机，尤其是，适合于具备对被多级压缩的压缩空 气进行冷却的冷却装置的空气压缩机。
背景技术：
具有低压级压缩机主体及高压级压缩机主体的目前的两级无油螺杆压缩机大多 具有用于冷却由低压级压缩机主体压缩后的压缩空气的中间冷却器(inter cooler)、和用 于冷却由高压级压缩机主体压缩后的压缩空气的二次冷却器(after cooler，后冷却器)。作为水冷式的具有中间冷却器和二次冷却器的两级压缩机的构成，公知的是专利 文献1及专利文献2的构成。其构成为，在专利文献1中，冷却水以二次冷却器、中间冷却 器的顺序供给，在专利文献2中，用于冷却中间冷却器的冷却水流路和用于冷却二次冷却 器的冷却水流路分路，在各冷却器冷却后合流，然后排水。在这些例子中，其构成为，中间冷 却器和二次冷却器各配置1个。另外，作为用于压缩机小型化的构成，公知的是专利文献3及专利文献4。在专利 文献3的例子中，将中间冷却器和二次冷却器一体化，在二次冷却器侧设有冷却水入口，在 中间冷却器侧设有冷却水出口。在专利文献4中以热交换器的小型化为着眼点，公开有冷 却器使用板式热交换器的例子。专利文献1 (日本)特开平8-61271号公报专利文献2 (日本)特开平11-22688号公报专利文献3 (日本)特开2002-130172号公报专利文献4 (日本)特开2006-249934号公报近年来，为适应压缩空气需要的增大，压缩机逐步大型化，越来越要求高输出、大 空气量的空气压缩机。随着压缩机的高输出化(大空气量化)，用于冷却的冷却器的尺寸存 在增大的倾向，如专利文献1及专利文献2所示，在各配置一个中间冷却器及二次冷却器的构成 中，中间冷却器及二次冷却器的尺寸随着压缩机的大型化而增大。因此，产生如下问题，在 压缩机箱体内冷却器及冷却器出入口配管所占的空间增大，妨碍压缩机的小型化。即，大型 的压缩机在空气量增大时，为了确保与其对应的冷却能力，需要增大中间冷却器及二次冷 却器的外壳直径、全长。为此，冷却器的容积增大，作为压缩机整体难以小型化。另外，由于中间冷却器及二次冷却器中存在于压缩空气的喷出路径上，所以在冷 却器内部的空气流路中存在高压空气。大型的压缩机在空气量增大时，如上所述，产生如下 问题，冷却器的容积增大，冷却器破损时的影响增大。另外，随着冷却器的大型化，也发生冷 却器的操作性下降，清扫等保养性恶化的问题。在专利文献3中，其构成为，将中间冷却器和二次冷却器一体化，相对于冷却器部 的小型化，能够得到一定的效果。但是，由于中间冷却器和二次冷却器对向配置，所以有关 两冷却器的配置受到限制。因此，与空气压缩机的高输出化(大空气量化)对应而冷却器部增大时，由于作为一体型冷却器的构成的限制，所以作为压缩机整体，有时不适于小型化。专利文献4谋求冷却器本身的小型化，但冷却器随着压缩机的高输出化(大空气 量化)而大型化的倾向没有改变，希望解决该问题。

发明内容
本发明是鉴于所述课题而提出的，其目的是提供一种水冷式无油空气压缩机，其 通过冷却器的简单化，实现做成箱体的装置整体的小型化、以及生产性及保养性的提高。作为用于实现所述目的的本发明的一个实施方式的水冷式无油空气压缩机，具备 低压级压缩机主体；按照水冷式冷却从该低压级压缩机主体喷出来的压缩空气的中间冷却 器；进一步压缩由该中间冷却器冷却后的压缩空气的高压级压缩机主体；按照水冷式冷却 从该高压级压缩机主体喷出来的空气的二次冷却器。该水冷式无油空气压缩机中，上述中间冷却器具备多个中间冷却单元，上述二次冷却器具备多个二次冷却单元，上述多个中间冷却单元各自具有冷却水入口及冷却水出口，上述多个二次冷却单元各自具有冷却水入口及冷却水出口，该水冷式无油空气压缩机具备按照一个二次冷却单元、一个中间冷却单元的顺 序供给冷却水的第一冷却水路径；和按照其它二次冷却单元、其它中间冷却单元的顺序供给冷却水的第二冷却水路径。在上述本发明的水冷式无油空气压缩机的一个实施方式中，优选的具体方式如下 所述(a)将上述第一冷却水路径和上述第二冷却水路径形成相互对称的形状。(b)上述中间冷却器及上述二次冷却器具有覆盖压缩空气的入口侧的冷却器头和 覆盖出口侧的冷却器头，上述中间冷却器或上述二次冷却器的压缩空气入口侧或出口侧的 任一方、或者入口侧及出口侧两方的冷却器头，用一个冷却器头构成上述多个中间冷却单 元或上述多个二次冷却单元。(c)流入上述二次冷却器的压缩空气的喷出配管在上述二次冷却器的上游侧分支 成多个，向上述多个二次冷却单元供给，在分支的喷出配管中分别具备止回阀。(d)将上述中间冷却单元及上述二次冷却单元形成为相同的形状。作为更优选的本发明的具体的方式，做成下面的结构。即，所述中间冷却器及所述 二次冷却器配设成在所述中间冷却器内流动的压缩空气的流动方向与在所述二次冷却器 内流动的压缩空气的流动方向彼此成为相反的方向，使在所述中间冷却器内流动的压缩空气的流动方向与在所述中间冷却器内流动 的冷却水的流动方向彼此成为相反的方向，使在所述二次冷却器内流动的压缩空气的流动 方向与在所述二次冷却器内流动的冷却水的流动方向彼此成为相反方向，该水冷式无油空气压缩机具备连接所述一个二次冷却单元的冷却水出口和所述 一个中间冷却单元的冷却水入口的冷却水配管；与连接所述其它二次冷却单元的冷却水出 口和所述其它中间冷却单元的冷却水入口的冷却水配管。在上述的构成中，优选的是，左右对称配置有连接所述一个二次冷却单元的冷却水出口和所述一个中间冷却单元的冷却水入口的冷却水配管；与连接所述其它二次冷却单 元的冷却水出口和所述其它中间冷却单元的冷却水入口的冷却水配管。另外，在上述的任一个的结构中，作为更优选的具体的配置关系，具备驱动所述 低压级压缩机主体及所述高压级压缩机主体的电动机、将所述电动机的输出向所述低压级 压缩机主体及所述高压级压缩机主体传递的多个齿轮、收容所述多个齿轮的齿轮箱、设于 所述电动机的所述齿轮箱的相反侧且在比所述电动机高的位置保持所述中间冷却器及所 述二次冷却器的冷却器台架，(i)所述低压级压缩机主体和所述高压级压缩机主体以从所述齿轮箱向所述电动 机的上方侧突出的方式并列设置，(ii)彼此并列设置的压缩机主体中的、所述低压级压缩机主体配置在所述中间冷 却器的压缩空气的入口侧，所述高压级压缩机主体配置在所述二次冷却器的压缩空气入口 侧，由此，使在所述中间冷却器内流动的压缩空气的流动方向与在所述二次冷却器内流动 的压缩空气的流动方向彼此成为相反的方向。上述的例子中，在冷却器台架，二次冷却器配设在中间冷却器的上方。根据本发明，能够提供一种冷却器能够简单化，装置整体小型化，以及能够提高生 产性及保养性的水冷式两级无油空气压缩机。


图1是本实施方式的水冷式两级无油螺杆压缩机的系统图；图2是本实施方式的水冷式两级无油螺杆压缩机的结构图；图3是冷却装置的结构图；图4是冷却器的剖视图。
具体实施例方式如图1及图2所示，本实施方式以多级的空气压缩机为前提，该多级的空气压缩机 具备低压级压缩机主体1 ；中间冷却器3，其通过水冷式冷却从该低压级压缩机主体1喷 出来的压缩空气；高压级压缩机主体2，其进一步压缩由该中间冷却器3冷却后的压缩空 气；二次冷却器4，其通过水冷式冷却从该高压级压缩机主体2喷出来的空气。在该空气压 缩机中，本实施方式的特征在于，将所谓的1旁路方式的中间冷却单元及二次冷却单元各 设置两个，从而使中间冷却器3及二次冷却器4小型化。后面叙述详细内容，通过采用本实施方式的结构，能够得到如下⑴ ⑷所示的 作用效果。(1)与在一个中间冷却器、二次冷却器的入口侧和出口侧各设一个冷却器头的目 前技术(例如，专利文献1、2)的结构相比较，得到下述的效果。S卩，在目前技术中，各配置一个中间冷却器及二次冷却器，成为高输出、大空气量 的大型压缩机的情况下，中间冷却器及二次冷却器的尺寸增大。因此，冷却器内部的清扫等 保养性恶化。另外，在压缩机箱体内冷却器及冷却器出入口配管所占的空间增大，妨碍压缩 机的小型化。另一方面，在本实施方式中，中间冷却器3和二次冷却器4各自由两个单元构成，
6因此，能够提高冷却器3、4的保养性、以及使压缩机箱体的小型化。而且，在冷却器破损时， 也由于冷却单元的小型化而能够减少泄漏的压缩空气。(2)有关设于压缩空气路径的止回阀，得到如下的效果。即，如目前技术所示，在使 用一个中间冷却器及二次冷却器时(例如，专利文献1、2)，如专利文献3所示，一个压缩机 设置一个止回阀。该情况下，止回阀的尺寸随着压缩机的高输出化、大空气量化也增大。此 时，不仅止回阀高成本化，而且妨碍止回阀的安装结构的简单化及保养性的提高。在本实施方式中，使用多个冷却单元，并将流入冷却器的压缩空气的路径分支，因 此能够使用两个止回阀。如图1所示，通过做成将两个止回阀13分别安装在两个二次冷却 单元4a、4b的入口的结构，能够实现止回阀13的小型化，能够实现压缩机箱体的小型化、止 回阀13的安装结构的简单化、及保养性的提高。另外，有关止回阀13的配置，考虑生产性 及保养性，设于从外部容易进出的位置，由此能够进一步提高上述效果。(3)有关压缩空气路径的构成，也得到以下的效果。在本实施方式中，压缩空气流 入多个冷却单元，空气路径分支。此时，如果对于冷却器的出入口，各设置一个冷却器头的 话，则在各自的冷却器出入口设置头，也需要多根该出入口配管。在本实施方式中，由于将 两个中间冷却单元3a、3b及二次冷却单元4a、4b的出入口的两方，或单方的头一体化，所以 能够减少冷却器的出入口配管的根数(简单化)。(4)通过做成相对于一个冷却器3 (以及4)具备多个冷却单元3a、3b (以及4a、4b) 的构成，能够实现生产性及保养性的提高。即，由于在专利文献1、2中，中间冷却器和二次 冷却器为各自不同的尺寸、形状，另外，在专利文献3、4中为一体化结构，所以在进行制品 的组装时、及对冷却器进行清扫、更换时，需要分别准备各自的零件。而在本实施方式中，将 多个中间冷却单元及二次冷却单元全部通用化，零件具有互换性，故能够实现生产性、保养 性的提高。另外，在中间冷却器3、二次冷却器4使用多个单元(例如，两个单元3a、3b、4a、 4b)的情况下，两个中间冷却单元3a、3b或两个二次冷却单元4a、4b需要具有相同的冷却能 力。因此，在本实施方式中，相对于由两组构成的中间冷却器3、二次冷却器4，将冷却水配 管分别并列且左右对称地设置，在两个中间冷却单元3a、3b、两个二次冷却单元4a、4b中流 过同量的冷却水，其冷却能力相同。这样，在本实施方式中，将中间冷却器3和二次冷却器4的各单元通用化，但中间 冷却器3为了减少排放发生量，与二次冷却器4相比较，需要降低冷却能力。为了与此相对 应，在本实施方式中，冷却水的流动具有特征。即，使冷却水以首先冷却二次冷却器4，再通 过由此加温后的冷却水冷却中间冷却器3的方式进行流动。由此，调节中间冷却器3和二 次冷却器4的冷却能力。另外，冷却能力的调节通过使中间冷却器3和二次冷却器4使用的冷却单元的个 数不同而能够实现(例如，使用三个二次冷却单元、使用两个中间冷却单元等)。因此，能够 使零件通用化，且能够简单地进行冷却能力的调节，从而能够有利于生产性提高。为了提高冷却器的冷却能力，将高温侧流体即压缩空气和低温侧流体即冷却水的 出入口弄反，在流动方向相反的“对向流”中使用时有效。优选，中间冷却器3、二次冷却器 4均使冷却水从压缩空气的高温侧流过。因此，如上所述，将二次冷却器4和中间冷却器3 并列配置，按照二次冷却器4和中间冷却器3的顺序流过冷却水时，冷却水的从二次冷却器4的出口和向中间冷却器3的入口近的方面能够缩短冷却水配管，而成为简单的结构。艮口， 将二次冷却器4和中间冷却器3内的压缩空气的流动方向配置成相反(此时，在两冷却器 中流动的冷却水的流动方向也分别相反)，由此能够缩短冷却水配管，从而能够实现结构的 简单化、提高生产性。如上所述，根据该实施方式，能够实现冷却器3、4在压缩机单元内节省空间，从而 能够实现压缩机的小型化。另外，通过配管的简单化、冷却器的小型化等，能够提高生产性、 保养性。实施例1参照附图，对本发明的实施方式做进一步的详细说明。另外，在下面，以通过阴阳 转子的旋转压缩空气的螺杆压缩机为例进行说明。图1是具有低压级压缩机主体1及高压级压缩机主体2的水冷式两级无油螺杆压 缩机30的系统图。低压级压缩机主体1及高压级压缩机主体2各自具备阳转子及阴转子 这一对转子。即，本实施方式的压缩机为通过这些一对阴阳转子旋转而压缩空气的螺杆式 的空气压缩机。在具有低压级压缩机主体1及高压级压缩机主体2的各自的阳转子的轴端部嵌合 有小齿轮21。这些小齿轮21与嵌合于齿轮箱28内的驱动轴一方的大齿轮23啮合，将电动 机的动力向低压级压缩机主体1及高压级压缩机主体2传递。在图1中，在电动机26的输 出轴上设置大齿轮23，与设于阳转子的轴端部的小齿轮21啮合，但也可以在电动机输出轴 和阳转子之间设置中间轴。在设有中间轴的情况下，经由该中间轴，将电动机26的动力向 低压级压缩机主体1及高压级压缩机主体2传递。以下，第一，着眼于通过这些压缩机压缩过的空气的流动，说明本实施方式的水冷 式两级无油螺杆式压缩机的构成。在低压级压缩机主体1的吸入侧配设有调节被该低压级压缩机主体1吸入的空气 量的吸入节流阀12。通过滤清器(未图示)除去异物，然后通过吸入节流阀12，再被低压 级压缩机主体1吸入的空气，被压缩到规定的压力，然后从低压级压缩机主体1出口喷出。 从低压级压缩机主体1喷出来的压缩空气被导向中间级的喷出配管A。被低压级压缩机主体1压缩、导入中间级的喷出配管A的压缩空气通过中间冷却 器3进行冷却。在本实施方式中，中间级的喷出配管A为在成为中间冷却器3的空气导入 口的冷却器头6的上游侧分支为多个的结构。如图1所示，喷出配管A在冷却器头6的入口分支为两个，被设于低压级压缩机主 体1及高压级压缩机主体2之间的空气流路上的两个中间冷却单元3a、3b并列吸入而冷 却。通过由两个冷却单元构成的中间冷却器3冷却后的压缩空气在安装于中间冷却器3的 出口侧的冷却器头7合流，导向中间级的喷出配管B。通过中间冷却器3冷却，然后导向中间级的喷出配管B的压缩空气进而被配置在 下游侧的高压级压缩机主体2吸入。通过高压级压缩机主体2压缩后的压缩空气从高压级 压缩机主体2喷出，导向高压级的喷出配管C。连接高压级压缩机主体2和二次冷却器4之 间的喷出配管C为在比二次冷却器4的冷却器头8更靠上游侧分支为多个的结构。另外， 在喷出配管C的比分流部更下游侧的各流路分别配设有止回阀13，该止回阀13位于比多个 二次冷却器头8更靠上游侧的位置。
因此，如图1所示，从高压级的喷出配管C喷出来的压缩空气在喷出配管C中途分 支为两个，通过分别设于其下游的两个止回阀13，然后被由两个二次冷却单元4a、4b构成 的二次冷却器4并列吸入，进行冷却。通过二次冷却器4冷却后的压缩空气在安装于二次 冷却器4的出口侧的冷却器头9合流，然后从压缩空气出口喷出。在此，其构成为，在中间冷却器3、二次冷却器4的入口侧，对两个二次冷却单元 4a、4b，对两个中间冷却器3单元3a、3b各单独安装一个冷却器头6、8，在出口侧，对两个二 次冷却器4安装一个冷却器头，对两个中间冷却器3安装一个冷却器头，在出口侧压缩空气 合流。接着，第二，着眼于压缩机的冷却结构、方式，对本实施方式的水冷式两级无油螺 杆式压缩机的构成进行说明。无油螺杆式压缩机在压缩工作气体即空气的过程中，由于不进行冷却，所以高压 级压缩机主体2、低压级压缩机主体1会因压缩热而发热。另外，由于压缩后的压缩气体为 高温，所以将其以需要方使用时过热。而且，如果将由低压级压缩机主体1压缩后的压缩气 体冷却，然后供给高压级压缩机主体2，就能够提高无油螺杆式压缩机30的整体效率。根据 这些理由，将冷却水供给无油螺杆压缩机30的各部。该冷却水的路径如下所述。由冷却塔(未图示)冷却后的冷却水在冷却水入口分支为冷却二次冷却器4、中 间冷却器3的路径；冷却机油冷却器10、放气冷却器11、高压级压缩机主体2、低压级压缩 机主体1的路径。冷却二次冷却器4、中间冷却器3的侧的冷却水路径，首先导向二次冷却 器4，冷却高压级压缩机主体2喷出的空气后，导向中间冷却器3，冷却低压级压缩机主体1 喷出的空气，然后从冷却水出口返回冷却塔等。在此，中间冷却器3和二次冷却器4的冷却 水的流动成为与压缩空气的流动相反方向的对向流，中间冷却器3和二次冷却器4都从外 壳的下部给水，从上部排水。另外，在本实施方式中，二次冷却器4及中间冷却器3各自使用两个单元(参照 中间冷却单元3a、3b，及二次冷却单元4a、4b)，冷却这些单元的路径的冷却水配管也在二 次冷却器4入口分支，分成冷却一方的二次冷却单元4a、中间冷却单元3a的配管和冷却另 一方的二次冷却单元4b、中间冷却单元3b的配管。分支为该两个的冷却水配管在从中间冷 却器3出来后合流，然后导向冷却水出口(以下，有时将这些路径称作“第一冷却水路径”、 “第二冷却水路径”)。冷却无油冷却器10、放气冷却器11、高压级压缩机主体2、低压级压缩机主体1的 冷却水路径侧的冷却水，首先被导向机油冷却器10，冷却润滑油后，被导向放气冷却器11， 冷却在无负荷运转时排出的空气。接着，被导向设于高压级压缩机主体2的壳体的冷却套， 冷却高压级压缩机主体2后，被导向设于低压级压缩机主体1的壳体的冷却套，冷却低压级 压缩机主体1，然后从冷却水出口返回冷却塔。另外，在机油冷却器10的冷却水流路的入口安装着阀。在本实施方式中，冷却压 缩空气的冷却水路径和冷却机油及压缩机主体的冷却水路径，由于分支设置有自一个冷却 水入口的冷却水配管，所以通过阀能够调节流向二次冷却器4、中间冷却器3侧的冷却水路 径的水量与流向机油冷却器10、放气冷却器11、高压级压缩机主体2、低压级压缩机主体1 侧的冷却水路径的水量的比例。另外，通过机油冷却器10冷却后的润滑油在润滑低压级压缩机主体1及高压级压缩机主体2的轴承部、小齿轮部、定时齿轮部，进而在润滑齿轮箱28内的中间轴的轴承部、 嵌合于中间轴的小齿轮部、大齿轮部，进而在润滑嵌合于电动机的旋转轴的大齿轮部等后， 贮存在设于齿轮箱28的下部的油箱。而且，由机油泵导向机油冷却器10，通过冷却水进行 冷却，在该循环路径中进行循环。在本实施方式中，压缩空气的路径在中间冷却器3的上游侧分支，通过中间冷却 器3冷却后合流。而且，在通过高压级压缩机主体2进一步压缩后，在二次冷却器4的上游 侧分支，由二次冷却器4冷却后合流，并将压缩空气供给外部。另一方面，冷却水的路径为 分支后的第一冷却水路径和第二冷却水路径彼此独立的关系。即，在向二次冷却器4供给 前分支后，在二次冷却器4冷却后，不合流，而是分别向中间冷却器3供给。因此，为了确保 相同的冷却性能，理想的是，在两路径中供给同量的冷却水。即，优选，将第一冷却水路径和 第二冷却水路径做成相同形状、或彼此对称的形状。接着，参照图2对本实施方式的空气压缩机的箱体内部的配置进行说明。图2是 本实施方式的水冷式两级无油螺杆压缩机的结构图，是省略了主要部分以外表示的图。如图2所示，在基座上载置安装电动机26及齿轮箱28的台架，该台架的旁边设有 搭载冷却器3、4的冷却器台架18。来自电动机26的动力经由齿轮箱28内的各种齿轮，向 低压级压缩机主体1及高压级压缩机主体2传递。在本实施方式中，如图所示，在电动机26 的输出轴侧配置齿轮箱28，以从该齿轮箱28的上部向电动机26的上方突出的方式并列设 置低压级压缩机主体1和高压级压缩机主体2。因此，成为两级压缩机1、2位于电动机26 的上方的结构。相对于电动机26，在齿轮箱28的相反侧(图中的左前方)设置冷却器台架18。冷 却器台架18具有脚部，冷却器载置台为比电动机26更高的位置。利用该结构，电动机26 的齿轮箱28的相反侧开放，容易进行电动机26的散热。在冷却器台架18的冷却器载置台上配置有中间冷却器3及二次冷却器4。如上所 述，低压级压缩机主体1位于电动机26的上方，从低压级压缩机主体1喷出的压缩空气流 入喷出配管A，然后被导向中间冷却器3。由于低压级压缩机主体1和二次冷却器3近距离 配置，所以能够缩短空气路径，能够简化中间级的喷出配管A。对本实施方式的中间冷却器3进行说明。如图2所示，在冷却器台架18上搭载有 中间冷却器3。中间冷却器3由两个中间冷却单元3a、3b构成，通过冷却器支承部件，在冷 却器台架18上并列设置该两个单元。另外，二次冷却器4与中间冷却器3 —样，以在中间 冷却器的上方，并列设置两个单元的方式配设。二次冷却器4配置在上方，由此也容易接近 (7々)止回阀13，因此也容易进行安装，也适合保养。中间冷却器3并列设置两个中间冷却单元3a、3b，在压缩空气的入口侧及出口侧 安装有冷却器头6、7。在本实施方式中，喷出配管A在冷却器头6的上游侧分支，压缩空气 从两个空气流路分别流入中间冷却单元3a、3b而被冷却。由中间冷却器3的各单元3a、3b冷却后的压缩空气流入出口侧的冷却器头7。本 实施方式的冷却器头7为从各单元流入的压缩空气能够合流的结构，在冷却器头7合流后 的压缩空气经由喷出配管B流入高压级压缩机主体2。如图2所示，从齿轮箱28的上部向电动机26的上方突出配置的两级压缩机1、2 的排列与配管路径简单化相应。即，低压级压缩机主体1位于与中间冷却器3的入口相同的一侧(图中，前侧)，高压级压缩机主体2位于与中间冷却器3的出口相同的一侧(图中， 里侧)。因此通过中间冷却器3冷却后的空气路径即喷出配管B也简单化。被高压级压缩机主体2进一步压缩成高压后的压缩空气向高压级的喷出配管C喷 出。喷出配管C构成为，朝向上方延伸，在下游侧向二次冷却器4的方向延伸。二次冷却器4与中间冷却器3—样，由两个二次冷却单元4a、4b构成，在压缩空气 的入口侧及出口侧具备冷却器头8、9。如图所示，喷出配管C在比冷却器头8更靠上游侧分 支，各分支配管中具备止回阀13。另外，这些分支配管分别与设于每个冷却单元4a、4b的冷 却器头8连接。因此，压缩空气在喷出配管C分支后，通过配设于各分支配管的止回阀13，然后被 导向冷却器头8。从冷却器头8流入二次冷却器4的压缩空气通过二次冷却器4进行冷却， 在出口侧的冷却器头9合流后，向压缩机箱体的外部供给。中间冷却器3内的压缩空气的 流动方向和二次冷却器4内的压缩空气的流动方向成为彼此相反的方向，根据与两级压缩 机1、2的配置的关系，喷出配管能够简单化。接着，对本实施方式的冷却水路径进行简单说明。如上所述，在本实施方式中，冷 却中间冷却单元3a、3b以及二次冷却单元4a、4b的路径的冷却水配管在向中间冷却器4的 入口前分支，分成冷却一方的二次冷却单元4a、中间冷却单元3a的配管和冷却另一方的二 次冷却单元4b、中间冷却单元3b的配管。因此，构成为在冷却器冷却前分支的冷却水直到 冷却后为止不合流。另外，如上所述，冷却器内的冷却水为与压缩空气的流动相反方向的对向流的流 动，因此中间冷却器3内的冷却水的流动方向和二次冷却器4内的冷却水的流动方向彼此 成为相反的方向。因此，能够缩短在二次冷却器4冷却压缩空气后的冷却水在流入二次冷 却器3时通过的冷却水配管，能够使结构简单化。S卩，能够使图2中符号17所示的二次冷 却器4的冷却水出口和符号16所示的中间冷却器3的冷却水入口的距离接近，从冷却水路 径的观点来看，也大大有利于紧凑化。接着，详细说明中间冷却器3及二次冷却器4的结构。如上所述，本实施方式的中 间冷却器3及二次冷却器4各使用两个冷却单元。图3及图4表示该冷却器的结构。图3 是由中间冷却器3及二次冷却器4构成的冷却装置的结构图，图4是冷却器的剖视图。形 成中间冷却器3及二次冷却器4的冷却部的外形的外壳5为尺寸完全相同的结构。如图3所示，中间冷却器3及二次冷却器4分别将两个冷却单元并列配设在冷却 器台架18之上，将二次冷却器4配置在上侧，将中间冷却器3配置在下侧。构成这些冷却器 的冷却单元通过支承部件固定于冷却器台架18的冷却器载置台。由此，隔开必要的间隔， 配置在各自的冷却器的单元间(冷却单元3a和3b之间，4a和4b之间)、以及各冷却器间 (中间冷却器3和二次冷却器4之间)。另外，为了不在向二次冷却器4、中间冷却器3的空气和冷却水的出入口发生上 述的对向流，而各自朝向相反方向。在图3所示的例子中，从二次冷却器4的冷却水入口 16(图中右上)向冷却器外壳(后述)内供给冷却水，冷却高压级的压缩空气后的冷却水从 出口 17 (图中左上)排出。其后，再从二次冷却器3的冷却水入口 16 (图中左下)向二次 冷却器3内供给，冷却中间级的压缩空气后，从冷却水出口 17(图中右下)排出。通过做成该结构，含有冷却水路径的冷却器整体在压缩机单元内能够紧凑地配置。另外，通过拆下连接于各冷却器的配管、冷却器台架18的螺栓，能够包含止回阀13且 汇总冷却器，从压缩机单元取出。而且，由于各冷却器的零件全部通用化，所以在冷却器的 清扫、更换时等，更容易进行保养。其次，图4表示中间冷却器3及二次冷却器4的单元内部的详细结构。中间冷却器 3及二次冷却器4使用所谓的1路径(path)方式的管壳式热交换器。在此，所谓“1路径方 式”，表示压缩空气的入口侧和出口侧位于不同的位置，不具有往返路径的形式的方式。艮口， 从一侧流入的空气从另一侧排出，从排出空气侧流入的冷却水从空气流入侧排出。安装在中间冷却器3及二次冷却器4内部的多个传热管14的形状完全相同，根数 也大致相同，传热管14彼此等间隔地配置在冷却器外壳5内。而且，为了将该多个传热管 14稳定地保持在冷却器外壳5内，以及形成冷却水路，在冷却器的轴方向多个部位彼此不 同地配置有管板15。另外，在以上说明的本发明的实施方式中，对各使用两个中间冷却器及二次冷却 器的单元的情况进行了说明，但不限于此，使用三个以上的中间冷却器、二次冷却器时，也 能够做成同样的结构。另外，上述的实施方式以两级压缩机为例进行了说明，但三级以上的多级压缩机 通过同样的构成也能够得到同样的效果。
1权利要求
一种水冷式无油空气压缩机，其具备低压级压缩机主体；按照水冷式冷却从该低压级压缩机主体喷出来的压缩空气的中间冷却器；进一步压缩由该中间冷却器冷却后的压缩空气的高压级压缩机主体；和按照水冷式冷却从该高压级压缩机主体喷出来的空气的二次冷却器，该水冷式无油空气压缩机的特征在于，所述中间冷却器具备多个中间冷却单元，所述二次冷却器具备多个二次冷却单元，所述多个中间冷却单元各自具有冷却水入口及冷却水出口，所述多个二次冷却单元各自具有冷却水入口及冷却水出口，该水冷式无油空气压缩机具备按照一个二次冷却单元、一个中间冷却单元的顺序供给冷却水的第一冷却水路径；和按照其它二次冷却单元、其它中间冷却单元的顺序供给冷却水的第二冷却水路径。
2.如权利要求1所述的水冷式无油空气压缩机，其特征在于， 将所述第一冷却水路径和所述第二冷却水路径形成相互对称的形状。
3.如权利要求1所述的水冷式无油空气压缩机，其特征在于，所述中间冷却器及所述二次冷却器具有覆盖压缩空气的入口侧的冷却器头和覆盖出 口侧的冷却器头，所述中间冷却器或所述二次冷却器的压缩空气入口侧或出口侧的任一方、或者入口侧 及出口侧两方的冷却器头，用一个冷却器头构成所述多个中间冷却单元或所述多个二次冷却单元。
4.如权利要求1所述的水冷式无油空气压缩机，其特征在于，流入所述二次冷却器的压缩空气的喷出配管在所述二次冷却器的上游侧分支成多个， 向所述多个二次冷却单元供给，在分支的喷出配管中分别具备止回阀。
5.如权利要求1所述的水冷式无油空气压缩机，其特征在于， 将所述中间冷却单元及所述二次冷却单元形成为相同的形状。
6.如权利要求1所述的水冷式无油空气压缩机，其特征在于，所述中间冷却器及所述二次冷却器配设成在所述中间冷却器内流动的压缩空气的流 动方向与在所述二次冷却器内流动的压缩空气的流动方向彼此成为相反的方向，使在所述中间冷却器内流动的压缩空气的流动方向与在所述中间冷却器内流动的冷 却水的流动方向彼此成为相反的方向，使在所述二次冷却器内流动的压缩空气的流动方向 与在所述二次冷却器内流动的冷却水的流动方向彼此成为相反方向，该水冷式无油空气压缩机具备连接所述一个二次冷却单元的冷却水出口和所述一个 中间冷却单元的冷却水入口的冷却水配管；与连接所述其它二次冷却单元的冷却水出口和 所述其它中间冷却单元的冷却水入口的冷却水配管。
7.如权利要求6所述的水冷式无油空气压缩机，其特征在于，左右对称配置有连接所述一个二次冷却单元的冷却水出口和所述一个中间冷却单元 的冷却水入口的冷却水配管；与连接所述其它二次冷却单元的冷却水出口和所述其它中间 冷却单元的冷却水入口的冷却水配管。
8.如权利要求6所述的水冷式无油空气压缩机，其特征在于，具备驱动所述低压级压缩机主体及所述高压级压缩机主体的电动机、将所述电动机 的输出向所述低压级压缩机主体及所述高压级压缩机主体传递的多个齿轮、收容所述多个 齿轮的齿轮箱、设于所述电动机的所述齿轮箱的相反侧且在比所述电动机高的位置保持所 述中间冷却器及所述二次冷却器的冷却器台架，所述低压级压缩机主体和所述高压级压缩机主体以从所述齿轮箱向所述电动机的上 方侧突出的方式并列设置，彼此并列设置的压缩机主体中的、所述低压级压缩机主体配置在所述中间冷却器的压 缩空气的入口侧，所述高压级压缩机主体配置在所述二次冷却器的压缩空气入口侧，由此， 使在所述中间冷却器内流动的压缩空气的流动方向与在所述二次冷却器内流动的压缩空 气的流动方向彼此成为相反的方向。
9.如权利要求7所述的水冷式无油空气压缩机，其特征在于，具备驱动所述低压级压缩机主体及所述高压级压缩机主体的电动机、将所述电动机 的输出向所述低压级压缩机主体及所述高压级压缩机主体传递的多个齿轮、收容所述多个 齿轮的齿轮箱、设于所述电动机的所述齿轮箱的相反侧且在比所述电动机高的位置保持所 述中间冷却器及所述二次冷却器的冷却器台架，所述低压级压缩机主体和所述高压级压缩机主体以从所述齿轮箱向所述电动机的上 方侧突出的方式并列设置，彼此并列设置的压缩机主体中的、所述低压级压缩机主体配置在所述中间冷却器的压 缩空气的入口侧，所述高压级压缩机主体配置在所述二次冷却器的压缩空气入口侧，由此， 使在所述中间冷却器内流动的压缩空气的流动方向与在所述二次冷却器内流动的压缩空 气的流动方向彼此成为相反的方向。
10.如权利要求8所述的水冷式无油空气压缩机，其特征在于， 在所述冷却器台架，所述二次冷却器配设在所述中间冷却器的上方。
11.如权利要求9所述的水冷式无油空气压缩机，其特征在于， 在所述冷却器台架，所述二次冷却器配设在所述中间冷却器的上方。
全文摘要
本发明提供一种水冷式无油空气压缩机，其使压缩机小型化，并且实现生产性、保养性的提高。本发明的水冷式无油螺杆压缩机具备低压级压缩机主体(1)；按照水冷式冷却从该低压级压缩机(1)喷出来的压缩空气的中间冷却器(3)；进一步压缩由该中间冷却器(3)冷却后的压缩空气的高压级压缩机主体(2)；和按照水冷式冷却从该高压级压缩机主体(2)喷出来的空气的二次冷却器(4)。中间冷却器(3)和二次冷却器(4)各自由多个单元构成，并将全部的冷却器做成大致相同的形状。压缩空气的出入口的两方、或一方的冷却器头为一体化结构。
文档编号F04B39/06GK101900101SQ20101011548
公开日2010年12月1日 申请日期2010年2月10日 优先权日2009年5月29日
发明者伊藤雄二, 太田广志, 铃木智夫 申请人:株式会社日立产机系统