JP2008121479A - Hermetic screw compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空調機または冷凍機に使用される密閉形スクリュー圧縮機に関する。 The present invention relates to a hermetic screw compressor used for an air conditioner or a refrigerator.
密閉形スクリュー圧縮機は、スクリューロータとスクリューロータを支持する低圧側軸受と高圧側軸受、スクリューロータを駆動する電動機及びこれらを収納するケーシングで構成される。電動機は、低圧側と高圧側のいずれにも配置可能であるが、低圧側に配置すると低温、低圧の冷媒ガスで発熱した電動機を冷却できるため、低圧側に配置されるケースが多い。 The hermetic screw compressor includes a screw rotor, a low-pressure side bearing that supports the screw rotor, a high-pressure side bearing, an electric motor that drives the screw rotor, and a casing that houses them. The electric motor can be arranged on either the low pressure side or the high pressure side, but if arranged on the low pressure side, the electric motor that generates heat with the low-temperature and low-pressure refrigerant gas can be cooled, and thus the electric motor is often arranged on the low pressure side.
また、軸受を潤滑するために油を供給する必要があり、スクリュー圧縮機では低圧側と高圧側の差圧を利用して油を供給するのが一般的である。差圧給油においては、吐出ガス雰囲気にある高温、高圧の油がスクリューロータを支持する軸受に供給されるので、前記軸受のうち、低圧側の軸受を潤滑した油は低圧側に配置された電動機の方へ流出するため、電動機の絶縁材が油で過熱されて劣化する。更に、その流出した高温の油は低温、低圧の冷媒ガスと混合し、スクリューロータの歯溝部へと吸い込まれるため、低温の冷媒ガスが油で過熱されて圧縮機能力が低下するといった問題があった。 Further, it is necessary to supply oil in order to lubricate the bearing, and in a screw compressor, it is common to supply oil using a differential pressure between the low pressure side and the high pressure side. In the differential pressure lubrication, high temperature and high pressure oil in the discharge gas atmosphere is supplied to the bearing that supports the screw rotor, so that the oil that lubricated the low pressure side bearing among the bearings is an electric motor arranged on the low pressure side. Since the oil flows out, the insulating material of the motor is overheated with oil and deteriorates. Furthermore, since the high-temperature oil that has flowed out is mixed with low-temperature and low-pressure refrigerant gas and sucked into the tooth groove portion of the screw rotor, the low-temperature refrigerant gas is overheated with oil and the compression function is reduced. It was.
このため、低圧側軸受から低圧側(モータ側)への油流出を防止する目的で、電動機と低圧側軸受の間に非接触シール構造を採用したものが、特許文献1に記載されている。
For this reason,
上記特許文献のものでは、非接触形シール構造を採用しているが、非接触形シールは、流体の粘性摩擦抵抗及び曲がり抵抗のみによって密閉を行うものであるため、密閉性に劣り、油流出を防止するには十分な効果が期待できないことがわかった。 In the above-mentioned patent document, a non-contact type seal structure is adopted, but the non-contact type seal is sealed only by the viscous frictional resistance and bending resistance of the fluid, so that the sealing performance is inferior and the oil spills. It was found that a sufficient effect cannot be expected to prevent this.
また、前記の油流出を低減するため接触形のシール手段を採用することを検討したが、圧縮機運転時間の経過と共にシール部或いは相手側軸部が摩耗するためそれらのメンテナンスが必要となり、接触形シールを採用することを困難にしていた。 In order to reduce the oil spill, the use of contact-type sealing means was considered. However, as the compressor operation time elapses, the seal part or the counterpart shaft part wears, so that maintenance is necessary. It was difficult to adopt a shape seal.
本発明の目的は、低圧側軸受に供給された高温の油の低圧側(モータ側)への流出を十分に防止することができ、しかもメンテナンスも容易な密閉形スクリュー圧縮機を得ることにある。 An object of the present invention is to obtain a hermetic screw compressor that can sufficiently prevent the high temperature oil supplied to the low pressure side bearing from flowing out to the low pressure side (motor side) and is easy to maintain. .
上記目的を達成するための本発明の第1の特徴は、歯形部、低圧側軸部及び高圧側軸部を有するスクリューロータと、このスクリューロータの低圧側軸部と接続された電動機と、前記低圧側軸部を支持する低圧側軸受と、前記高圧側軸部を支持すると高圧側軸受と、これらを密閉収納するケーシングとを備えた密閉形スクリュー圧縮機において、前記低圧側軸部の低圧側軸受と前記電動機との間の軸部をシールする接触形シール装置を配置し、この接触形シール装置は前記ケーシングに対して着脱可能なカバに内蔵され、このカバを介して前記ケーシングに取り付けられていることにある。 In order to achieve the above object, the first feature of the present invention is that a screw rotor having a tooth profile portion, a low pressure side shaft portion and a high pressure side shaft portion, an electric motor connected to the low pressure side shaft portion of the screw rotor, In a hermetic screw compressor comprising a low-pressure side bearing that supports a low-pressure side shaft portion, a high-pressure side bearing that supports the high-pressure side shaft portion, and a casing that hermetically houses them, the low-pressure side of the low-pressure side shaft portion A contact-type sealing device that seals the shaft portion between the bearing and the electric motor is disposed. The contact-type sealing device is built in a cover that can be attached to and detached from the casing, and is attached to the casing via the cover. There is in being.
ここで、前記低圧側軸部の前記接触形シール装置と摺動する部分に、低圧側軸部より硬度の高いスリーブを嵌め込んだ構成とすると尚良い。 Here, it is more preferable that a sleeve having a hardness higher than that of the low-pressure side shaft portion is fitted into a portion of the low-pressure side shaft portion that slides with the contact-type sealing device.
なお、前記スクリューロータは互いに噛み合う少なくとも一対の雄ロータ及び雌ロータを備えたものとすることができる。或いは、前記スクリューロータは互いに噛み合うスクリューロータとゲートロータにより構成されているものとすることもできる。 The screw rotor may include at least a pair of a male rotor and a female rotor that mesh with each other. Alternatively, the screw rotor may be composed of a screw rotor and a gate rotor that mesh with each other.
本発明の第2の特徴は、スクリュー状の歯形部とこれと一体に構成されたロータ軸を有するスクリューロータと、前記ロータ軸と接続され前記スクリューロータを回転駆動する電動機と、前記ロータ軸の吸込側を支持する低圧側軸受と、前記ロータ軸の吐出側を支持する高圧側軸受と、これらを収納するケーシングとを備えた密閉形スクリュー圧縮機において、前記低圧側軸受と前記電動機との間のロータ軸をシールするように設けられた接触形シール装置と、前記低圧側軸受を前記ケーシングに対して軸方向に保持するための軸受押えとを備え、前記接触形シール装置は前記軸受押えに内蔵される構成とし、この軸受押えを介して前記ケーシングに取り付けられていることにある。 The second feature of the present invention is that a screw rotor having a screw-shaped tooth profile and a rotor shaft integrally formed therewith, an electric motor connected to the rotor shaft and rotationally driving the screw rotor, and the rotor shaft In a hermetic screw compressor including a low-pressure side bearing that supports a suction side, a high-pressure side bearing that supports a discharge side of the rotor shaft, and a casing that houses these, a space between the low-pressure side bearing and the motor A contact-type sealing device provided to seal the rotor shaft of the motor, and a bearing retainer for holding the low-pressure side bearing in the axial direction with respect to the casing. The contact-type sealing device is provided on the bearing retainer. It has a built-in configuration and is attached to the casing via the bearing retainer.
ここで、前記ロータ軸の前記接触形シール装置と摺動する部分に、ロータ軸より硬度の高いスリーブを嵌め込んだ構成にすると尚良い。 Here, it is more preferable that a sleeve having a higher hardness than the rotor shaft is fitted into a portion of the rotor shaft that slides with the contact-type sealing device.
本発明の第3の特徴は、雄ロータと、この雄ロータに噛合う雌ロータと、前記雄ロータの低圧側軸部と接続された電動機と、前記各ロータの低圧側軸部をそれぞれ支持する低圧側軸受と、前記各ロータの高圧側軸部をそれぞれ支持する高圧側軸受と、これらを収納するケーシングとを備えた密閉形スクリュー圧縮機において、前記雄ロータの低圧側軸部の低圧側軸受と前記電動機との間の軸部をシールする接触形シール装置を配置し、この接触形シール装置は前記ケーシングに対して軸方向に着脱可能なカバに内蔵され、このカバを介して前記ケーシングに取り付けられ、更に前記低圧側軸部の前記接触形シール装置と摺動する部分に、低圧側軸部より硬度の高いスリーブを嵌め込んだ構成としたことにある。 According to a third aspect of the present invention, a male rotor, a female rotor meshing with the male rotor, an electric motor connected to the low-pressure side shaft portion of the male rotor, and the low-pressure side shaft portion of each rotor are supported. In a hermetic screw compressor including a low-pressure side bearing, a high-pressure side bearing that supports a high-pressure side shaft portion of each of the rotors, and a casing that houses them, the low-pressure side bearing of the low-pressure side shaft portion of the male rotor A contact-type sealing device that seals the shaft between the motor and the electric motor is disposed, and the contact-type sealing device is built in a cover that can be attached to and detached from the casing in the axial direction, and is attached to the casing via the cover. Further, a sleeve having a higher hardness than that of the low-pressure side shaft portion is fitted into a portion of the low-pressure side shaft portion that slides with the contact-type sealing device.
ここで、前記低圧側軸部及び高圧側軸部はそれぞれのロータに一体構成とされ、更に前記雄ロータの低圧側軸部は前記電動機に直結されて駆動されるようにすることができる。 Here, the low-pressure side shaft portion and the high-pressure side shaft portion may be integrated with each rotor, and the low-pressure side shaft portion of the male rotor may be directly connected to the motor and driven.
前記接触形シール装置はオイルシール或いはメカニカルシールで構成すると良い。 The contact-type sealing device may be composed of an oil seal or a mechanical seal.
本発明によれば、低圧側軸部の低圧側軸受と電動機との間の軸部をシールする接触形シール装置を配置し、この接触形シール装置はケーシングに対して着脱可能なカバに内蔵され、このカバを介して前記ケーシングに取り付ける構成としているので、高温、高圧の油が低圧側に流出することを防止し、且つメンテナンス性にも優れた高性能かつ高信頼性の密閉形スクリュー圧縮機を得ることができる。 According to the present invention, the contact-type sealing device that seals the shaft portion between the low-pressure side bearing of the low-pressure side shaft portion and the electric motor is disposed, and this contact-type sealing device is built in the cover that can be attached to and detached from the casing. Since it is configured to be attached to the casing via the cover, a high-performance and highly reliable hermetic screw compressor that prevents high-temperature and high-pressure oil from flowing out to the low-pressure side and has excellent maintainability. Can be obtained.
低圧側軸受から低圧側(モータ側)への油流出を防止するために、電動機と低圧側軸受の間に接触形シール装置を採用すると、密閉性は大幅に向上できるが、圧縮機運転時間の経過と共にシール部或いは相手側軸部が摩耗するため、メンテナンスをする必要がある。本発明では、スクリュー圧縮機内部に接触形シール装置を配置すると共に、その着脱を容易にしてメンテナンス性に優れた高性能且つ高信頼性の密閉形スクリュー圧縮機を得るようにしたものである。
以下、本発明の実施例を、図面に基づき説明する。
In order to prevent oil leakage from the low-pressure side bearing to the low-pressure side (motor side), if a contact-type seal device is used between the motor and the low-pressure side bearing, the sealing performance can be greatly improved. Since the seal portion or the counterpart shaft portion wears over time, maintenance is required. According to the present invention, a contact-type sealing device is arranged inside a screw compressor, and a high-performance and highly reliable hermetic screw compressor having easy maintenance and easy maintenance is obtained.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施例を示す密閉形スクリュー圧縮機の断面構造図である。以下の説明では、密閉形ツインスクリュー圧縮機に本発明を実施した場合の例について説明するが、本発明は必ずしもツインスクリュー式に限定されるものではなく、互いに噛み合うスクリューロータとゲートロータにより構成さているようなたシングルスクリュー式にも同様に適用できるものである。 FIG. 1 is a sectional view of a hermetic screw compressor according to an embodiment of the present invention. In the following description, an example in which the present invention is implemented in a hermetic twin screw compressor will be described. The present invention can be similarly applied to a single screw type.
密閉形スクリュー圧縮機は、互いに密封関係に接続されたモータケーシング1、主ケーシング2及び吐出ケーシング3を有している。モータケーシング1には圧縮機構部を駆動させるための駆動用モータ4が収納されている。主ケーシング2には、円筒状ボア5、6及び冷媒ガスを円筒状ボア5、6に導入する吸入ポート7、8が形成されている。円筒状ボア5、6には、ころ軸受9、10、11、12、13及び玉軸受14、15で回転可能に支持された雄ロータ16及び雌ロータ17が互いに噛み合わされて収納され、雄ロータ16の軸は低圧側で駆動用モータ4に直結されている。また、この主ケーシング2には、油分離器18と潤滑油を溜める油溜め19が一体に形成されている。
The hermetic screw compressor includes a
ころ軸受11、13及び玉軸受14、15を収納する吐出ケーシング3には、主ケーシング2と一体で構成される油分離器18に連通する冷媒ガスの吐出通路(図示せず)が形成され、吐出ケーシング3はボルト等の手段により主ケーシング2に固定されている。また、吐出ケーシング3の一端には、ころ軸受11、13及び玉軸受14、15を収納する軸受室20、21を閉止する遮蔽板22が取り付けられている。
The discharge casing 3 that houses the
主ケーシング2及び吐出ケーシング3内には給油通路が形成されており、主ケーシング2に構成される油溜め19と各軸受部を連通するように構成されている。
An oil supply passage is formed in the
次に、冷媒ガス及び油の流れを説明する。
モータケーシング1に設けられた吸入口29から吸入された低温、低圧の冷媒ガスは、ストレーナ30で異物が捕集された後、駆動用モータ4とモータケーシング1の間に設けられたガス通路、及びステータ4aとモータロータ4b間のエアギャップを通過し、駆動用モータ4を冷却する。冷却後の冷媒ガスは、主ケーシング2に形成された吸入ポート7、8から雄、雌のスクリューロータの噛み合い歯面と主ケーシング2により形成される圧縮室に吸入される。その後、駆動用モータ4に連結する雄ロータ16の回転と共に雄、雌のスクリューロータの噛み合い歯面と、主ケーシング2により形成される圧縮室に密閉され、圧縮室の縮小により徐々に圧縮され、高温、高圧の冷媒ガスとなって、吐出ケーシング3に構成される吐出通路(図示せず)を通り、主ケーシング2と一体で構成された油分離器18内へ吐出される。圧縮時に雄、雌のスクリューロータに作用する圧縮反力の内、ラジアル荷重をころ軸受9、10、11、12、13により支持し、スラスト荷重を玉軸受14、15により支持する。これらの軸受の潤滑及び冷却用の油は、主ケーシング2内の高圧部に設けた油溜め19から、各軸受部に連通する油通路を通り、差圧により給油され、圧縮冷媒ガスと共に油分離器18内へ吐出される。圧縮冷媒ガスに含まれる油は、油分離器18により分離され、主ケーシング2と一体に構成した油溜め19に溜められる。油分離後、圧縮冷媒ガスは、主ケーシング2に設けられた吐出口より吐出される。
Next, the flow of refrigerant gas and oil will be described.
The low-temperature and low-pressure refrigerant gas sucked from the
図2は図1に示す低圧側軸受9、10、12付近の部分拡大図である。高圧部に設けた油溜め19から給油された油は、油通路23aを通り高圧側に配置したころ軸受11、13及び玉軸受14、15を潤滑する。一方、油通路23bを通過した油は、その一部が低圧側に配置し雌ロータ17を支持するころ軸受12に供給され、残りの油は油通路23c、23dを通過して、低圧側に配置し雄ロータ16を支持するころ軸受9、10を潤滑する。
FIG. 2 is a partially enlarged view of the vicinity of the low-
従来、軸受を潤滑した後の油は低圧側に配置された駆動用モータ4の方へ排出されていたが、油は高圧部に設けた油溜め19から差圧を利用して給油するので、高温、高圧の状態にあり、そのため高温、高圧の油が駆動用モータ4の絶縁材を過熱し劣化させ、更に吸入口から吸入された低温、低圧の冷媒ガスがこの油で過熱されることでその体積が膨張し、冷媒循環量が減少するため、圧縮機能力が低下する。
Conventionally, the oil after lubricating the bearing has been discharged toward the
本実施例では、低圧側のころ軸受9、10と駆動用モータ4の間に接触形シール24を配置した。ここでは、接触形シール24としてオイルシールを採用している。また、この接触形シール24は軸受カバ25に内蔵され、軸受カバ25を主ケーシング2に取り付ける構造としている。これらにより、高温、高圧の油が低圧側に流出することを防止でき、駆動用モータ4の絶縁材や低温、低圧の冷媒ガスが油で過熱されることも無くなり、高い性能と信頼性を得ることが可能となる。なお、潤滑後の油は、油通路23eを通り、圧縮室へ流入される構成としている。また、着脱可能な軸受カバ25に接触形シール24を内蔵する構成にしているので、圧縮機運転時間の経過と共に接触形シール24のシール部が摩耗しても、軸受カバ25を取り外すことで接触形シール24を容易にメンテナンスすることができる。
In this embodiment, the
図3は実施例2を示す図で、図2に相当する図である。
本実施例では、雄ロータ16の低圧側の軸部27にスリーブ26を嵌め込んだ構造としている。接触形シール24にオイルシールを採用した場合、シール部の材質にはゴムやプラスチック、相手側軸の材質には鋼や鋳鉄を採用するので、圧縮機運転時間の経過と共にシール部が摩耗するのが普通である。ところが、シール部に鉄粉等の異物を噛みこんだ場合、相手側軸が摩耗することもあり、その場合、メンテナンス時に雄ロータ16を交換する必要があり、メンテナンス費用が高くなる。本実施例は、低圧側軸部27にスリーブ26を嵌め込み、更にこのスリーブ26の硬度を低圧側軸部27より高くしているので、スリーブ26が摩耗しにくく、仮にスリーブ26が摩耗したとしても、スリーブ26を交換するだけで良いので、メンテナンス性が向上し、メンテナンス費用を安価にできる。
FIG. 3 is a diagram illustrating the second embodiment and corresponds to FIG.
In this embodiment, the
図4は実施例3を示す図で、図2に相当する図である。
本実施例は、接触形シールをメカニカルシール28で構成したものである。メカニカルシール28はオイルシールに比べてその構造は複雑であるが、より高い密閉性を得ることができ、高温、高圧の油が低圧側に流出する可能性を極めて低くできるので、より高性能且つ高信頼性の密閉形スクリュー圧縮機を得ることができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating the third embodiment and corresponds to FIG.
In this embodiment, the contact type seal is constituted by a
1…モータケーシング、2…主ケーシング、3…吐出ケーシング、4…駆動用モータ、4a…ステータ、4b…モータロータ、5、6…円筒状ボア、7、8…吸入ポート、9、10、11、12、13…ころ軸受、14、15…玉軸受、16…雄ロータ、17…雌ロータ、18…油分離器、19…油溜め、20、21…軸受室、22…遮蔽板、23a、23b、23c、23d、23e…油通路、24…接触形シール、25…軸受カバ、26…スリーブ、27…低圧側軸部、28…メカニカルシール、29…吸入口、30…ストレーナ。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記低圧側軸部の低圧側軸受と前記電動機との間の軸部をシールする接触形シール装置を配置し、この接触形シール装置は前記ケーシングに対して着脱可能なカバに内蔵され、このカバを介して前記ケーシングに取り付けられていることを特徴とする密閉形スクリュー圧縮機。 A screw rotor having a tooth profile portion, a low pressure side shaft portion, and a high pressure side shaft portion, an electric motor connected to the low pressure side shaft portion of the screw rotor, a low pressure side bearing supporting the low pressure side shaft portion, and the high pressure side shaft In a hermetic screw compressor provided with a high-pressure side bearing and a casing for hermetically storing them when supporting the part,
A contact-type seal device that seals a shaft portion between the low-pressure side bearing of the low-pressure side shaft portion and the electric motor is disposed, and the contact-type seal device is built in a cover that can be attached to and detached from the casing. A hermetic screw compressor, which is attached to the casing via a screw.
前記低圧側軸受と前記電動機との間のロータ軸をシールするように設けられた接触形シール装置と、
前記低圧側軸受を前記ケーシングに対して軸方向に保持するための軸受押えとを備え、
前記接触形シール装置は前記軸受押えに内蔵される構成とし、この軸受押えを介して前記ケーシングに取り付けられていることを特徴とする密閉形スクリュー圧縮機。 A screw rotor having a screw-like tooth profile portion and a rotor shaft integrally formed therewith, an electric motor connected to the rotor shaft to rotationally drive the screw rotor, and a low-pressure side bearing supporting the suction side of the rotor shaft; In a hermetic screw compressor comprising a high-pressure side bearing that supports the discharge side of the rotor shaft, and a casing that stores these bearings,
A contact-type sealing device provided to seal a rotor shaft between the low-pressure side bearing and the electric motor;
A bearing retainer for holding the low-pressure side bearing in the axial direction with respect to the casing;
The contact-type sealing device is configured to be incorporated in the bearing retainer, and is attached to the casing via the bearing retainer.
前記雄ロータの低圧側軸部の低圧側軸受と前記電動機との間の軸部をシールする接触形シール装置を配置し、この接触形シール装置は前記ケーシングに対して軸方向に着脱可能なカバに内蔵され、このカバを介して前記ケーシングに取り付けられ、更に前記低圧側軸部の前記接触形シール装置と摺動する部分に、低圧側軸部より硬度の高いスリーブを嵌め込んだ構成としたことを特徴とする密閉形スクリュー圧縮機。 A male rotor, a female rotor meshing with the male rotor, an electric motor connected to the low pressure side shaft portion of the male rotor, a low pressure side bearing supporting the low pressure side shaft portion of each rotor, and In a hermetic screw compressor including a high-pressure side bearing that supports each of the high-pressure side shaft portions, and a casing that stores them.
A contact-type sealing device that seals the shaft portion between the low-pressure side bearing of the low-pressure side shaft portion of the male rotor and the electric motor is disposed, and this contact-type sealing device is a cover that can be attached to and detached from the casing in the axial direction. The sleeve is attached to the casing via the cover, and a sleeve having a higher hardness than the low-pressure side shaft portion is fitted into a portion that slides with the contact-type sealing device of the low-pressure side shaft portion. A hermetic screw compressor characterized by that.
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