箱式压缩机的制作方法

本发明涉及箱式压缩机(package-type compressor)。

背景技术：

专利文献1公开了一种将主体组件、油分离器、控制装置、热交换器和冷却风扇装置等收纳在壳体内的箱式压缩机。对其详细内容进行说明。

主体组件包括对空气进行压缩的压缩机主体和驱动该压缩机主体的电机，该压缩机主体和电机构成为一体。具体而言，以压缩机主体的旋转轴和电机的驱动轴在铅垂方向上延伸的方式纵向设置压缩机主体和电机，并将电机连结在压缩机主体的上侧。

在壳体右侧面的下部形成有空气吸入口，并设置有与该空气吸入口的一部分相邻的第一管道，和与该空气吸入口的其他部分相邻的第二管道。在壳体的左侧面侧，设置有在铅垂方向上延伸的第三管道。第三管道的下部设置有热交换器，第三管道的上部设置有冷却风扇装置。壳体的顶面形成有空气排出口。

冷却风扇装置包括具有进风口和出风口的外壳，收纳于该外壳内的冷却风扇(离心风扇)，和驱动该冷却风扇的风扇电机。冷却风扇和风扇电机以它们的旋转轴在水平方向上延伸的方式配置。外壳的进风口与第三管道连接，外壳的出风口与空气排出口连接。冷却风扇装置用于产生壳体内的冷却空气的流动(详细而言，是从空气吸入口吸入并从空气排出口排出的冷却空气的流动)。

第一管道将来自空气吸入口的冷却空气导向主体组件的电机，使电机冷却。第二管道使来自空气吸入口的冷却空气沿控制装置流动，使控制装置冷却。将电机和控制装置冷却后的冷却风，对热交换器进行冷却，之后经第三管道去往冷却风扇装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-346875号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

根据专利文献1记载的现有技术，在主体组件中，纵向放置压缩机主体和电机，并在铅垂方向上连结压缩机主体和电机使它们构成为一体。由此，能够减小主体组件的设置面积，进而减小箱式压缩机的设置面积。并且，虽然专利文献1中没有记载，但通过使冷却空气沿主体组件在铅垂方向上流动，能够高效地对主体组件进行冷却。

然而，在专利文献1记载的现有技术中，空气吸入口仅形成在壳体的一个侧面，出于隔音等因素的限制，空气吸入口的大小存在极限。另外，冷却空气从空气吸入口经第一或第二管道进而经第三管道到达空气排出口，冷却空气的流路比较长，冷却空气流路的压力损失比较大。因此，难以增加对主体组件进行冷却的冷却空气的流量和对控制装置进行冷却的冷却空气的流量。此外，第一管道和第二管道中的冷却空气的流量难以取得平衡，难以增加第二管道的冷却空气的流量(即，对控制装置进行冷却的冷却空气的流量)。因而，在对主体组件和控制装置进行冷却的冷却性能这一点上存在改进的余地。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其问题之一在于提高对主体组件和控制装置进行冷却的冷却性能。

解决问题的技术手段

为解决上述问题，可应用说明书记载的技术方案。本发明包括多个用于解决上述问题的技术方案，举其一例，结构为，包括：主体组件，其包括对气体进行压缩的压缩机主体和驱动所述压缩机主体的电机，以所述压缩机主体的旋转轴和所述电机的驱动轴在铅垂方向上延伸的方式纵向设置所述压缩机主体和所述电机，并将所述压缩机主体和所述电机在铅垂方向上连结而构成为一体；对所述电机进行控制的控制装置；壳体，其在下部收纳所述主体组件和所述控制装置；形成于所述壳体的一个侧面的第一冷却风入口；形成于所述壳体的另一个侧面的第二冷却风入口；形成于所述壳体的顶面的冷却风出口；风扇管道，其设置于所述壳体的上部，并具有位于其底面的吸入口和位于其顶面的排出口；冷却风扇，其被收纳在所述风扇管道，以旋转轴在铅垂方向上延伸的方式配置，用于产生从所述第一和第二冷却风入口引入并从所述冷却风出口排出的冷却风的流动；空冷式的热交换器，其配置在所述风扇管道的排出口的上侧且位于所述冷却风出口的下侧；机械室，其设置在所述风扇管道的下侧，用于收纳所述主体组件，并使从所述第一冷却风入口引入的冷却风沿所述主体组件流动而去往所述风扇管道的吸入口；和冷却管道，其设置在所述风扇管道的下侧，使从所述第二冷却风入口引入的冷却风沿所述控制装置流动而去往所述风扇管道的吸入口，所述风扇管道的吸入口的中心位置相对于所述电机的驱动轴的中心位置，偏倚在离开所述第一冷却风入口且靠近所述第二冷却风入口的一侧。

发明效果

根据本发明，能够提高对主体组件和控制装置进行冷却的冷却性能。

此外，上述以外的技术问题、技术特征和技术效果可根据以下说明予以明确。

附图说明

图1是本发明一实施方式的箱式压缩机的俯视图。

图2是图1中II-II截面下的箱式压缩机的铅垂截面图。

图3是从图1中箭头III方向观察到的箱式压缩机的左侧视图。

图4是表示拆下图3所示的左侧面板后的状态的箱式压缩机的左侧视图。

图5是从图1中箭头V方向观察到的箱式压缩机的右侧视图。

图6是表示拆下图5所示的右侧面板后的状态的箱式压缩机的右侧视图。

图7是本发明一实施方式的主体组件的俯视图。

图8是从图7中箭头VIII方向观察到的主体组件的正视图。

图9是图7中IX-IX截面下的主体组件的铅垂截面图。

图10是图2中X部分的局部放大图。

图11是图6中XI-XI截面下的吸入管道的铅垂截面图。

图12是图2中XII-XII截面下的箱式压缩机的水平截面图。

图13是表示本发明一实施方式的箱式压缩机内的冷却风的流动的铅垂截面图。

图14是示意性表示本发明一实施方式的风扇管道的吸入口、电机和冷却风入口等的位置关系的平面图。

图15是本发明第一变形例的箱式压缩机的铅垂截面图。

图16是本发明第一变形例的箱式压缩机的左侧视图，表示拆下左侧面板后的状态。

图17是表示本发明第一变形例的箱式压缩机内的冷却风的流动的铅垂截面图。

图18是本发明第二变形例的箱式压缩机的铅垂截面图。

图19是本发明第三变形例的箱式压缩机的铅垂截面图。

图20是示意性表示本发明第四变形例的风扇管道的吸入口、电机和冷却风入口等的位置关系的平面图。

具体实施方式

使用图1～图14对本发明一实施方式进行说明。

本实施方式的箱式压缩机包括用于收纳后述设备和部件的壳体1。壳体1包括基座2、正面板3、左侧面板4、右侧面板5、背面板6和顶面板7。在正面板3设有未图示的操作开关、监视器(monitor)等。左侧面板4在下部侧具有冷却风入口8A(第一冷却风入口/进气口)，在冷却风入口8A的上侧具有冷却风入口8C(第三冷却风入口/进气口)。右侧面板5在下部侧具有冷却风入口8B(第二冷却风入口/进气口)。顶面板7具有冷却风出口9。各板可拆卸，能够对收纳在壳体1内部的设备进行维护。此外，在本实施方式中，冷却风入口8B的开口面积小于冷却风入口8A的开口面积。

壳体1在下部具有机械室10，机械室10收纳主体组件11和吸入过滤器12。吸入过滤器12配置在机械室10的正面侧(图4中的右侧，图14中的下侧)。

主体组件11包括供油式的压缩机主体13、驱动压缩机主体13的电机14和从压缩机主体13排出的压缩空气(压缩气体)中分离出油的油分离器15(气液分离器)，该压缩机主体13、电机14和油分离器15构成为一体。具体而言，以使得后述的压缩机主体13的旋转轴和电机14的驱动轴(旋转轴)在铅垂方向上延伸的方式，纵向设置压缩机主体13和电机14。并且，在主体组件11中，在压缩机主体13的上侧配置电机14，在压缩机主体13的下侧配置油分离器15。

电机14是轴向间隙(axial gap)型电机。该电机14包括在铅垂方向上延伸的驱动轴16，以在轴向上分隔开的方式安装在驱动轴16上的电机转子17A、17B，配置于电机转子17A、17B之间的定子18，和安装定子18的电机外壳19。

压缩机主体13为螺杆压缩机。该压缩机主体13包括彼此啮合的阳转子20A和阴转子20B，收纳螺杆转子20A和20B的齿部来在该齿部的齿槽形成压缩室的压缩机主体外壳21，和连接在压缩机主体外壳21与电机外壳19之间的吸气侧外壳22。吸气侧外壳22形成有吸气口23，压缩机主体外壳21形成有吸气流路(未图示)。压缩机主体外壳21形成有排气口和排气流路(未图示)。此外，压缩机主体外壳21的吸气路径经配管(未图示)与吸入过滤器12连接。

阳转子20A和阴转子20B的旋转轴在铅垂方向上延伸，阳转子20A与电机14的驱动轴16一体成形或彼此连结。从而，当电机14的驱动轴16旋转时，阳转子20A和阴转子20B旋转，压缩室向下方移动。压缩室经吸气口23从吸气流路吸入空气，对空气进行压缩，并将压缩空气经排气口排出到排气流路。

油分离器15包括与压缩机主体外壳21一体成形或与其连结的外筒24和内筒25，和设置于外筒24下侧的油储存部26。内筒25配置在外筒24的上侧部分中央或者靠近中央，在外筒24与内筒25之间形成回旋流路。该回旋流路与压缩机主体13的排气流路连接。从压缩机主体13排出的压缩空气在回旋流路中回旋，对压缩空气中包含的油进行离心分离。分离出的油沿外筒24下落，积存在油储存部26中。积存在油储存部26中的油，经由后述的油冷却器(oil cooler)供给到压缩机主体13的吸气流路或压缩室内。

另外，分离后的压缩空气流入内筒25的内侧，经未图示的流路和配管供给到后述的空气冷却器(air cooler)，之后供给到后述的干燥器(drier)。

壳体1在上部(换言之，机械室10的上侧)具有风扇管道(fan duct)27。风扇管道27由底面板、正面板、左侧面板、右侧面板、背面板和顶面板构成。风扇管道27的底面板(换言之，规定机械室10边界的分隔板)具有吸入口28(参照图12、14)，风扇管道27的顶面板(换言之，支承后述热交换器的支承板)具有排出口29(参照图1)。

风扇管道27收纳涡轮风扇30(冷却风扇)和驱动涡轮风扇30的风扇电机31。涡轮风扇30和风扇电机31以它们的旋转轴在铅垂方向上延伸的方式配置。涡轮风扇30是离心风扇的一种，由顶面罩(shroud)、底面罩和设置在它们之间的多个叶片构成。如图13中箭头A、B、C所示，涡轮风扇30产生(引发)从冷却风入口8A、8B吸入并从冷却风出口9排出的冷却风的流动。换言之，引入外部空气而生成在壳体1内流通的冷却风。

在风扇管道27的排出口29的上侧且冷却风出口9的下侧，配置有空冷式的热交换器32。热交换器32包括上述的油冷却器和空气冷却器。热交换器32例如由铝成型而形成，或者由铜管或者铝板构成。于是，从风扇管道27的排出口29排出的冷却风在热交换器32中冷却，之后从冷却风出口9排出(参照图13中箭头C)。

机械室10的左侧(图2中左侧)配置有导入管道33。导入管道33如图4所示具有与冷却风入口8A大致相同的截面，且如图2所示在冷却风入口8A与机械室10之间在水平方向上延伸。于是，从冷却风入口8A引入的冷却风经导入管道33流入机械室10的下部，沿机械室10内的主体组件11流动，去往风扇管道的吸入口28(参照图13和图14中箭头A)。由此，高效地对主体组件11进行冷却。此外，导入管道33还起到支承后述的干燥器和干燥器用冷却风扇等的作用。

机械室10的右侧(图2中右侧)配置有用于对电机14等进行控制的控制盘34(控制装置)和与控制盘34相邻的(换言之，将控制盘34覆盖)冷却管道35。控制盘34包括对电机14的转速进行可变控制的变频器(inverter)36和电容器(condenser)37。变频器36的散热器38和电容器37的一部分凸出到冷却管道35内。此外，在本实施方式中，变频器36和电容器372设有2组，不过也可以为1组或者3组以上。

冷却管道35如图10所示，包括与控制盘34的下侧相邻且在水平方向上从冷却风入口8B延伸的部分，和与控制盘34的左侧相邻且在铅垂方向上向着涡轮风扇30的吸入侧而延伸的部分。冷却管道35的入口39如图6所示，具有与冷却风入口8B的大部分对应的大小。冷却管道35的出口如图2所示，位于与主体组件11的电机14对应的高度，具有与电机14的水平方向投影面对应的大小。于是，从冷却风入口8B的大部分引入的冷却风在冷却管道35内流动(被引导)(换言之，沿控制盘34流动)，对控制盘34进行冷却(参照图10、图13和图14中箭头B)。

流经冷却管道35后的冷却风，在机械室10的上部与来自导入管道33的冷却风合流，去往风扇管道27的吸入口28。在此，作为本实施方式的特征之一，如图14所示，风扇管道27的吸入口28的中心位置O1相对于电机14的驱动轴16的中心位置O2(换言之，压缩机主体13的阳转子20A的旋转轴的中心位置)，偏移至(偏倚在)离开冷却风入口8A且靠近冷却风入口8B的一侧。偏移(偏倚)的幅度为例如电机14的半径的程度。

涡轮风扇30的旋转轴配置为与风扇管道27的吸入口28同心。于是，如图14所示，在铅垂方向上对涡轮风扇30进行投影的情况下，涡轮风扇30与电机14部分重叠并且与冷却管道35部分重叠。并且，如图12所示，涡轮风扇30被配置成，相比风扇管道27的左侧面板更靠近其相反侧的右侧面板，并且相比风扇管道27的正面板更靠近其相反侧的背面板(换言之，于涡轮风扇30的旋转方向与风扇管道27的右侧面板相邻的侧面板)。风扇管道27的左侧面板具有相对于铅垂方向倾斜的倾斜面40。由此，减少风扇管道27内的回旋气流，产生去往热交换器32的向上的气流。

在冷却管道35的正面侧，与该冷却管道35相邻地配置有吸入管道41，该吸入管道41经吸入过滤器12与压缩机主体13的吸气侧连接。吸入管道41的入口42如图6所示，具有与冷却风入口8B的小部分对应的大小。于是，从冷却风入口8B的小部分经吸入管道41和吸入过滤器12，向压缩机主体13吸入空气(参照图11和图14中箭头D)。

在机械室10和风扇管道27的左侧并且在导入管道33的上侧形成有干燥器室43，该干燥器室43与机械室10之间被隔离。干燥器室43用于收纳使主体组件11生成且经空气冷却器冷却后的压缩空气与冷却风进行热交换以将压缩空气除湿的干燥器44(换言之，从压缩空气中除去冷凝水的热交换器)。另外，干燥器室43收纳干燥器用冷却风扇45(螺旋桨(propeller)式风扇)和驱动该冷却风扇45的干燥器用风扇电机。干燥器用冷却风扇45与冷却风入口8C相对配置，如图13中箭头E所示，产生干燥器室43内的冷却风的流动(从冷却风入口8C引入并从冷却风出口9排出的冷却风的流动)。由此，对干燥器44进行冷却。即，干燥器室43具有作为干燥器44用的管道的功能。

下面，对本实施方式的作用效果进行说明。

在本实施方式中，由于在壳体1的左侧面板4和右侧面板5分别形成有冷却风入口8A、8B，因此与仅在壳体1的一个侧面形成冷却风入口的情况不同，能够增大冷却风入口8A、8B的总面积。另外，从冷却风入口8A经导入管道33、机械室10和风扇管道27到达冷却风出口9的冷却风的流路，和从冷却风入口8B经冷却管道35、机械室10的上部和风扇管道27到达冷却风出口9的冷却风的流路，是比较短的流路，冷却空气流路的压力损失比较小。因此，能够增加用于冷却主体组件11的冷却空气的流量和用于冷却控制盘34的冷却空气的流量。因而，能够提高对主体组件11和控制盘34进行冷却的冷却性能。并且，还能够提高对热交换器32进行冷却的冷却性能。

并且，通过使风扇管道27的吸入口28的中心位置O1偏离电机14的驱动轴16的中心位置O2，能够取得冷却风入口8A和冷却风入口8B处的冷却空气的流量平衡。尤其是，通过使吸入口28的中心位置O1偏移至离开冷却风入口8A且靠近冷却风入口8B一侧，能够在无损对主体组件11进行冷却的冷却性能的前提下，增大用于冷却控制盘34的冷却风的流量，提高对控制盘34进行冷却的冷却性能。通常情况下，由于控制盘包含大量不耐热的部件，故大多会设置控制盘专用的冷却风扇，不过根据本实施方式，能够充分确保控制盘34的冷却风量，有望获得削减上述专用风扇的设置成本之效果。即，由于没有必要设置专用风扇，或者可采用低输出的专用风扇，能够实现成本降低。

此外，通过使风扇管道27的吸入口28的中心位置O1偏离电机14的驱动轴16的中心位置O2，能够减小风扇管道27的吸入口28与电机14的高度方向上的间隔。由此，能够实现箱式压缩机的小型化。

另外，在本实施方式中，通过使干燥器室43位于压缩机主体13与左侧面板4之间，并使控制盘34和冷却管道35位于压缩机主体13与右侧面板5之间，能够提高隔音效果。

此外，在上述一实施方式中，虽然没有特别说明，但是可以如图15～图17所示的第一变形例那样，跨导入管道33和机械室10设置导流件46。导流件46如图16所示，具有与主体组件11的宽度尺寸大致相同的宽度尺寸。另外，导流件46如图15所示，包括从导入管道33向主体组件11的下部(详细而言，油分离器15)延伸的水平板，和从主体组件11的下部向中部(详细而言，压缩机主体13)延伸的倾斜板与垂直板。

于是，导流件46如图17所示，将冷却风分流成从冷却风入口8A向主体组件11的下部供给冷却风的气流(参照箭头A1)，和从冷却风入口8A向主体组件11的上部(详细而言，电机14)供给的冷却风的气流(参照箭头A2)。由此，能够向主体组件11的上部供给更低温的冷却风，能够提高主体组件11的上部的冷却性能。另外，由于导流件46能够屏蔽压缩机主体13的噪音，因此能够抑制从冷却风入口8A发生噪声泄漏。

此外，在上述一实施方式中，以设置了涡轮风扇30(离心风扇)作为风扇管道27内的冷却风扇的情况为例进行了说明，不过不限于此，能够在不超出本发明的主旨和技术思想的范围内进行变形。如图18所示的第二变形例那样，也可以设置旋转轴在铅垂方向上延伸的螺旋桨式风扇47(轴流风扇)。由此，能够减小风扇管道27的高度尺寸，进而减小箱式压缩机的高度尺寸。

另外，在上述一实施方式中，以设有与压缩机主体13的吸气侧连接的一个吸气系统(详细而言，吸入管道41和吸入过滤器12)的情况为例进行了说明，不过不限于此，能够在不超出本发明的主旨和技术思想的范围内进行变形。如图19所示的第三变形例那样，可以设置与压缩机主体13的吸气侧分支连接的一侧的吸气系统(详细而言，吸入管道41和吸入过滤器12)和另一侧的吸气系统(详细而言，吸入管道41A和吸入过滤器12A)。即，可以在导入管道33的正面侧相邻设置吸入管道41A，该吸入管道41A经吸入过滤器12A与压缩机主体13的吸气侧连接。在本变形例中，通过将吸入过滤器分割来使其小型化，能够提高机械室10内的设备布局的自由度，能够实现箱式压缩机的小型化。

另外，在上述一实施方式中，以在壳体1的左侧面形成有冷却风入口8A，在壳体1的左侧面的相反侧即右侧面形成有冷却风入口8B的情况为例进行了说明，不过不限于此，能够在不超出本发明的主旨和技术思想的范围内进行变形。如图20所示的第四变形例那样，可以在壳体1的左侧面形成冷却风入口8A，并在与壳体1的左侧面相邻的背面形成冷却风入口8B。即，可以在机械室10的背面侧配置控制盘34和冷却管道35。并且，可以在机械室10的背面侧配置吸入过滤器12和吸入管道41。在该变形例中，通过使风扇管道27的吸入口28的中心位置O1相对于电机14的驱动轴16的中心位置O2偏移至离开冷却风入口8A且靠近冷却风入口8B一侧，能够得到与上述一实施方式同样的效果。

另外，在上述一实施方式中，以如下情况为例进行了说明，其中，主体组件11包括向吸气流路或者压缩室内供油的供油式的压缩机主体13，和从压缩机主体13排出的压缩空气中分离出油的油分离器15，该压缩机主体13和油分离器15与电机14形成为一体，不过不限于此，能够在不超出本发明的主旨和技术思想的范围内进行变形。例如，在主体组件11中也可以设置向吸气流路或者压缩室内供水的供水式的压缩机主体，和从压缩机主体排出的压缩空气中分离出水的水分离器(气液分离器)，使该压缩机主体和水分离器与电机形成为一体。另外，例如主体组件11也可以是，设置有不向吸气流路或者压缩室内供给油或水的压缩机主体，使该压缩机主体与电机形成为一体(即，也可以不设置气液分离器)。在这些情况下，也能够得到与上述一实施方式同样的效果。

此外，在上述一实施方式中，以压缩机主体13具有2个螺杆转子20A和20B的情况为例，不过不限于此。即，也可以具有单螺杆转子或者三转子。而且，作为转子的形式，不限于螺杆式，也可以为例如涡旋式(scroll)或者叶片式(vane)等。另外，在上述一实施方式中，以压缩机主体13对空气进行压缩的情况为例进行了说明，不过不限于此，也可以对空气以外的气体进行压缩。

此外，在上述一实施方式中，以电机14为轴向间隙型电机(详细而言，在电机中具有在驱动轴16的轴向上隔开间隔的电机转子17A、17B和定子18)的情况为例进行了说明，不过不限于此。即，电机14也可以为例如径向间隙(radial gap)型电机(详细而言，在电机中具有在驱动轴的径向上隔开间隔的电机转子和定子)。

另外，在上述一实施方式中，以设有干燥器44和干燥器用冷却风扇45，并且在左侧面板4形成有冷却风入口8C的情况为例进行了说明，不过不限于此。即，也可以不设置干燥器44和干燥器用冷却风扇45，左侧面板4上不形成冷却风入口8C。

附图标记说明

1……壳体，8A……冷却风入口(第一冷却风入口)，8B……冷却风入口(第二冷却风入口)，9……冷却风出口，10……机械室，11……主体组件，13……压缩机主体，14……电机，15……油分离器(气液分离器)，16……驱动轴，27……风扇管道，28……吸入口，29……排出口，30……涡轮风扇(冷却风扇)，32……热交换器，34……控制盘，35……冷却管道，40……倾斜面，43……干燥器室，44……干燥器，45……干燥器用冷却风扇，46……导流件，47……螺旋桨式风扇(冷却风扇)。