JP3474704B2 - 二段空冷往復圧縮機の冷却構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二段空冷往復圧縮機の
中間冷却器としてのインタークーラおよび、吐出空気を
冷却するアフタークーラを付設する場合の配設構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】二段空冷往復圧縮機には、圧縮効率の向
上と給油式圧縮機の場合の潤滑油の乳化対策のために、
低圧シリンダから高圧シリンダに送気する管路途中に中
間冷却機構と、水分離器を具備する構造が一般的にとら
れている。そして、この中間冷却器の構造には、種々の
形態が現存し、その基本は、冷却フィンを付した長尺の
導通管を付した中間冷却器を、圧縮機のシリンダ近傍に
付設して、シリンダの冷却と共に冷却し、冷却で凝縮し
た水分を水分離器によって排除している。

【０００３】また、高圧シリンダから吐出される空気
は、アフタークーラを設けずに、直接空気タンクに導入
して、空気タンクで貯留されている間に冷却され、水分
離が行われている。また、その他冷凍式エアドライヤに
供給して乾燥空気を作る場合には、アフタークーラを圧
縮機とは別体に付設して、アフタークーラ専用の冷却フ
ァンを用いて冷却した後、冷凍式エアドライヤに導入す
る方法がとられている。

【０００４】一方、往復圧縮機を、防音処置を施した箱
体の中に収納するパッケージ型往復圧縮機は、近年急速
に普及した圧縮機であるが、パッケージ型圧縮機におい
て、前記冷凍式エアドライヤを前記パッケージ型往復圧
縮機の上に載せて一体化した、ドライヤ付パッケージ型
圧縮機も標準的に量産されるようになってきている。ド
ライヤ付パッケージ型圧縮機においては、比較的小形の
冷凍式エアドライヤを搭載する必要性から、冷凍式エア
ドライヤに供給する空気温度を下げて供給している。そ
のために、アフタークーラと、別体のアフタークーラ用
冷却ファンをパッケージ内に配設して冷凍式エアドライ
ヤに供給している。狭いパッケージ内に、これらを配置
しなければならないために、コスト高の大きな要因とな
っている。また、冷凍式エアドライヤを付設しないパッ
ケージ型圧縮機においても、アフタークーラを付設する
ことで、圧縮空気温度を効率的に冷却した空気を、パッ
ケージ内に収納されている空気タンクに導入すること
で、早期な水分離とパッケージ内温度上昇を緩和できる
効果をもっている。また、パッケージ型圧縮機の中に、
上記インタークーラおよびアフタークーラを収納する場
合、その配設具合によって、パッケージの全体容積が大
きくなったり、内部が複雑配管となって、組立工数が掛
り、コスト高の問題となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】二段空冷往復圧縮機
に、中間冷却器としてのインタークーラおよび、吐出空
気を冷却するアフタークーラを付設する場合において、
冷却ファンの機能を有するフライホイールプーリの冷却
風を、インタークーラおよび、アフタークーラの熱交換
に効果的に利用し、前記両クーラを付設した圧縮機本体
の構成を、極力コンパクトにまとめることを目的とする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、二段空冷往復
圧縮機の低圧シリンダと高圧シリンダを連通する管路途
中に圧縮空気を中間冷却するインタークーラを付設し、
インタークーラによって凝縮分離されたドレン水を排除
する水分離器を介して、低圧空気を高圧側に供給し、高
圧シリンダで圧縮吐出される高圧空気を、空気タンクに
導入する管路途中に、アフタークーラを付設する多気筒
二段空冷往復圧縮機において、前記インタークーラおよ
び、アフタークーラを、前記二段空冷往復圧縮機のクラ
ンクケースとフライホイールの間に並列に配置するとと
もに、該両クーラをクランクケースに直接付設し、該両
クーラに対面する冷却ファンの機能を有するフライホイ
ールプーリからの冷却風を、前記両クーラに流して熱交
換を行うようにした二段空冷往復圧縮機の冷却構造であ
る。

【０００７】そして、二段空冷往復圧縮機のクランクケ
ースに、インタークーラおよび、アフタークーラを並列
して直接取付けるとき、該両クーラの直接取付けは、ク
ランクケースの脚部にボルト・ナット等で直接取付け、
かつ、両クーラがクランクケースの壁面と、適当な間隔
を保持する手段をもって付設されている二段空冷往復圧
縮機の冷却構造である。

【０００８】

【作用】本発明の二段空冷往復圧縮機の本体セット図１
の正面図と、図２の側面図を参照して作用を説明する。
低圧シリンダ（１）から一段圧縮で吐出される空気は、
導入管（２）を介して、インタークーラ（３）に導入さ
れ空冷される。インタークーラ（３）は、クランクケー
ス（４）の脚部（４ａ）に、複数のボルト（１７）およ
び、ナット（５）によって固定されている。インターク
ーラ（３）で空冷された空気は、導通管（６）を介し
て、水分離器（７）に導入し、インタークーラの熱交換
で空気中の水分が凝縮して水滴化した水が、水分離器
（７）で分離され、水分離器の下部に取付けられている
オートドレン装置によって排出される。水分が分離され
た冷却空気が高圧シリンダ（８）に供給され、高圧シリ
ンダ（８）で二段圧縮が行われる。高圧シリンダ（８）
から吐出される空気が吐出管（９）を介して、アフター
クーラ（１０）に導入される。アフタークーラ（１０）
は、クランク軸（１１）を中心線としてインタークーラ
（３）と対称位置に並列して付設される。アフタークー
ラの取付は、インタークーラと同じくクランクケースの
脚部に複数のボルト（１７）および、ナット（１２）に
よって固定されている。アフタークーラ（１０）で冷却
された空気は、吐出口（１３）より、図示しない空気タ
ンクに供給される。そして、パッケージ型圧縮機等に冷
凍式エアドライヤを使用する場合は、冷却されて空気タ
ンクに貯留された空気が冷凍式エアドライヤに供給され
る。

【０００９】上記構成において、図２を参照して空冷作
用を説明する。クランク軸（１１）に圧縮機を駆動する
ためのフライホイールプーリ（１４）が取付られてい
る。フライホイールプーリ（１４）は、該プーリのリブ
部を羽根形状に成形した冷却ファン兼用型のフライホイ
ールプーリである。インタークーラ（３）および、アフ
タークーラ（１０）は、フライホイールプーリ（１４）
とクランクケース（４）の間に配設され、フライホイー
ルプーリ（１４）に対面して付設される。そして、両ク
ーラの対面する位置は、図１で点線で示したプーリ外径
位置の中に、両クーラの大半がカバーできるように配置
される。フライホイールプーリ（１４）の回転で発生す
る冷却風は、クランク軸（１１）の下部から両クーラ
（３）（１０）に流れて熱交換が行われる。そして、ク
ランク軸（１１）の上部の冷却風は、従来通り、シリン
ダ部（１）（８）を冷却している。カバー（１５）は、
シリンダ部を効果的に冷却するための案内板の役目と、
シリンダヘッドに直接手が触れないための危険防止を兼
ねたカバー（１５）となっている。

【００１０】図２の側面図で、両クーラ（３）（１０）
の取付位置が、クランクケース（４）の脚部（４ａ）に
取付けるとき、クランクケース（４）の側壁から適当な
間隔を保持して取付けられる。これは、両クーラで熱交
換された排熱風が、クランクケース（４）の温度を上昇
させるのを回避するために設けるものであって、実験に
よれば、クランクケース壁面に接触乃至は、近接して取
付けた場合に、両クーラの空冷効果を落とすと共に、ク
ランクケースの温度が上昇し、それに伴いクランクケー
ス内の潤滑油の温度を上昇させて、潤滑油の粘度を必要
以上に下がることにより、潤滑能力の低下と、オイル上
がりを増加させる問題が発見されたことによるものであ
る。

【００１１】以上の構成と作用により、従来の二段空冷
圧縮機の外形と略同寸法内にアフタークーラ（１０）が
付設され、フライホイールプーリ（１４）が共有する冷
却ファンの冷却風によって、両クーラ（３）（１０）の
熱交換を効果的に行ない、クランクケース脚部（４ａ）
に両クーラに（３）（１０）を付設したことによって、
フライホイールプーリ（１４）からの冷却風を、従来比
較的利用効率の少ない下半分が利用されることによっ
て、両シリンダ（１）（８）の冷却効果を落とさずに、
両クーラ（３）（１０）の熱交換で圧縮空気の冷却が可
能となり、かつ、従来アフタークーラを使用していた別
体の冷却ファンが削減される効果が得られるものであ
る。また、パッケージ型往復圧縮機に取付ける場合に、
インタークーラ（３）、アフタークーラ（１０）を付設
した圧縮機本体となり、アフタークーラの配置の位置を
考慮する必要がなくなることから、組立が大幅に簡素化
されるものである。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。但し、作用の項で説明した重複する部分は、原則
省略する。また、本発明の実施例は一実施例であって、
インタークーラ、アフタークーラが付設できる二段空冷
往復圧縮機において、出力、気筒数の違いによって形状
の異なる二段空冷往復圧縮機にも適用されるものであ
り、請求範囲で記載する制限以外は適宜変更可能な要素
を含むものである。

【００１３】図１は、二段空冷往復圧縮機のフライホイ
ールプーリ側からの正面図で、フライホイールプーリを
描くと、その背後にあるインタークーラ３、アフターク
ーラ１０が不明瞭となるため、フライホイールプーリの
取付位置のみ点線で示したものである。図１において、
吸込フィルタ１６を介して吸気された大気は、低圧シリ
ンダ１で一段圧縮され周囲温度を除いた上昇温度が、百
数十度に昇温した空気が導入管２を介して、インターク
ーラ３に導入される。インタークーラ３で冷却された空
気が導通管６を介して、水分離器７に導入される。イン
タークーラ３で冷却される上昇温度は、５０℃前後まで
冷却される。一実験例によれば、一段側吐出口の上昇温
度１５２℃のとき、インタークーラ３で冷却されて吐出
される上昇温度は４９℃で略１００℃の冷却効果が得ら
れている。インタークーラ３は、アルミダイカストで成
形された箱形状に組んだ小形クーラが使用され、アフタ
ークーラ１０も同じ型のものが使用されている。そし
て、インタークーラ３は、詳細後述する２本の植込みボ
ルトとナットで、クランクケース４の脚部４ａに取付け
られている。

【００１４】水分離器７で水分が除去された空気が高圧
シリンダに供給され、二段圧縮が行われ、吐出される空
気が吐出管９を介して、アフタークーラ１０に導入され
る。アフタークーラ１０の冷却効果の一実験例によれ
ば、二段側吐出直後の上昇温度が１２６℃で、アフター
クーラ１０で冷却されて吐出される上昇温度は５６℃
で、略７０℃の冷却効果が得られている。尚、図１の制
御系配管等の説明は省略する。

【００１５】また、前記したように、本実施例は、高圧
シリンダ、低圧シリンダ各一気筒の場合で説明したが、
低圧側が二気筒で高圧側が一気筒の圧縮機本体の場合
も、上記説明と同様にインタークーラおよび、アフター
クーラが付設可能なものであり、圧縮機の気筒配列およ
び、クランクケースの形状等は、本発明を制限するもの
ではない。

【００１６】図２において、インタークーラ３、および
アフタークーラ１０は、フライホイールプーリ１４とク
ランクケース４の間で、かつ、クランク軸１１の下方に
取付けられる。そして、両クーラの取付は、クランクケ
ース４の壁面から適当な間隔すなわち、冷却風が通過で
きる隙間を保持するために、ボルト１７に段差を付け
て、クランクケース４の脚部４ａに、ボルト１７が螺設
固定されている。そして、両クーラの取付ボス３ａの貫
通孔がボルト１７に嵌挿されて、ボルト１７の段差部
に、取付ボス３ａが当接して間隔を保持し、ナット５に
よって固定されている。よって、隙間を設けたことによ
り、かつ、ボルト１７でとりつけたことにより、クラン
クケース４への熱の伝達は生じることはない。

【００１７】図３は、両クーラの取付部の拡大部分断面
図である。クランク軸１１に取付けられる公知のフライ
ホイールプーリ１４は、リブが羽根形状１４ａに成形さ
れていて、回転によって冷却風を発生する冷却ファンを
共有している。そして、前記冷却ファンの羽根部分が、
両クーラに対面して冷却風を当てるようにしている。イ
ンタークーラ３は、取付ボス３ａと同一面で断面したも
ので、四角状の流路３ｂに圧縮空気が流れ、その外周を
冷却風が流れて、圧縮空気が冷却される構造となってい
る。インタークーラ３の下部に取付ボス３ａが２個設け
られ、貫通孔が穿孔されている。そして、クランクケー
ス４の脚部４ａに二本のボルト１７が螺設されている。

【００１８】ボルト１７は、前述したように、インター
クーラ３をクランクケース４の壁面から適当な間隔を明
けるために、段差付のボルトで、段差の段座部分に、前
記インタークーラの取付部３ａの貫通孔の端面が、段座
に当接して適当な間隔が保持される。そして、前記イン
タークーラ３の取付ボス３ａの貫通孔をボルト１７に嵌
挿して、ナット５によって固定される。取付ボス３ａが
二個であるのは、取付時の取付け易さと、廻り止めを図
るもので、本発明が二個に限定されるものでないことは
勿論である。また、適当な間隔を保持するための手段
は、他の方法、例えば、間隔を明ける部分をパイプ状の
カラーを間挿しても同様の効果が得られるもので、間隔
を明けて取付けるための手段は、上記に限定されるもで
はない。上記は、インタークーラ３で説明したが、アフ
タークーラ１０の取付も全く同じであるので説明は省略
する。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。

【００２０】クランクケース脚部に、インタークーラ、
およびアフタークーラを並列して直接取付けたことによ
って、両クーラ付の低コストで、アフタークーラの付設
しない従来のものと殆同じ容積の、コンパクトな二段空
冷往復圧縮機の本体となり、かつ、両クーラー付で従来
にない低コストの本体となる。

【００２１】アフタークーラが圧縮機本体に一体化され
て、フライホイールプーリの冷却ファンで両クーラの熱
交換を行うようにしたことによって、従来アフタークー
ラ専用に設けていた冷却ファンが削減され、かつ、アフ
タークーラの設置スペース等の配慮が不必要となり、二
段圧縮機のコスト低減に大きく貢献する。

【００２２】パッケージ型圧縮機に、本発明の圧縮機本
体を使用することによって、パッケージ内の配管等が簡
素化され、パッケージ型圧縮機の組立工数が大幅に減少
し、コスト低減となると共に、パッケージ型圧縮機のメ
ンテナンスが容易となる。

【００２３】両クーラをクランクケースの脚部に並列し
て付設し、フライホイールプーリからの冷却風を、従来
比較的利用効率の少ない下半分の冷却風を有効に利用す
ることによって、シリンダ部の冷却効果を落さずに、両
クーラの十分な冷却効果が得られる。

【００２４】両クーラをクランクケース脚部に並列して
付設し、かつ、クランクケースの壁面から適当な間隔を
保持して付設したことによって、両クーラの熱交換によ
る排熱風が、前記間隔より逃げることができるため、ク
ランクケースの壁面にとどまることがない。よって、直
接クランクケースに流れてクランクケースの温度を上げ
ることがなくなり、圧縮機本体に何等の障害を起こすこ
とがなくなる。さらに、ボルトによって適当な間隔で両
クーラをクランクケースにとりつけるので、両クーラか
ら、クランクケース脚部への熱伝達は、ボルトによる放
熱のため、生じない。よって、クランクケースの温度を
上げることがなく、クランクケース内の油温上昇による
油消費量の増加やベアリングの寿命低下を招く恐れはな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、インタークーラ、アフタークーラを
クランクケース脚部に付設した二段空冷往復空気圧縮機
の正面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】本発明の、インタークーラ、アフタークーラの
取付部詳細拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 低圧シリンダ ３ インタークーラ ３ａ 取付けボス ４ クランクケース ４ａ クランクケースの脚部 ５，１２ ナット ７ 水分離器 ８ 高圧シリンダ １０ アフタークーラ １１ クランク軸 １３ 吐出口 １４ フライホイールプーリ １７ ボルト

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 39/06 F04B 27/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二段空冷往復圧縮機の低圧シリンダと、
   高圧シリンダを連通する管路途中に圧縮空気を中間冷却
   するインタークーラを付設し、インタークーラによって
   凝縮分離されたドレン水を排除する水分離器を介して、
   低圧シリンダの空気を高圧シリンダに供給し、高圧シリ
   ンダで圧縮吐出される高圧空気を、空気タンクに導入す
   る管路途中に、アフタークーラを付設する多気筒二段空
   冷往復圧縮機において、前記インタークーラおよび、ア
   フタークーラを、前記二段空冷往復圧縮機のクランクケ
   ースとフライホイールの間に並列に配置するとともに、
   該両クーラをクランクケースに直接付設し、該両クーラ
   に対面する冷却ファンの機能を有するフライホイールプ
   ーリからの冷却風を、前記両クーラに流して熱交換を行
   うようにした二段空冷往復圧縮機の冷却構造。
2. 【請求項２】 二段空冷往復圧縮機のクランクケース
   に、インタークーラおよび、アフタークーラを並列して
   直接取付けるとき、該両クーラの直接取付けは、クラン
   クケースの脚部に取付け、かつ、両クーラがクランクケ
   ースの壁面と、適当な間隔を保持する手段をもって付設
   されている請求項１記載の二段空冷往復圧縮機の冷却構
   造。