JP2005146967A - Air compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油冷式スクリュ形圧縮機本体とこれを駆動するモータとが一体形ケーシングにより合体された空気圧縮機に関するものである。 The present invention relates to an air compressor in which an oil-cooled screw compressor main body and a motor for driving the oil-cooled screw compressor main body are combined by an integral casing.
従来、油冷式スクリュ形圧縮機本体とこれを駆動するモータとが一体形ケーシングにより合体された圧縮機は公知である(例えば、特許文献1及び2参照。)。
特許文献1には、軸継手の周囲を囲う中間ケーシング部を介して圧縮機ケーシング部とモーターケーシング部とが一体的に形成され、油分離タンク内に内蔵された圧縮機本体内の吸込み側の軸受部に軸封装置が設けられ、圧縮機本体内の空間と中間ケーシング部及びモーターケーシング部とが遮断された油冷式スクリュ圧縮機が開示されている。
特許文献2には、圧縮機ケーシング部とモーターケーシング部とが一体的に形成され、第1段圧縮機本体と第2段圧縮機本体との間に生じる油溜まり部と第1段圧縮機本体のスクリュロータの吸込み側の軸受・軸封部とを連通させる給油流路が設けられ、圧縮機本体内の空間とモーターケーシング部とが遮断された油冷式2段形スクリュ圧縮機が開示されている。
In
In Patent Document 2, a compressor casing portion and a motor casing portion are integrally formed, and an oil reservoir portion and a first-stage compressor body that are formed between a first-stage compressor body and a second-stage compressor body. An oil-cooled two-stage screw compressor is disclosed in which an oil supply passage is provided to communicate the bearing and shaft seal portion on the suction side of the screw rotor, and the space in the compressor body and the motor casing portion are shut off. ing.
特許文献1及び2に記載の圧縮機のいずれもが、スクリュロータのロータ軸がケーシング壁部を貫通する箇所に軸封手段、即ちメカニカルシールを必要としていた。このメカニカルシールの場合、固定側のメカニカルシールの内周部と回転側のロータ軸との間の微小隙間に油を導くことにより、潤滑、冷却作用とともにシール作用を生じさせておりメカニカルシールからロータ軸の軸方向に関して、外側への油の漏出を完全になくすことは不可能であり、油は消費され続ける。このため、随時、油の補給が必要で、油の漏出速度が増大してくるとメカニカルシールの取替えが必要になる等、メカニカルシールを用いることによりメンテナンス作業の負担増を招くという問題があった。
Both of the compressors described in
本発明は、斯かる従来の問題をなくすことを課題としてなされたもので、メカニカルシールを不要とし、メンテナンス作業の負担軽減を可能とした空気圧縮機を提供しようとするものである。 An object of the present invention is to provide an air compressor that eliminates the conventional problems and eliminates the need for a mechanical seal and reduces the burden of maintenance work.
上記課題を解決するために、第1発明は、互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータが収容された油冷式スクリュ形圧縮機本体を備えるとともに、この吸込み側にこれを駆動するモータを備え、上記圧縮機本体の圧縮機ケーシング部と上記モータのモーターケーシング部とが一体的に形成され、上記スクリュロータの最下部が上記モータの回転子の最下部よりも低位置にあり、上記スクリュロータの駆動側ロータ軸からのオーバーハング部を上記モータの出力軸とした空気圧縮機において、上記圧縮機ケーシング部の上記モータ側の壁部を貫通する上記スクリュロータのロータ軸を回転可能に支持する軸受から、上記スクリュロータから遠のく外側に向かう油の漏出を許容する構造とし、かつ、上記壁部に上記モータ内の空間と上記圧縮機ケーシング部内の吸込口とを連通させる開口部が形成された構成とした。 In order to solve the above-mentioned problem, the first invention comprises an oil-cooled screw type compressor main body in which a pair of male and female screw rotors meshing with each other is housed, and a motor for driving this on the suction side, The compressor casing part of the compressor body and the motor casing part of the motor are integrally formed, and the lowermost part of the screw rotor is positioned lower than the lowermost part of the rotor of the motor, and the screw rotor is driven. In an air compressor using an overhang portion from the side rotor shaft as an output shaft of the motor, from a bearing that rotatably supports the rotor shaft of the screw rotor that penetrates the motor-side wall portion of the compressor casing portion. And a structure that allows oil to leak outward from the screw rotor and outward, and the space in the motor and the compressor casing are formed on the wall. And a structure in which openings for communicating the suction port in the ring portion is formed.
第2発明は、第1発明の構成に加えて、上記圧縮機本体とこの吐出側から延びる吐出流路に介設された油分離回収器との間における上記吐出流路の部分に上記油分離回収器へ向かう方向の流れのみを許容する逆止弁が介設され、かつ、上記圧縮機本体内のロータ室内に油を供給する油流路に上記モータの停止時に閉状態にされる開閉弁が介設された構成とした。 According to a second aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the oil separation is performed in the portion of the discharge flow path between the compressor body and an oil separation and recovery unit interposed in the discharge flow path extending from the discharge side. A check valve that allows only a flow in the direction toward the recovery unit, and that is closed when the motor stops in an oil passage that supplies oil into the rotor chamber in the compressor body. It was set as the structure interposed.
さらに、第3発明は、第1または第2発明の構成に加えて、上記圧縮機本体の吸込み側に接続した吸込流路に設けられた吸気調整弁の二次側と上記モータ内の上記スクリュロータから遠のく側の空間とを連通させる空気導入流路が設けられた構成とした。 Furthermore, in addition to the configuration of the first or second invention, the third invention provides a secondary side of the intake adjustment valve provided in the suction flow path connected to the suction side of the compressor body and the screw in the motor. It was set as the structure provided with the air introduction flow path which connects the space of the side far from a rotor.
さらに、第4発明は、第3発明の構成に加えて、上記空気導入流路に介在させた開閉弁と、上記モータのモーターコイル温度を検出する温度センサと、この温度センサから検出温度を示す温度信号を入力され、この検出温度が設定値を超えた場合にのみ、上記開閉弁を開状態にする制御部とが設けられた構成とした。 Furthermore, in addition to the configuration of the third invention, the fourth invention shows an on-off valve interposed in the air introduction flow path, a temperature sensor for detecting the motor coil temperature of the motor, and a detected temperature from the temperature sensor. Only when a temperature signal is input and the detected temperature exceeds a set value, a control unit that opens the on-off valve is provided.
さらに、第5発明は、第1から第4発明のいずれかの構成に加えて、上記モータに電力を供給する動力線を導入するために上記モーターケーシング部に形成された開口部と、油を通さない素材からなり、上記開口部を閉じるとともに、上記動力線を貫通させ、かつ上記動力線に密着する閉塞部材が設けられた構成とした。 Furthermore, the fifth aspect of the invention includes, in addition to any one of the first to fourth aspects of the invention, an opening formed in the motor casing portion for introducing a power line for supplying electric power to the motor, and oil. It is made of a material that does not pass, and has a configuration in which the opening is closed, a closing member that penetrates the power line and is in close contact with the power line is provided.
第1発明に係る空気圧縮機によれば、メカニカルシールが不要になり、この結果、構造が簡素化され、軸受部から漏出した油の回収も可能となり、メンテナンス作業の負担も軽減される等の効果を奏する。 The air compressor according to the first aspect of the invention eliminates the need for a mechanical seal. As a result, the structure is simplified, the oil leaked from the bearing portion can be recovered, and the burden of maintenance work is reduced. There is an effect.
第2発明に係る空気圧縮機によれば、第1発明による効果に加えて、圧縮機の停止時に、吸込み側への油の逆流を防止し、再起動時における油圧縮による過大な起動トルクの発生をなくし、円滑な起動が可能になる等の効果を奏する。 According to the air compressor of the second invention, in addition to the effect of the first invention, when the compressor is stopped, the backflow of oil to the suction side is prevented, and excessive starting torque due to oil compression at the time of restarting is prevented. There are effects such as eliminating occurrence and enabling smooth start-up.
第3発明に係る空気圧縮機によれば、第1または第2発明による効果に加えて、モータの冷却が容易になるという効果を奏する。 According to the air compressor concerning the 3rd invention, in addition to the effect by the 1st or 2nd invention, there exists an effect that cooling of a motor becomes easy.
第4発明によれば、第3発明による効果に加えて、モータコイル温度が異常上昇して、冷却を必要とする状態になれば、その場合にのみ冷却用の空気をモータ内に取り入れ、不必要な冷却はなくせるという効果を奏する。 According to the fourth aspect of the invention, in addition to the effect of the third aspect, if the motor coil temperature rises abnormally and becomes in a state that requires cooling, cooling air is taken into the motor only in that case. There is an effect that the necessary cooling can be eliminated.
第5発明によれば、第1から第4発明のいずれかによる効果に加えて、圧縮機の停止時に、吐出側から吸込み側を経て、さらにモータ内空間への圧縮空気の逆流が生じても、油の機外への飛散を単純な部材により防止できるという効果を奏する。 According to the fifth invention, in addition to the effects of any of the first to fourth inventions, when the compressor stops, even if the compressed air flows back from the discharge side to the motor inner space through the suction side. There is an effect that oil can be prevented from being scattered outside by a simple member.
次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図1〜3は、本発明の第1実施形態に係る空気圧縮機1を示し、この空気圧縮機1は油冷式スクリュ形圧縮機本体11と、この吸込み側にこれを駆動するモータ12とを備えている。また、この圧縮機本体11の圧縮機ケーシング部13とモータ12のモーターケーシング部14とは一体的に形成され、これにより圧縮機本体11とモータ12とは合体されている。
なお、圧縮機ケーシング部13とモーターケーシング部14とが完全に単一の部材で形成されているものに限らない。圧縮機ケーシング部13とモーターケーシング部14とがボルト等で締結されて一体的に形成されていてもよい。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show an
In addition, the
圧縮機ケーシング部13の一方には吸込口21に通じる吸込流路22が接続し、吸込流路22には、吸込みフィルタ23及び吸気調整弁24が設けられている。また、圧縮機ケーシング部13の他方には吐出口25に通じる吐出流路26が接続し、吐出流路26には、上部に油分離エレメント27を内蔵し、下部に油溜まり部28を有する油分離回収器29と、この二次側に逆止弁31とが設けられている。さらに、圧縮機ケーシング部13における吸込口21と吐出口25との間のロータ室32には、互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータ、即ち雌ロータ33及び雄ロータ34が収容されている。
One side of the
雌ロータ33は両側に突出したロータ軸にて軸受35,36により回転可能に支持され、雌ロータ33の上方に配置された雄ロータ34は両側に突出したロータ軸にて軸受37,38により回転可能に支持されている。特に、上記ロータ軸の内、雄ロータ34の吸込み側に突出したロータ軸39は、圧縮機ケーシング部13を貫通してモータ12の出力軸41とは同軸上に一体的に設けられ、雄ロータ34が駆動側ロータとなっている。また、この圧縮機ケーシング部13を貫通するロータ軸39、さらに具体的には、圧縮機ケーシング部13のモータ12側の壁部を貫通するロータ軸39を支持する軸受37の箇所については、軸受37から上記ロータ軸の外周面に沿ったり、軸受37の内部を通過したりして、雄ロータ34から遠のく外側に向かう、即ちモータ12の方に向かう油の漏出を許容する構造となっている。従って、ここでは軸封手段であるメカニカルシールは不要であり、用いられていない。なお、この空気圧縮機1では、雌ロータ33のモータ12側のロータ軸を支持する軸受35の箇所についても、上記同様、モータ12の方に向かう油の漏出を許容する構造としてある。
The
出力軸41はこれと一体回転する回転子42とともにロータ軸39からオーバーハングした状態に設けられ、かつスクリュロータの最下部、具体的には図1及び2においてレベルL1で示す雌ロータ33の最下部が、図1においてレベルL2で示すモータ12の回転子42の最下部よりも低位置になるように、雌ロータ33、雄ロータ34、出力軸41及び回転子42のそれぞれが配置されている。また、圧縮機ケーシング部13のモータ12側の上記壁部には開口部43,44が形成され、吸込口21とモーターケーシング部14内の空間とは連通している。さらに、この壁部とは反対側のモーターケーシング部14の端面には、開口部45と、この開口部45を閉じる閉塞部材46とが設けられ、モータ12に電力を供給する動力線47が開口部45内にて閉塞部材46を貫いて、モータ12の固定子48のモーターコイル49に接続している。なお、閉塞部材46は、油を通さない弾力性のある素材からなり、ここを貫通する動力線47に密着しており、好ましくは油を伴った空気に対して空気のみを通過させ、油を捕捉し、捕捉した油を下方に滴下させるフィルタ部材であるのがよい。
一方、油分離回収器29の油溜まり部28には、油冷却器51が介設され、かつ、圧縮機ケーシング部13内のロータ室、軸受部等の油供給箇所に通じる油流路52が接続されている。
The
On the other hand, an
次に、上記構成からなる空気圧縮機1の作動時における空気及び油の挙動について説明する。
吸込みフィルタ23を経て、吸込流路22に流入した空気は、吸気調整弁24にて流量調整され、吸込口21から雌ロータ33及び雄ロータ34の歯溝空間に吸込まれる。さらに、この吸込まれた空気は、油流路52による油注入下、圧縮され、油を伴って吐出口25から吐出流路26に吐出され、油分離回収器29に流入する。油分離回収器29では、油分離エレメント27により圧縮された空気と油とが分離され、油分離された空気は油分離回収器29の上部から延びる吐出流路26の部分から逆止弁31を経て送り出され、分離された油は一旦油溜まり部28に溜められる。そして、この油溜まり部28の油は油流路53の油冷却器52で冷却されて、ロータ室32及び軸受35,36,37,38の箇所に供給された後、上述したように吐出口25から圧縮された空気とともに油分離回収器29に導かれ、上記同様、繰り返し循環させられる。
Next, the behavior of air and oil during the operation of the
The air flowing into the
ところで、この空気圧縮機1では、メカニカルシールを使用せず、軸受35及び37からモータ12側へは油が漏出し得る構造になっているが、開口部43及び44、特に開口部43が設けられており、モータ12内は、常時吸込口21に向けて吸引されており、上記漏出した油は吸込口21側に導かれる。
By the way, this
また、空気圧縮機1の停止時、それまで高圧の吐出圧力状態にあった油分離回収器29内から油流路52を経て略大気圧の吸込口21に油が流入し、さらにこの油が同じく略大気圧のモータ12内に流入する事態がたとえ発生したとしても、雌ロータ33の最下部のレベルL1が回転子42の最下部のレベルL2よりも低位置になっている故、回転子42が油中に浸ることは防止される。この結果、再起動時に、回転子42が油を撹拌しながら回転するという事態、これによる余分なエネルギーロスの発生だけでなく、油の撹拌に起因する油温度の異常上昇による運転停止という事態の発生も防止される。
Further, when the
さらに、上述した油の逆流時、油が回転子42と固定子48との間の空隙部を通過して、開口部45側の空間部に達したとしても、モーターコイル49に電力を供給する動力線47は閉塞部材46を介してモータ12内に導入されており、ここから機外への油の漏れや、油の漏れによるモータ12の周辺部の汚染も防止されるようになっている。なお、従来はこの油の漏れを防止するために、高価な端子台が使用されていたが、この空気圧縮機1では、モータ12内が略大気圧である点を生かし、油を通さない弾力性のある素材からなる閉塞部材46を用い、単純な構造になっている。なお、上述したように、閉塞部材46が、油を伴った空気に対して空気のみを通過させ、油を捕捉し、捕捉した油を図3において矢印で示すように下方に滴下させるフィルタ部材により形成するのが好ましく、この場合、滴下した油は固定子48の下部とモーターケーシング部14との下部の空隙部から開口部43を経て、吸込口21へと回収されるようにすればよい。
Further, when the oil flows backward as described above, even if the oil passes through the gap between the
図4は、本発明の第2実施形態に係る空気圧縮機2を示し、この空気圧縮機2において上述した空気圧縮機1と共通する部分については、互いに同一番号を付して説明を省略する。
この空気圧縮機2では、油分離回収器29の1次側における吐出流路26の部分に吐出口25から油分離回収器29に向かう流体流れのみを許容する逆止弁61が設けられ、かつ油流路52に空気圧縮機2の停止時には閉状態となる開閉弁62が設けられている。
そして、空気圧縮機2の停止時に、油分離回収器29から吐出口25を経て,吸込口21側への油を伴った圧縮空気の逆流を逆止弁61により防止し、油溜まり部28から油流路52を経て、吸込口21への油の流入を開閉弁62により防止している。
FIG. 4 shows an air compressor 2 according to the second embodiment of the present invention, and portions common to the
In the air compressor 2, a
When the air compressor 2 is stopped, the
図5は、本発明の第3実施形態に係る空気圧縮機3を示し、この空気圧縮機3において上述した空気圧縮機1と共通する部分については、互いに同一番号を付して説明を省略する。
この空気圧縮機3では、吸気調整弁24の二次側とモータ12内の開口部45側の空間とを連通させる空気導入流路71が設けられている。
そして、この空気導入流路71により上記二次側から開口部45側の上記空間を経て、さらに回転子42と固定子48との間の空隙部を経て吸込口21へ空気を取り入れ、モータ12の冷却を容易にするようになっている。
なお、上述した空気圧縮機2にこの空気導入流路71を設けてもよく、本発明は逆止弁61及び開閉弁62とともに空気導入流路71を設けた空気圧縮機をも含むものである。
FIG. 5 shows an air compressor 3 according to a third embodiment of the present invention. In this air compressor 3, portions common to the above-described
In the air compressor 3, an air
Then, the air is introduced into the
Note that this air compressor 2 may be provided with the
図6は、本発明の第4実施形態に係る空気圧縮機4を示し、この空気圧縮機4において上述した空気圧縮機3と共通する部分については、互いに同一番号を付して説明を省略する。
この空気圧縮機4では、空気導入流路71に介在させた開閉弁81と、モータ12のモーターコイル温度を検出する温度センサ82と、温度センサ82から検出温度を示す温度信号を入力され、この検出温度が設定値を超えた場合にのみ、開閉弁81を開状態にする制御部83とが設けられている。
そして、斯かる構成により、モータ冷却を必要とする場合にのみ吸気調整弁24の二次側からモータ12内に空気を導入するようになっている。
FIG. 6 shows an air compressor 4 according to a fourth embodiment of the present invention, and portions common to the above-described air compressor 3 in the air compressor 4 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. .
In this air compressor 4, an on-off
With such a configuration, air is introduced into the
なお、上述した空気圧縮機2に、空気導入流路71、開閉弁81、温度センサ82及び制御部83を付加してもよく、本発明は斯かる構成を付加した空気圧縮機をも含むものである。
また、本発明は、必ずしも上述した開口部45、閉塞部材46を介して動力線47をモータ12内に導入するようにした空気圧縮機に限定するものでなく、従来周知の端子台を介して動力線をモーターコイル49に接続するようにしてもよい。
さらに、雌ロータ33のモータ12側のロータ軸については、必ずしも圧縮機ケーシング部13の壁部を貫通させる必要はなく、軸受35の箇所のモータ12開口部を蓋体により取り外し可能に閉じてしまってもよい。
In addition, you may add the air
Further, the present invention is not necessarily limited to the air compressor in which the
Furthermore, the rotor shaft on the
1,2,3,4 空気圧縮機
11 油冷式スクリュ形圧縮機本体
12 モータ
13 圧縮機ケーシング部
14 モーターケーシング部
21 吸込口
22 吸込流路
23 吸込みフィルタ
24 吸気調整弁
25 吐出口
26 吐出流路
27 油分離エレメント
28 油溜まり部
29 油分離回収器
31 逆止弁
32 ロータ室
33 雌ロータ
34 雄ロータ
35,36,37,38 軸受
39 ロータ軸
41 出力軸
42 回転子
43,44 開口部
45 開口部
46 閉塞部材
47 動力線
48 固定子
49 モーターコイル
51 油冷却器
52 油流路
61 逆止弁
62 開閉弁
71 空気導入流路
81 開閉弁
82 温度センサ
83 制御部
L1,L2 レベル
1, 2, 3, 4
Claims (5)
上記圧縮機本体の圧縮機ケーシング部と上記モータのモーターケーシング部とが一体的に形成され、
上記スクリュロータの最下部が上記モータの回転子の最下部よりも低位置にあり、
上記スクリュロータの駆動側ロータ軸からのオーバーハング部を上記モータの出力軸とした空気圧縮機において、
上記圧縮機ケーシング部の上記モータ側の壁部を貫通する上記スクリュロータのロータ軸を回転可能に支持する軸受から、上記スクリュロータから遠のく外側に向かう油の漏出を許容する構造とし、かつ、
上記壁部に上記モータ内の空間と上記圧縮機ケーシング部内の吸込口とを連通させる開口部が形成されたことを特徴とする空気圧縮機。 An oil-cooled screw-type compressor main body containing a pair of male and female screw rotors that mesh with each other, and a motor that drives this on the suction side,
The compressor casing part of the compressor body and the motor casing part of the motor are integrally formed,
The lowermost part of the screw rotor is at a lower position than the lowermost part of the rotor of the motor;
In the air compressor using the overhang portion from the drive-side rotor shaft of the screw rotor as the output shaft of the motor,
A bearing that rotatably supports the rotor shaft of the screw rotor penetrating the wall on the motor side of the compressor casing portion, and has a structure that allows oil to leak outwardly away from the screw rotor; and
An air compressor characterized in that an opening for communicating a space in the motor and a suction port in the compressor casing is formed in the wall.
An opening formed in the motor casing portion for introducing a power line for supplying electric power to the motor, and a material that does not allow oil to pass therethrough, close the opening portion, penetrate the power line, and The air compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein a closing member that is in close contact with the power line is provided.
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