[发明专利]注水式涡旋空气压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及压缩空气的涡旋压缩机，特别是涉及在压缩室内注入水的方式的注水式涡旋压缩机。

背景技术

作为使一般产业用的空气压缩机的能量效率提高的方法，已知有在吸入至压缩机主体的内部的空气中混入油和水，一起压缩的油冷式和注水式压缩机。

油和水具有对压缩室与其他空间连接的狭小缝隙进行密封且降低内部泄露的效果，和吸收压缩热且在降低压缩动力的同时防止压缩机部件的热变形的效果，每个效果都具有提高能量效率的作用。

虽然油冷式从长期的实际业绩信赖性较佳，但是由于留有对在供给的排出空气中残留的零星的油的成分的担心，食品和半导体等即使是微少的油分，也不能在不允许其存在的用途中使用。注水式是在供给空气中不混入油分的方式，由于与油相比需要针对生锈和腐蚀、润滑不良等的对策，因而与油冷式相比普及得较慢。

但是，由于对于不含油分的洁净空气的市场需求，近年来注水式空气压缩机的开发变得盛行，关于螺旋空气压缩机记载在第一公开例即日本特开2009-180099号公报中。

使涡旋空气压缩机为注水式的考虑方法，记载在作为第二公开例的日本特开1998-128395号公报中。另外，关于通过在涡旋空气压缩机中通过注入水提高效率的试验结果，在下述第三公开例的论文中有论述。

专利文献1：日本特开2009-180099号公报

专利文献2：日本特开1998-128395号公报

非专利文献1：Performance of oil-free scroll-type air compressors，作者：T Yanagisawa，M Fukuta，and Y Ogi(Shizouka University)登载论文集：Proceedings of International Conference on Compressors and Their Systems论文识别号码：IMechE 1999 C542/088发行年份：1999年9月出版学会：Institution of Mechanical Engineers(英国机械学会)，略称：IMechE

发明内容

然而，在上述的专利文献1～2以及非专利文献1中，关于对在压缩机中注入水时由水引起的生锈和腐蚀、液体压缩等问题，针对维持长期的信赖性并进行运转的方法并没有公开。特别是，在使无油涡旋压缩机为注水式的情况下，存在以下三个课题，与螺旋式相比产品化没有进展。

(1)从为了对旋转运动的偏心质量获得平衡的平衡质量的尺寸的限制和放热特性出发，由于在涡旋母材中使用密度较小且热传导率优良的铝合金，所以担忧在注入水时母材的腐蚀。

(2)由于压缩室沿着涡旋卷体从外周向着中心部半径变小的同时在径向方向上移动，注水的自身成为不确定的不平衡的主要原因，从而担忧振动，噪音的增加。

(3)在压力、温度升高的中心部的卷体的强度上裕度变小，注入水被液压缩时，有可能导致卷体破损。

在上述的背景下，特别是本发明想要解决的课题为以下内容。

(4)若在起动时在压缩室内残存有水，由于因液体压缩引起的过大的扭矩产生起动不良，由于热的过渡状态在涡旋卷体之间产生接触，产生不平衡，造成振动增加。

(5)若在停止时在压缩室内残存有水，例如在由铝合金制作的旋转涡旋和固定涡旋上可能发生腐蚀。

(6)若由于被压缩的空气的高温使压缩机内部的水蒸发，则水槽内压力会急剧上升，造成运转的不稳定。另外，可能在蒸发时导致配管系统和槽等的破损。

本发明能够解决上述的任何一个课题。

为了解决上述课题，本发明的注水式涡旋压缩机包括：压缩机主体，包括具有螺旋状的卷体的旋转涡旋部件以及具有与所述旋转涡旋部件相应的大致旋涡状的卷体的固定涡旋部件；驱动装置，产生用于使所述旋转涡旋部件相对所述固定涡旋部件进行旋转运动的驱动力；具有从吸入口开始至排出口为止的压缩路径并向所述压缩路径内注入水的单元；从所述压缩机主体排出的空气的排出配管；设置在所述排出配管的路径中，存积从压缩空气分离出的水的槽；和设置在所述槽和所述压缩机主体之间的所述排出配管的路径中，对所述压缩机主体排出的压缩空气进行冷却的冷却器。

在上述的本发明的涡旋压缩机中，更加优选以下方式。

(1)对在所述压缩路径内注入水的运转和不注入水的运转进行切换来控制运转的涡旋压缩机。

(2)冷却器在无注入的运转中对所述压缩机排出的空气进行冷却，而在注水运转中对所述压缩机主体排出的空气和水的混合流体进行冷却。