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公開番号2021038750
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210311
出願番号2020191306
出願日20201118
発明の名称圧縮機
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F04B 39/06 20060101AFI20210212BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】冷却媒体の劣化を抑制しつつ、モータを内側から冷却して、モータ出力及び効率の低下を抑制する、圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮機1は、ガスを圧縮する圧縮機本体2と、回転子33及び固定子34がモータケーシング31のモータ室37内に収容されて、圧縮機本体2を回転駆動するモータ3と、圧縮機本体2によって圧縮された圧縮ガスを冷却するガスクーラ6と、ガスクーラ6によって冷却された圧縮ガスをモータ室37内に導入する導入流路15と、モータ室37内に導入されてモータ3の内部を冷却した圧縮ガスをガスクーラ5の上流側に戻す戻し流路16と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
ガスを圧縮する第1の圧縮機本体と、
中間流路に配設され、前記第1の圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを冷却するインタークーラと、
前記インタークーラで冷却された圧縮ガスを圧縮する第2の圧縮機本体と、
吐出流路に配設され、前記第2の圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを冷却するアフタークーラと、
回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容されて、前記第1の圧縮機本体を回転駆動する第1のモータと、
回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容されて、前記第2の圧縮機本体を回転駆動する第2のモータと、
前記アフタークーラによって冷却された圧縮ガスを前記第1のモータのモータ室内および前記第2のモータのモータ室内の少なくとも一方に導入する導入流路と、
前記導入流路が接続されている方の前記モータ室内に導入されて前記モータの内部を冷却した圧縮ガスを前記中間流路の前記インタークーラより上流側に戻す戻し流路と、
前記モータ室内の圧縮ガスを前記モータ室の外部へ放出して機外へ解放するガス放出部と、を備える、圧縮機の運転方法であって、
圧縮機のアンロード運転時において、前記導入流路及び前記ガス放出部を介して前記モータ室内のガスが置換され、
圧縮機のロード運転時において、前記モータ室内に導入され、前記モータ室に導入された圧縮ガスは前記戻し流路を介して前記インタークーラの上流側に戻される、圧縮機の運転方法。
続きを表示(約 1,800 文字)【請求項2】
ガスを圧縮する圧縮機本体と、
回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容されて、前記圧縮機本体を回転駆動するモータと、
前記圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを前記モータ室内に導入する導入流路と、
前記モータ室内のガスを当該モータ室の外部に放出して機外へ解放するガス放出部と、
前記導入流路に設けられ、前記導入流路を開閉する導入弁と、を備え、
圧縮機のアンロード運転時において、前記導入弁は開放され、
前記モータ室の内部に圧縮ガスが導入され、前記モータ室に導入された圧縮ガスは前記ガス放出部から放出される、
圧縮機。
【請求項3】
請求項2
に記載の圧縮機において、
前記導入流路には、前記モータ室の内部に導入される圧縮ガスを冷却する導入クーラが設けられている、圧縮機。
【請求項4】
ガスを圧縮する複数の圧縮機本体と、
前記複数の圧縮機本体毎に設けられ、回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容されて、前記圧縮機本体を回転駆動するモータと、
少なくとも1つの前記圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを少なくとも1つの前記モータ室内に導入する少なくとも1つの導入流路と、
前記モータ室内のガスを当該モータ室の外部に放出して機外へ解放するガス放出部と、
前記導入流路に設けられ、前記導入流路を開閉する導入弁と、を備え、
圧縮機のアンロード運転時において、前記導入弁は開放され、複数の前記モータ室の内、所定のモータ室の内部に圧縮ガスが導入され、
前記モータ室に導入された圧縮ガスは前記ガス放出部から放出される、
圧縮機。
【請求項5】
請求項4
に記載の圧縮機において、
ガスを圧縮する第1の圧縮機本体と、
中間流路に配設され、前記第1の圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを冷却するインタークーラと、
前記インタークーラで冷却された圧縮ガスを圧縮する第2の圧縮機本体と、を備え、
前記導入流路は、前記インタークーラによって冷却された圧縮ガスを前記モータ室に導入する、圧縮機。
【請求項6】

スを圧縮する第1の圧縮機本体と、
中間流路に配設され、前記第1の圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを冷却するインタークーラと、
前記インタークーラで冷却された圧縮ガスを圧縮する第2の圧縮機本体と、
吐出流路に配設され、前記第2の圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを冷却するアフタークーラと、
前記モータ室内に導入されて前記モータの内部を冷却した圧縮ガスを前記インタークーラの上流側に戻す戻し流路と、
前記モータ室に接続され、前記モータ室内と機外とを連通し又は閉塞する放気弁と、を備え、
圧縮機のアンロード運転時において、前記放気弁は開放され、前記第2の圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスは前記モータ室に導入され、前記モータ室に導入された圧縮ガスは前記モータ室から前記放気弁を介して機外に解放され、
圧縮機のロード運転時において、前記放気弁は閉止され、前記アフタークーラによって冷却された圧縮ガスは前記モータ室に導入され、前記モータ室に導入された圧縮ガスは前記戻し流路を介して前記インタークーラの上流側に戻される、圧縮機。
【請求項7】
ガスを圧縮する圧縮機本体と、
回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容されて、前記圧縮機本体を回転駆動するモータと、
前記圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを前記モータ室内に導入する導入流路と、
前記モータ室内に導入された圧縮ガスを前記ガスクーラの上流側に戻す戻し流路と、
前記モータ室内のガスを
前記モータ室の
外部へ放出
して機外へ解放する
ガス放出部と、を備え
た圧縮機の運転方法であって、
圧縮機のアンロード運転時において、
前記導入流路及び前記ガス放出部を介して前記モータ室内のガスが置換され
圧縮機のロード運転時において、前記モータ室内に導入され、前記モータ室に導入された圧縮ガスは前記戻し流路を介して前記ガスクーラの上流側に戻される、
圧縮機
の運転方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
この発明は、圧縮機に関し、詳細には、スクリュ圧縮機におけるモータの冷却構造に関する。
続きを表示(約 4,300 文字)【背景技術】
【0002】
スクリュ圧縮機では、雄雌一対のスクリュロータが、モータによって回転駆動されている。モータを高速で回転駆動すると、いわゆる鉄損(ヒステリシス損や渦電流損)や銅損(巻線抵抗による損失)等の電気的な損失により、モータが発熱する。
【0003】
発熱したモータを冷却するために、冷却ジャケットがモータケーシングの外周部に設けられている。冷却ジャケットの中を流れる冷却水又はクーラント等の冷却液との熱交換により、モータを冷却している。
【0004】
高速回転するモータを用いたスクリュ圧縮機では、モータのサイズが小さくなるにつれて、モータケーシングの外周部に設けられる冷却ジャケットも小さくなる。そして、冷却ジャケットは、モータを外部から冷却しており、モータを内部から冷却していない。そのため、小さな冷却ジャケットによる冷却だけでは、モータの冷却が不十分になり、固定子のコイル及び回転子の表面で温度が上昇し、モータ出力及び効率が低下する。そこで、モータの固定子を効率良く冷却するため、二重の冷却構造を備える液冷式モータが提案されている(特許文献1を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2004−343857号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1の液冷式モータは、モータケーシングの外側部分を冷却する冷却ジャケットとモータケーシングの内側部分を冷却する冷却液通路という二重の冷却構造を備えている。当該二重の冷却構造では、モータケーシングを外側及び内側から冷却し、モータケーシングの内側に取り付けられたモータの固定子を外側から冷却している。すなわち、特許文献1の液冷式モータは、モータを外側から冷却する構造である。
【0007】
また、特許文献1は、上記の二重の冷却構造に加えて、固定子の両端面から張り出して冷却ジャケットから離れたところに位置する巻き線端部に対して、冷却液通路又は冷却ジャケットからの冷却液を吹き付けることを開示する。しかしながら、冷却媒体として冷却液が回転子にも接触してしまい、機械損(回転子の回転抵抗)が生じて、モータ出力及び効率が低下する。また、冷却媒体として潤滑オイルを用いる場合、発熱部分に直接接する潤滑オイルの潤滑特性が劣化して、潤滑オイルの寿命が低下する。
【0008】
したがって、この発明の解決すべき技術的課題は、冷却媒体の劣化を抑制しつつ、モータを内側から冷却して、モータ出力及び効率の低下を抑制する、圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記技術的課題を解決するために、この発明によれば、以下の圧縮機が提供される。
【0010】
すなわち、ガスを圧縮する圧縮機本体と、回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容されて、前記圧縮機本体を回転駆動するモータと、前記圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを冷却するガスクーラと、前記ガスクーラによって冷却されたガスを前記モータ室内に導入する導入流路と、前記モータ室内に導入されて前記モータの内部を冷却した圧縮ガスを前記ガスクーラの上流側に戻す戻し流路と、を備えることを特徴とする。
【0011】
上記構成によれば、ガスクーラによって冷却された圧縮ガスが、導入流路を通じてモータ室内に導入され、当該圧縮ガスによってモータ内の回転子及び固定子がモータの内側から冷却される。モータの冷却に使用された圧縮ガスは、戻し流路を通じてガスクーラで冷却される。したがって、冷却媒体として働く圧縮ガスの劣化を抑制しつつ、モータを内側から冷却して、モータ出力及び効率の低下を抑制することができる。
【0012】
本発明は、上記特徴に加えて次のような特徴を備えることができる。
【0013】
前記モータ室内に導入された圧縮ガスが、前記回転子と前記固定子との間に形成されるエアギャップを流れるように構成されている。当該構成によれば、モータのエアギャップを流れる圧縮ガスにより、機械損(回転子の回転抵抗)の発生を抑制しながら、回転子及び固定子を効果的に冷却できる。
【0014】
前記モータ室内に導入された圧縮ガスが、前記モータケーシングの内側部分であって前記固定子に対応する部分に形成された多条溝を流れるように構成されている。当該構成によれば、多条溝を流れる圧縮ガスにより、固定子及びモータケーシングを効果的に冷却できる。
【0015】
前記多条溝が、螺旋状に形成されている。当該構成によれば、圧縮ガスがモータケーシングの内側部分の周面に沿って螺旋状に流れるので、固定子及びモータケーシングを均一に冷却できる。
【0016】
前記ガスクーラによって冷却された圧縮ガスが、前記モータの外周部に設けられた冷却ジャケット部の中を流れるように構成されている。当該構成によれば、当該圧縮ガスによってモータが外側から冷却される。
【0017】
前記圧縮機本体に供給されるオイルが、前記モータの外周部に設けられた冷却ジャケット部の中を流れるように構成されている。当該構成によれば、モータを外側から冷却する効果を高めることができる。
【0018】
前記モータ室内に導入された圧縮ガスの温度が、前記冷却ジャケット部の中を流れるオイルの温度よりも低いように構成されている。当該構成によれば、冷却ジャケット部の中を流れるオイルの温度を上げること無く、モータを内側から冷却できる。
【0019】
前記導入流路には、圧縮ガス中に含まれる水分を分離・除去するドレンセパレータが配設されている。当該構成によれば、水分を含まない圧縮ガスがモータの内部を流れることにより、モータへのダメージを低減できる。
【0020】
前記導入流路には、アンロード運転時に閉止される開閉弁が配設されている。当該構成によれば、モータの負荷が小さいアンロード運転時において、圧縮ガスがモータの内部を流れないことで、モータの動力ロスを低減できる。
【0021】
前記導入流路には、前記固定子のコイル温度に応じて圧縮ガスの流量を調整する流量調整弁が配設されている。当該構成によれば、適量の圧縮ガスがモータの内部を流れて、需要先への圧縮ガスの供給ロスを低減できる。
【0022】
前記戻し流路には、前記圧縮機本体から吐出された圧縮ガスが前記モータ室に流れることを防止する逆止弁が配設されている。当該構成によれば、アンロード運転時に、圧縮機本体から吐出される高温の圧縮ガスがモータ室に逆流することを防止できる。
【0023】
圧縮機は、ガスを圧縮する第1の圧縮機本体と、
中間流路に配設され、前記第1の圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを冷却するインタークーラと、
前記インタークーラで冷却された圧縮ガスを圧縮する第2の圧縮機本体と、
吐出流路に配設され、前記第2の圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを冷却するアフタークーラと、
回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容されて、前記第1の圧縮機本体を回転駆動する第1のモータと、
回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容されて、前記第2の圧縮機本体を回転駆動する第2のモータと、
前記アフタークーラによって冷却された圧縮ガスを前記第1のモータのモータ室内および前記第2のモータのモータ室内の少なくとも一方に導入する導入流路と、
前記導入流路が接続されている方の前記モータ室内に導入されて前記モータの内部を冷却した圧縮ガスを前記中間流路の前記インタークーラより上流側に戻す戻し流路とを備える。当該構成によれば、複数の圧縮機本体を1つのモータで駆動する場合と比べて、各モータが小型化され、小型化された各モータでのモータ出力及び効率の低下を抑制できる。
【0024】
また、別の第1態様によれば、圧縮機は、ガスを圧縮する圧縮機本体と、
回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容されて、前記圧縮機本体を回転駆動するモータと、
前記圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを前記モータ室内に導入する導入流路と、
前記導入流路に設けられ、前記導入流路を開閉する導入弁と、を備え、
圧縮機のアンロード運転時において、前記導入弁は開放される。
【0025】
前記構成によれば、アンロード運転時において、外部に放出されていた圧縮ガスをモータの冷却に有効活用することができる。
【0026】
前記別の第1態様は、さらに、次のような構成を備えるのが好ましい。
【0027】
前記導入流路には、前記モータ室の内部に導入される圧縮ガスを冷却する導入クーラが設けられている。
【0028】
前記構成によれば、導入クーラで冷却された圧縮ガスがモータ室に導入されるため、モータを効率よく冷却することができる。
【0029】
別の第2態様によれば、圧縮機は、ガスを圧縮する複数の圧縮機本体と、
前記複数の圧縮機本体毎に設けられ、回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容されて、前記圧縮機本体を回転駆動するモータと、
少なくとも1つの前記圧縮機本体によって圧縮された圧縮ガスを少なくとも1つの前記モータ室内に導入する少なくとも1つの導入流路と、
前記導入流路に設けられ、前記導入流路を開閉する導入弁と、を備え、
圧縮機のアンロード運転時において、前記導入弁は開放され、複数の前記モータ室の内、所定のモータ室の内部に圧縮ガスが導入される。
【0030】
前記構成によれば、モータが複数設けられている場合、冷却の必要な所定のモータについて冷却することができる。
(【0031】以降は省略されています)

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