JP2006112602A

JP2006112602A - 軸受およびスクリュー圧縮機

Info

Publication number: JP2006112602A
Application number: JP2004303343A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yoshimura; 省二吉村; Yoshikazu Oe; 良和大江
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-10-18
Also published as: JP4361854B2

Abstract

【課題】スラスト部材または軸との摺動部に樹脂層を備えた複層摺動部材からなる軸受であるにも拘らず、軸受の温度を正確に検出することを可能ならしめる軸受を提供する。
【解決手段】摺動部材がポリテトラフルオロエチレンからなる樹脂層７ｂからなり、この樹脂層７ｂが裏金７ａに接合されてなる複層摺動部材から構成され、前記樹脂層７ｂを介して力を受ける軸受７において、前記裏金７ａに設けられた有底孔状空間７ｆに嵌着され、中空部が設けられた断熱部材７ｇと，前記樹脂層７ｂを貫通し、一端側の端面が前記樹脂層７ｂの面と面一であって、かつ他端側が前記樹脂層７ｂの中空部に嵌挿される測温用金属部材７ｄと、前記裏金７ａに設けられた温度計挿通孔７ｅに挿通され、温度検出部１３ａが前記測温用金属部材７ｄの他端側の端面に設けられた温度検出用孔１３ｂの内面に接触する温度検出器１３とから構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、軸受およびスクリュー圧縮機の改善に関し、より詳しくは、温度を検出することのできる軸受、およびこの軸受を備えたスクリュー圧縮機に関するものである。

スクリュー圧縮機は、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータを収容するケーシングを備えている。これら雌雄一対のスクリューロータそれぞれの両軸端はラジアル軸受によって支持される一方、これら雌雄一対のスクリューリータそれぞれの一方の軸端部に、スクリューロータに生じるスラスト力を受け持つ一対のティルティングパッドスラスト軸受が設けられている。前記ティルティングパッドスラスト軸受は、前記雌雄一対のスクリューロータそれぞれの一方の軸端部に外嵌された円板状のスラスト部材を挟む位置に配設されており、このスラスト部材の摺動面に摺接して、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受け持つ複数のパッド（以下、スラスト軸受という。）を備えている。上記構成になるスクリュー圧縮機は、スクリューロータが高速で回転されるため、前記ラジアル軸受、スラスト軸受には滑り軸受が用いられている。これら軸受の摺動部には低摩擦であることが要求されるため、特に高周速のスラスト部材からスラスト力を受けるスラスト軸受の摺動部には低摩擦の材質が用いられている。

摺動部に低摩擦の材質を用いたスラスト軸受としては、例えば後述する複層摺動部材から構成されてなるものがある。この従来例１に係る複層摺動部材は、接着し難い金属製の裏金と、摺動部材である樹脂層との間に多孔質中間層を形成させてアンカー効果を発揮させることによって、金属と樹脂層とを剥離し難くすると共に、この樹脂層の耐磨耗性、および摺動特性を向上させるようにしたものである。より詳しくは、摺動層にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に、１０〜９５重量％のトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＥ）またはポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＡＰ）の溶融フッ素樹脂を添加したものが使用されている。そして、この摺動層には、耐磨耗性を向上させるための素材、摺動特性を向上させるための素材が添加されている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、軸受の温度は、スラスト部材または軸と軸受の摺動部で発生した熱に起因するものである。通常、スラスト部材または軸と軸受の摺動部の間に油膜が介在しており、この油膜によって熱が取り去られるため、軸受は一定の温度以上に上昇するようなことがない。しかしながら、油膜切れを起こしたり、またスラスト部材または軸と軸受とが直接接触したりすると、軸受自体の温度も急上昇して異常高温になり、これら軸受を備えた機器が損傷し、運転停止に至るというような大事故に発展することとなる。そこで、軸受自身に温度検出器を埋め込み、この温度検出器によって検出される温度が、ある一定の温度を超えたときを以って軸受が異常であると判断するようにしたものがある。以下、この従来例２に係る「スラスト軸受異常検出装置および方法」を、スラスト軸受異常検出装置の構成図の図１６を参照しながら説明する。

即ち、回転軸５１のスラストカラーの下面に回転板５２が設けられており、回転軸５１の回りに放射状に配設された扇型形状をした複数の軸受セグメント５４がセグメント支持台５５により支持されている。これら回転板５２および軸受セグメント５４は潤滑油が満たされた油槽６１内に収納されている。そして、回転板５２と軸受セグメント５４間に油膜５３が形成され、回転板５２は油膜５３を介して軸受セグメント５４により摺動可能に支持されている。複数の軸受セグメント５４の回転板５２と摺接する面は、合成樹脂系のライニング材が使用されている。複数の軸受セグメント５４の全てに、各軸受セグメント５４の温度を検出する温度測定素子６２が取付けられている。これら温度測定素子６２で測定された軸受セグメント５４の温度Ｔａ〜Ｔｚが温度変換器６３を介して軸受温度監視装置６４に入力され、温度Ｔａ〜Ｔｚの何れかが所定値を超えると軸受が異常であると判定するものである（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−１９４３８０号公報特開２００２−１６８２４２号公報

上記特許文献２に記載の従来例２に係る「スラスト軸受異常検出装置および方法」によれば、温度測定によりスラスト軸受の異常を検知することができるので、極めて有用であると考えられる。しかしながら、このような構成を摺動部が樹脂層である従来例１に係る軸受に適用したとしても、樹脂は金属に比較して熱伝導率が遥かに低いため、スラスト部材の摺動面が油膜切れを起こしたり、スラスト部材または軸と軸受とが直接接触したりして温度が上昇しても、温度検出器まで温度が伝わらず、スラスト軸受の異常を検知することができない場合がある。

従って、本発明の目的は、スラスト部材または軸との摺動部に樹脂層を備えた複層摺動部材からなる軸受を用いるにも係らず、軸受の温度を正確に検出することを可能ならしめる軸受、およびこの軸受を備えたスクリュー圧縮機を提供することである。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る軸受が採用した手段は、摺動部材が樹脂層からなり、この樹脂層が裏金に接合されてなる複層摺動部材から構成され、前記樹脂層を介して力を受ける軸受において、前記裏金に設けられた孔状空間に嵌着され、中空部が設けられた断熱部材と、前記樹脂層を貫通し、前記断熱部材の中空部に嵌装される測温用金属部材と、温度検出部が前記測温用金属部材内に位置され、この測温用金属部材の温度を検出する温度検出器とを備えてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る軸受が採用した手段は、請求項１に記載の軸受において、前記断熱部材は、筒状に形成されてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る軸受が採用した手段は、摺動部材が樹脂層からなり、この樹脂層が裏金に接合されてなる複層摺動部材から構成され、前記樹脂層を介して力を受ける軸受において、前記裏金に設けられた孔状空間と、前記樹脂層を貫通し、前記孔状空間に遊嵌される測温用金属部材と、温度検出部が前記測温用金属部材内に位置され、この測温用金属部材の温度を検出する温度検出器とを備えてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る軸受が採用した手段は、請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の軸受において、前記測温用金属部材の端面を、前記樹脂層の摺動面と面一にしたことを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係る軸受が採用した手段は、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の軸受において、前記測温用金属部材は、前記樹脂層の融点よりも低融点の金属から構成されてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項６に係る軸受が採用した手段は、前記請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の軸受と、裏金とこの裏金に接合された摺動用金属部材とからなる金属軸受と、軸受保持部材とから構成され、前記軸受保持部材にその中心を円心とする円上に複数の軸受嵌着凹所が等配されてなり、前記軸受嵌着凹所に前記軸受と前記金属軸受とを混在させるように嵌着したことを特徴とするものである。

本発明の請求項７に係る軸受が採用した手段は、請求項６に記載の軸受において、前記摺動用金属部材は、ホワイトメタルから形成されてなることを特徴とするものである。

本発明の請求項８に係るスクリュー圧縮機が採用した手段は、ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸の一方に円板状のスラスト部材が嵌着されると共に、前記スラスト部材を挟む位置に、このスラスト部材の摺動面に摺接して、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受持つスラスト軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記スラスト軸受は、請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするものである。

本発明の請求項９に係るスクリュー圧縮機が採用した手段は、ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸の一方に円板状のスラスト部材が嵌着されると共に、前記スラスト部材を挟む位置に、このスラスト部材の摺動面に摺接して、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受け持つティルティングパッドスラスト軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記ティルティングパッドスラスト軸受は、請求項６または７のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするものである。

本発明の請求項１０に係るスクリュー圧縮機が採用した手段は、ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸に摺接して、そのロータ軸から伝達されるラジアル力を受け持つラジアル軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記ラジアル軸受は、請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る軸受は、裏金に設けられた孔状空間に嵌着され、中空部が設けられた断熱部材と、前記樹脂層を貫通し、前記断熱部材の中空部に嵌装される測温用金属部材と、温度検出部が前記測温用金属部材内に位置され、この測温用金属部材の温度を検出する温度検出器とを備えた構成になっている。従って、本発明の請求項１に係る軸受によれば、測温用金属部材から裏金への熱の伝達が断熱部材で阻止されるため、温度検出器により軸受の温度を正確に検出することができる。

本発明の請求項２に係る軸受は、断熱部材が筒状に形成されている。従って、本発明の請求項２に係る軸受によれば、測温用金属部材の側面から裏金への熱の伝達が断熱部材で阻止されるため、温度検出器により軸受の温度を正確に検出することができる。

本発明の請求項３に係る軸受は、裏金に設けられた孔状空間と、前記樹脂層を貫通し、前記孔状空間に遊嵌される測温用金属部材と、温度検出部が前記測温用金属部材内に位置され、この測温用金属部材の温度を検出する温度検出器とを備えた構成になっている。
従って、本発明の請求項３に係る軸受によれば、測温用金属部材から裏金への熱の伝達が、孔状空間の内周面と測温用金属部材の外周面との間に形成される空気層で阻止されるため、温度検出器により軸受の温度を正確に検出することができる。
なることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る軸受は、測温用金属部材の端面と、樹脂層の摺動面とが面一になっている。従って、本発明の請求項４に係る軸受によれば、軸受の温度が直接測温用金属部材に伝わるので、軸受の温度をより正確に検出することができる。

本発明の請求項５に係る軸受では、測温用金属部材は樹脂層の融点よりも低融点の金属から構成されている。従って、本発明の請求項５に係る軸受によれば、温度の異常上昇時に樹脂層よりも早い時期に測温用金属部材が溶融するため、樹脂層に相対する面、つまりスラスト部材や軸に傷が発生するような虞がない。

本発明の請求項６に係る軸受では、前記請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の軸受と、裏金とこの裏金に接合された摺動用金属部材とからなる金属軸受と、軸受保持部材とから構成され、前記軸受保持部材にその中心を円心とする円上に複数の軸受嵌着凹所が等配されてなり、前記軸受嵌着凹所に前記軸受と前記金属軸受とを混在させるように嵌着されている。また、本発明の請求項７に係る軸受では、前記摺動用金属部材が、ホワイトメタルからなるものである。従って、温度検出器により温度伝導率が高い金属軸受の温度を検出することにより樹脂軸受の温度を簡単に想定することができるから、軸受の破損を防止することができる。そして、金属軸受の摺動用金属部材、例えばホワイトメタルは、樹脂軸受の樹脂層、例えばポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）よりも低融点であるため、温度上昇により金属軸受の強度が低下しても、樹脂軸受によりスラスト力が受け持たれるため、軸受が破損するようなことがない。

本発明の請求項８乃至１０に係るスクリュー圧縮機では、スラスト軸受またはラジアル軸受の温度を正確に測定することができる。従って、本発明の請求項８乃至１０に係るスクリュー圧縮機によれば、運転中の温度異常を確実に検知することができるから、軸受の異常温度に起因するスクリュー圧縮機の重大事故の発生を未然に防止することができる。

以下、本発明の形態１に係るスクリュー圧縮機、および軸受を、添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明のスクリュー圧縮機の軸受配設構成を示す主要部断面図であり、図２はラジアル軸受の斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。図４はティルティングパッドスラスト軸受をスラスト軸受側から見た図であり、図５はスラスト軸受の斜視図であり、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図である。

図に示す符号１は、本発明の軸受を備えたスクリュー圧縮機であって、この圧縮機１はケーシング２を備えている。このケーシング２内には、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータ３，４が収容されている。これら雌雄一対のスクリューロータ３，４のうち、一方のスクリューロータ３は図示しないモータにより回転され、他方のスクリューロータ４は前記一方のスクリューロータ３の回転に付随して回転されるように構成されている。
これら雌雄一対のスクリューロータ３，４それぞれのスクリューを中心とする両側のロータ軸３ａ，４ａは、前記ケーシング２の開口端にボルト締結されてなる軸受ケース５，６に形成されてなる軸受箱に嵌着された、後述する構成になるラジアル軸受７によって支持されている。また、これら雌雄一対のスクリューロータ３，４のスクリューを中心とする、図１における左側のロータ軸３ａ，４ａの前記ラジアル軸受７の外側に円板状のスラスト部材８がキーを介して嵌着されている。

前記ラジアル軸受７は、図２および図３に示すように、鋼鉄からなる外周側の裏金７ａと、この裏金７ａに接合されたＰＥＥＫからなる内周側の樹脂層７ｂとから構成されており、複層摺動部材を円筒状に成形したものである。このラジアル軸受７の裏金７ａと樹脂層７ｂとの間には、裏金７ａと樹脂層７ｂとを接合するための図示しない中間層（層厚は薄い）が形成されている。また、このラジアル軸受７には、樹脂層７ｂと中間層とを貫通する嵌合孔７ｃが穿設されている。そして、このラジアル軸受７の裏金７ａには、樹脂層７ｂ側に開口する有底孔状空間７ｆが設けられており、この有底孔状空間７ｆには、例えばアルミナや、耐熱性のあるフッ素樹脂、より具体的にはテフロン（登録商標）等から構成され、中空部を有する有底状の断熱部材７ｇが嵌着されている。このラジアル軸受７には、樹脂層７ｂを貫通し、この樹脂層７ｂの融点より低融点のホワイトメタルからなる測温用金属部材７ｄが嵌着されている。この測温用金属部材７ｄの一端側の端面は、図３に示すように、前記樹脂層の面と面一になっており、そして他端側が前記断熱部材７ｇの中空部に嵌装されている。

また、このラジアル軸受７の裏金７ａには、その外側から温度計挿通孔７ｅが穿設されており、この温度計挿通孔７ｅに、シースタイプの後述する温度検出器１３が挿通されている。そして、この温度検出器１３は、前記有底状の断熱部材７ｇの底部材に設けられた孔を貫通すると共に、この温度検出器１３の温度検出部（先端部）１３ａが前記測温用金属部材７ｄの先端面に穿設されてなる温度検出用孔１３ｂの内周部、および底部に接触している。このようにして温度検出器１３の温度検出部１３ａを測温用金属部材７ｄの内部に位置させ、測温用金属部材７ｄの温度を直接検出し得るように構成されている。ここで樹脂層７ｂの厚さは、例えば２〜５ｍｍとするのが好適である。なお、前記測温用金属部材７ｄの径は、樹脂層７ｂの厚さの１〜２．５倍とするのが好適である。また、温度検出器１３としては、例えば、シースタイプの熱電対素子、即ち、熱電対素子の素線をシース（カバー）で覆い、そのシース内を無機絶縁物等で圧力封入して、絶縁性、耐腐食性を高めたものが好適に用いられる。

さらに、前記スラスト部材８を挟む両側位置に、このスラスト部材８の面が摺接する、後述するスラスト軸受９，９′が配設されている。このスラスト部材８のラジアル軸受７側の面に摺接するスラスト軸受９，９′は、前記軸受ケース５の端面にボルト締結されてなる第１軸受抑え１０に固着されたティルティングパッドスラスト軸受１２に取付けられている。また、このスラスト部材８の反ラジアル軸受７側の面に摺接するスラスト軸受９は、前記軸受ケース５の端面に前記第１軸受抑え１０のフランジ部に重ねられてフランジ部がボルト締結されてなる第２軸受抑え１１に固着されたティルティングパッドスラスト軸受１２に取付けられている。前記ティルティングパッドスラスト軸受１２は、図４に示すように、円板状の軸受保持部材１２ａを備えている。この軸受保持部材１２ａの中心を円心とする円上の等配位置に、８個の扇型状の軸受嵌着凹所１２ｂが設けられており、これら軸受嵌着凹所１２ｂのそれぞれにスラスト軸受９，９′が一つ置きにティルト可能に嵌着されて取付けられている。そして、４個のスラスト軸受９に温度計挿通孔が設けられており、この温度計挿通孔にスラスト軸受９の温度を検出する温度検出器１３が挿通されている。

前記スラスト軸受９は、図５および図６に示すように、鋼鉄からなる裏金９ａと、この裏金９ａに接合されたＰＴＦＥからなる樹脂層９ｂとから構成されており、複層摺動部材を扇型形状に成形した構成になるものである。このスラスト軸受９の裏金９ａと樹脂層９ｂとの間には、これら裏金９ａと樹脂層９ｂとを接合するための図示しない中間層が形成されている。また、このスラスト軸受９には樹脂層９ｂと中間層とを貫通する嵌合孔９ｃが穿設されている。このスラスト軸受９の裏金９ａには、樹脂層９ｂ側に開口する有底孔状空間９ｆが設けられており、この有底孔状空間９ｆには、例えばアルミナや、耐熱性のあるフッ素樹脂、より具体的にはテフロン（登録商標）等から構成され、中空部を有する有底状の断熱部材９ｇが嵌着されている。このスラスト軸受９には、樹脂層９ｂを貫通し、この樹脂層９ｂの融点より低融点のホワイトメタルからなる測温用金属部材９ｄが嵌着されている。この測温用金属部材９ｄの一端側の端面は、図６に示すように、前記樹脂層の面と面一になっており、そして他端側が前記断熱部材９ｇの中空部に嵌装されている。

また、このスラスト軸受９の裏金９ａには、その外側端面から温度計挿通孔９ｅが穿設されており、この温度計挿通孔９ｅに、シースタイプの後述する温度検出器１３が挿通されている。そして、この温度検出器１３は、前記有底状の断熱部材９ｇの筒状部材に設けられた孔を貫通すると共に、この温度検出器１３の温度検出部（先端部）１３ａが前記測温用金属部材９ｄの側面に穿設されてなる温度検出用孔１３ｂの内周部、および底部に接触している。このようにして温度検出器１３の温度検出部１３ａを測温用金属部材９ｄの内部に位置させ、測温用金属部材９ｄの温度を直接検出し得るように構成されている。
ここで樹脂層９ｂの厚さは２〜５ｍｍとするのが好適である。また、前記測温用金属部材９ｄの径は、樹脂層９ｂの厚さの１〜２．５倍とするのが好適である。また、温度検出器１３としては、例えば、シースタイプの熱電対素子、即ち、熱電対素子の素線をシース（カバー）で覆い、そのシース内を無機絶縁物等で圧力封入して、絶縁性、耐腐食性を高めたものが好適に用いられる。

ところで、前記スラスト軸受９′は、鋼鉄からなる裏金と、ＰＴＦＥからなる樹脂層とから構成されてなる複層摺動部材を扇型形状に成形したものである。つまり、このスラスト軸受９′は、樹脂層に嵌合孔を設け、裏金に有底孔状空間を設け、これに断熱部材を嵌合すると共に、前記嵌合孔と断熱部材の中空部に、側面に温度検出用孔を有する測温用金属部材を嵌着する。そして、裏金に温度計挿通孔を設け、これに温度検出器を挿通すると、前記スラスト軸受９と同構成になるものである。

なお、この形態１においては、上記のとおり、ラジアル軸受７の樹脂層７ｂとスラスト軸受９の樹脂層９ｂは、何れもＰＴＦＥから構成されているが、例えば従来例１のようにポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＥ）から構成されていても良く、またポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＡＰ）等から構成されていても良いので、ＰＴＦＥからなる構成に限定されるものではない。

そして、温度検出器１３により検出されたロータ軸３ａ，４ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度検出値（但し、図１においてはロータ軸３ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９の温度だけが検出されるように記載されているが、実際にはロータ軸４ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９の温度も検出されるように構成されている。）は、軸受温度監視装置１４に送信され、ここにおいて予め設定された閾値温度と比較される。
次いで、ラジアル軸受７と、スラスト軸受９の検出温度のうち、何れかが閾値温度を越えたときに、警報器１５から警報が発せられるように構成されている。前記閾値温度は樹脂層７ｂ，９ｂを構成するＰＴＦＥの融点より所定の温度だけ低い温度、例えば１００℃に設定される。なお、前記測温用金属部材７ｄ，９ｄにホワイトメタルを用いたのは、上記のとおり、ホワイトメタルの融点がＰＴＦＥからなる樹脂層７ｂ，９ｂの融点よりも低く、温度の異常上昇時に樹脂層７ｂ，９ｂよりも早い時期に溶融し、ロータ軸３ａ，４ａの外周面やスラスト部材８の摺動面に傷が発生するような虞がないからである。

次に、本発明の形態１に係るスクリュー圧縮機１の動作について説明する。スクリュー圧縮機１の運転が開始されると、運転時間の経過につれてラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度が次第に上昇する。そして、油膜が切れない限り以降の運転においてラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度は、ある一定の温度に保持され続ける。これらラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度は、ホワイトメタルからなる測温用金属部材７ｄ，９ｄに伝達される。そして、これら測温用金属部材７ｄ，９ｄの温度が、ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度として温度検出器１３の温度検出部１３ａにより検出されると共に、それぞれの温度検出値が軸受温度監視装置１４に送信され続ける。軸受の温度を測定しながらのスクリュー圧縮機１の運転中に、何らかの原因により油膜が切れ、ラジアル軸受７の樹脂層７ａとロータ軸３ａ，３ｂが直接接触し、またはスラスト軸受９の樹脂層９ａとスラスト部材８とが直接接触すると、ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度が急上昇する。

前記ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度が軸受温度監視装置１４により、予め設定された閾値温度と比較され、ラジアル軸受７と、スラスト軸受９との検出温度のうち、何れかが閾値温度を越えたときに、軸受温度監視装置１４はラジアル軸受７またはスラト軸受９が異常高温になったと判定し、警報器１５に対して警報を発するように指令信号を送信する。従って、運転中のスクリュー圧縮機１のラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度異常を確実に検知することができるから、ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の異常温度に起因するスクリュー圧縮機１の重大事故の発生を未然に防止することができる。なお、ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度急上昇中において、樹脂層７ｂまたは９ｂよりも早い時期に測温用金属部材７ｄまたは９ｄが溶融するため、ロータ軸３ａ，４ａまたはスラスト部材８に傷が発生するような虞がない。

ところで、以上の形態１においては、上記のとおり、スクリューロータ３，４のロータ軸３ａ，４ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度を共に検出する場合を例として説明した。しかしながら、図１に示すように、スクリューロータ３のロータ軸３ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度だけを測定するようにしても良い。勿論、スクリューロータ４のロータ軸４ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度だけを測定するようにしても良い。

本発明の形態２に係るスクリュー圧縮機の軸受を、添付図面を参照しながら説明する。
図７はラジアル軸受の斜視図であり、図８は図７のＣ−Ｃ線断面図であり、図９は他の形態２に係るラジアル軸受の断面図であり、図１０はもう一つの他の形態２に係るラジアル軸受の断面図である。図１１はスラスト軸受の斜視図であり、図１２は図１１のＤ−Ｄ線断面図である。なお、本発明の形態２においては、スクリュー圧縮機および軸受の構成は上記形態１と同等で、断熱部材の形状が相違するだけであるから、その相違する点についての説明に止める。

本発明の形態２に係るスクリュー圧縮機のラジアル軸受７は、図７および図８に示すように構成されている。即ち、このラジアル軸受７には、樹脂層７ｂ側に開口する有底孔状空間７ｆが設けられており、この有底孔状空間７ｆには、例えばアルミナや、耐熱性のあるフッ素樹脂、より具体的にはテフロン（登録商標）等から構成され、筒状に形成された断熱部材７ｇが嵌着されている。また、このラジアル軸受７には、樹脂層７ｂを貫通し、この樹脂層７ｂの融点より低融点のホワイトメタルからなる測温用金属部材７ｄが嵌着されている。この測温用金属部材７ｄの一端側の端面は、前記樹脂層の面と面一になっており、そして他端側が前記断熱部材７ｇの中空部に嵌装されると共に、前記有底孔状空間７ｆの底部中央位置に突出する突部の上面に当接している。さらに、このラジアル軸受７の裏金７ａには、その外側から前記突部の上面に至る温度計挿通孔７ｅが穿設されており、この温度計挿通孔７ｅに、シースタイプの温度検出器１３が挿通されている。そして、この温度検出器１３の温度検出部（先端部）１３ａが前記測温用金属部材７ｄの先端面に穿設されてなる温度検出用孔１３ｂの内周部、および底部に接触している。このようにして温度検出器１３の温度検出部１３ａを測温用金属部材７ｄの内部に位置させ、測温用金属部材７ｄの温度を直接検出し得るように構成されている。

ところで、以上の形態２の場合には、上記のとおり、有底孔状空間７ｆに筒状に形成された断熱部材７ｇが嵌着されている。しかしながら、これに限らず、例えば図９に示すように、有底孔状空間７ｆに断熱部材７ｇを嵌着せず、そして有底孔状空間７ｆの底部中央位置に突部を設けない構成、つまり測温用金属部材７ｄの先端側が有底孔状空間７ｆに遊嵌されてなる構成にすることができる。また、図１０に示すように、有底孔状空間７ｆの底部中央位置に突部を設け、この突部の上面に測温用金属部材７ｄの端面を当接させる構成にすることもできる。なお、測温用金属部材７ｄの端面を有底孔状空間７ｆの底部中央位置に設けた突部に当接させる構成にすると、この測温用金属部材７ｄの他端面から裏金７ａに熱が逃げる。従って、上記形態１の場合よりも測温精度が若干劣ることになるが、測温用金属部材７ｄが確実に保持されるから、この測温用金属部材７ｄが裏金７ａ側に陥没するというような虞をなくすることができる。

また、スラスト軸受９には、図１１，１２に示すように、樹脂層９ｂ側に開口する有底孔状空間９ｆが設けられており、この有底孔状空間９ｆには、例えばアルミナや、耐熱性のあるフッ素樹脂、より具体的にはテフロン（登録商標）等から構成され、筒状に形成された断熱部材９ｇが嵌着されている。このスラスト軸受９には、樹脂層９ｂを貫通し、この樹脂層９ｂの融点より低融点のホワイトメタルからなる測温用金属部材９ｄが嵌着されている。この測温用金属部材９ｄの一端側の端面は、前記樹脂層の面と面一になっており、そして他端側が前記断熱部材９ｇの中空部に嵌装されると共に、前記有底孔状空間９ｆの底部中央位置に突出する突部の上面に当接している。また、このスラスト軸受９の裏金９ａには、その外側端面から有底孔状空間９ｆの内周面に至る温度計挿通孔９ｅが穿設されており、この温度計挿通孔９ｅに、シースタイプの温度検出器１３が挿通されている。
そして、この温度検出器１３の温度検出部（先端部）１３ａが前記測温用金属部材９ｄの外周面に穿設されてなる温度検出用孔１３ｂの内周部、および底部に接触している。
このようにして温度検出器１３の温度検出部１３ａを測温用金属部材９ｄの内部に位置させ、測温用金属部材９ｄの温度を直接検出し得るように構成されている。なお、スラスト軸受９の測温部付近の構成を、ラジアル軸受の断面図の図９、図１０に示すような構成にすることも可能である。

本発明の形態２によれば、上記のとおり、裏金７ａまたは９ａを介して測温用金属部材７ｄまたは９ｄの端面が有底孔状空間９ｆの底部中央位置に突出する突部の上面に当接していて、測温用金属部材７ｄまたは９ｄから熱が裏金７ａまたは９ａ側に逃げるので、本発明の上記形態１の場合よりも、測定感度や測定精度に関して劣っている。しかしながら、測温用金属部材７ｄまたは９ｄはホワイトメタル製であって、熱伝導率は樹脂層に比較して遥かに優れているから、十分実用に供することができる。

本発明の形態３に係るスクリュー圧縮機のティルティングパッドスラスト軸受を、添付図面を参照しながら説明する、図１３は、ティルティングパッドスラスト軸受をスラスト軸受側から見た図である。但し、ティルティングパッドスラスト軸受自体の構成は上記形態１と同等で、スラスト軸受の構成が相違するだけであるから、その相違する点についての説明に止める。

ティルティングパッドスラスト軸受１２の軸受保持部材１２ａの中心を中心とする円上の等配位置に８個の扇型状の軸受嵌着凹所１２ｂが設けられている。そして、これら軸受嵌着凹所１２ｂに、上記形態１に係るティルティングパッドスラスト軸受に用いたスラスト軸受（樹脂軸受）９′と、後述する構成になるスラスト軸受１９とが一つ置きに、ティルト可能に嵌着されて取付けられている。前記スラスト軸受１９は、摺動部材（摺動用金属部材）がホワイトメタルからなり、このホワイトメタル層が鋼鉄からなる裏金に接合されてなる金属軸受である。また、前記スラスト軸受１９の裏金には温度計挿通孔１９ｅが穿設されており、この温度計挿通孔１９ｅの温度検出器１３が挿通されている。勿論、温度検出器１３の温度検出部１３ａは温度計挿通孔１９ｅの底面に接触してなる構成になっている。

以下、本発明の形態３に係るティルティングパッドスラスト軸受１２の作用態様を説明する。即ち、このティルティングパッドスラスト軸受１２によれば、温度検出器１３により温度伝導率が高い金属軸受の温度を検出することによりスラスト軸受９′の温度を簡単に想定することができるから、ティルティングパッドスラスト軸受の破損を防止することができる。そして、スラスト軸受１９のホワイトメタル層はスラスト軸受９′のＰＥＥＫからなる樹脂層より低融点であるため、温度上昇によりスラスト軸受１９の強度、ひいてはスラスト軸受１９にてスラスト力を受け持つ効果が低下するが、スラスト軸受９′によりスラスト力が受け持たれるため、ティルティングパッドスラスト軸受１２が破損するような虞がない。

本発明の形態２，３における好適な樹脂層の厚さおよび測温用金属部材の径は、前述の形態１と同様である。また、本発明の形態２，３においても、温度検出器１３としては、前述の形態１と同様に、シースタイプの熱電対素子が好適に用いられる。以上の本発明の形態１乃至３では、測温用金属部材の端面が樹脂層の摺動面と面一になるように設定されていた。しかしながら、本発明は、このような形態に限られるものではない。例えば、測温用金属部材の端部が樹脂層中に埋没するように構成しても良い。即ち、摺動面に不要な段差を形成しないようにするため、摺動面と測温用金属部材の端部との間の段差部を、樹脂で埋めることになる。但し、測温用金属部材の端部を覆う樹脂層の厚みが厚くなると、樹脂層の熱伝導率の低さのため、測定温度に無視できない誤差が生じてしまうので、測温用金属部材の端部を覆う樹脂層の厚みはなるべく薄くする方が好ましい。

なお、以上では、測温用金属部材の断面形状が略矩形状のものを示したが、本発明はそれに限るものではない。例えば、図１４は本発明の形態４に係るラジアル軸受の断面図を示すものである。この形態４は、上記形態１と構成をほぼ同じくするものであるが、図３との比較において良く理解されるように、上記形態１では測温用金属部材７ｄの断面形状が略矩形であるのに対して、この形態４ではその測温用金属部材７ｄの断面形状が略凸形である。つまり、この形態４のように、樹脂層７ｂを貫通する嵌合孔７ｃの径より断熱部材７ｇの内径を大きく構成し、それぞれに測温用金属部材７ｄが嵌着されるよう、その測温用金属部材７ｄの断面形状を略凸形に構成しても良い。また逆に、樹脂層７ｂを貫通する嵌合孔７ｃの径より、断熱部材７ｇの内径を小さく構成し、断面形状が略凸形の測温用金属部材７ｄを、この図１４とは上下がさかさまの形で、嵌合孔７ｃと断熱部材７ｇに嵌着させても良い。

さらに、以上では、本発明の軸受のうち断熱部材を具備するものについては、裏金に断熱部材を嵌着させるための有底孔状空間を設けたものを示した。しかし、本発明はそれに限るものではない。例えば、図１５は本発明の形態５に係るラジアル軸受の断面図を示すものである。この形態５は、上記形態１と構成をほぼ同じくするものであるが、図３との比較において良く理解されるように、上記形態１では裏金７ａに断熱部材７ｇを嵌着させるための有底孔状空間が設けられているのに対して、この形態５では底のない孔状空間７ｆ′が設けられており、この孔状空間７ｆ′に、筒状に形成された断熱部材７ｇが嵌着されている。なお、この形態５では、上記形態４と同様に樹脂層７ｂを貫通する嵌合孔７ｃの径より断熱部材７ｇの内径を大きく構成し、その測温用金属部材７ｄの断面形状を略凸形に形成している。

以上では、本発明の軸受をスクリュー圧縮機に適用した例を場合として説明した。しかしながら、この軸受を、例えば水車発電機用軸受等の機器類に対しても適用することができる。また、本発明の軸受を、後述するような、吐出ガスから分離回収された油が潤滑油として供給される型式の油冷式スクリュー圧縮機に適用することもできる。

本発明のスクリュー圧縮機の軸受配設構成を示す主要部断面図である。本発明の形態１に係るラジアル軸受の斜視図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。本発明の形態１に係るティルティングパッドスラスト軸受をスラスト軸受側から見た図である。本発明の形態１に係るスラスト軸受の斜視図である。図５のＢ−Ｂ線断面図である。本発明の形態２に係るラジアル軸受の斜視図である。図７のＣ−Ｃ線断面図である。本発明の他の形態２に係るラジアル軸受の断面図である。本発明のもう一つの他の形態２に係るラジアル軸受の断面図である。本発明の形態２に係るスラスト軸受の斜視図である。図９のＤ−Ｄ線断面図である。本発明の形態３に係るティルティングパッドスラスト軸受をスラスト軸受側から見た図である。本発明の形態４に係るラジアル軸受の断面図である。本発明の形態５に係るラジアル軸受の断面図である。従来例に係るスラスト軸受異常検出装置の構成図である。

符号の説明

１…スクリュー圧縮機
２…ケーシング
３…スクリューロータ，３ａ…ロータ軸
４…スクリューロータ，４ａ…ロータ軸
５，６…軸受ケース
７…ラジアル軸受，７ａ…裏金，７ｂ…樹脂層，７ｃ…嵌合孔，７ｄ…測温用金属部材，７ｅ…温度計挿通孔，７ｆ…有底孔状空間，７ｆ′…孔状空間，７ｇ…断熱部材
８…スラスト部材
９…スラスト軸受，９ａ…裏金，９ｂ…樹脂層，９ｃ…嵌合孔，９ｄ…測温用金属部材，９ｅ…温度計挿通孔，９ｆ…有底孔状空間，９ｇ…断熱部材
９′…スラスト軸受
１０…第１軸受抑え，１１…第２軸受抑え，１２…ティルティングパッドスラスト軸受，１２ａ…軸受保持部材、１２ｂ…軸受嵌着凹所，１３…温度検出器，１３ａ…温度検出部，１３ｂ…温度検出用孔，１４…軸受温度監視装置，１５…警報器，１９…スラスト軸受，１９ｅ…温度計挿通孔

Claims

摺動部材が樹脂層からなり、この樹脂層が裏金に接合されてなる複層摺動部材から構成され、前記樹脂層を介して力を受ける軸受において、前記裏金に設けられた孔状空間に嵌着され、中空部が設けられた断熱部材と、前記樹脂層を貫通し、前記断熱部材の中空部に嵌装される測温用金属部材と、温度検出部が前記測温用金属部材内に位置され、この測温用金属部材の温度を検出する温度検出器とを備えてなることを特徴とする軸受。
前記断熱部材は、筒状に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の軸受。
摺動部材が樹脂層からなり、この樹脂層が裏金に接合されてなる複層摺動部材から構成され、前記樹脂層を介して力を受ける軸受において、前記裏金に設けられた孔状空間と、前記樹脂層を貫通し、前記孔状空間に遊嵌される測温用金属部材と、温度検出部が前記測温用金属部材内に位置され、この測温用金属部材の温度を検出する温度検出器とを備えてなることを特徴とする軸受。
前記測温用金属部材の端面を、前記樹脂層の摺動面と面一にしたことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一つの項に記載の軸受。
前記測温用金属部材は、前記樹脂層の融点よりも低融点の金属から構成されてなることを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の軸受。
前記請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の軸受と、裏金とこの裏金に接合された摺動用金属部材とからなる金属軸受と、軸受保持部材とから構成され、前記軸受保持部材にその中心を円心とする円上に複数の軸受嵌着凹所が等配されてなり、前記軸受嵌着凹所に前記軸受と前記金属軸受とを混在させるように嵌着したことを特徴とする軸受。
前記摺動用金属部材は、ホワイトメタルから形成されてなることを特徴とする請求項６に記載の軸受。
ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸の一方に円板状のスラスト部材が嵌着されると共に、前記スラスト部材を挟む位置に、このスラスト部材の摺動面に摺接して、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受持つスラスト軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記スラスト軸受は、請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするスクリュー圧縮機。
ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸の一方に円板状のスラスト部材が嵌着されると共に、前記スラスト部材を挟む位置に、このスラスト部材の摺動面に摺接して、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受け持つティルティングパッドスラスト軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記ティルティングパッドスラスト軸受は、請求項６または７のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするスクリュー圧縮機。
ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸に摺接して、そのロータ軸から伝達されるラジアル力を受け持つラジアル軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記ラジアル軸受は、請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするスクリュー圧縮機。