JP2008232005A

JP2008232005A - スクリュ圧縮機

Info

Publication number: JP2008232005A
Application number: JP2007072172A
Authority: JP
Inventors: Noboru Tsuboi; 昇壷井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】毒性のある気体を漏出させないスクリュ圧縮機を提供する。
【解決手段】ロータ室４内にそれぞれ水平な軸周りに回転可能に収容され、雌雄咬合して回転することで気体を圧縮する一対のスクリュロータ２，３と、ロータ室４のスクリュロータ２，３の吸込側に隣接するモータ室７に収容されたモータ回転子５およびモータ固定子６とを有し、スクリュロータ２，３のいずれか一方の軸９がモータ室７内に延伸してモータ回転子５によって回転駆動されるスクリュ圧縮機１に、モータ室７内に延伸する軸９に、ロータ室４とモータ室７とを隔離するメカニカルシール１７を設け、モータ室内７に延伸する軸９の少なくとも一部を浸漬するように、モータ室７内に冷却油２１を充填する。
【選択図】図１

Description

本発明はスクリュ圧縮機に関する。

ロータ室に収容した雌雄咬合するスクリュロータで気体を圧縮するスクリュ圧縮機において、アンモニアなどの毒性のある気体を圧縮する場合、スクリュロータの駆動軸の貫通部を通してロータ室から毒性のある気体が漏出しないように軸封する必要がある。

特許文献１には、ロータ室から突出するロータ軸と、ロータ室の貫通口との間を封止するメカニカルシールを設け、メカニカルシールのロータ室側に油を充填して、アンモニアがロータ軸の貫通口から外部に漏出しないように封止する圧縮機が開示されている。

しかしながら、特許文献１の圧縮機では、メカニカルシールのロータ室外側を冷却できないために、回転環と固定環との摺動面の温度が上昇し、面荒れが生じて軸封能力が低下する結果、アンモニアが漏出する畏れがあった。また、メカニカルシールのロータ室内側の圧力が陰圧になると、メカニカルシールから外気を吸い込み、摺動面の高温の油と反応して炭化物を生成し、摺動面に隙間を形成してアンモニアを漏出させる畏れがあった。

そこで、特許文献２には、メカニカルシールを用いずにアンモニアを封止するために、モータの上部にスクリュロータを配し、モータ室内に油を満たした縦軸の油冷式スクリュ圧縮機が開示されている。この構成では、吐出側に設けた油分離器で油をアンモニアから分離回収してスクリュ圧縮機に再供給する必要があるが、アンモニアと相溶性のない油は、油分離器で十分に分離できず、蒸発器などに油が滞留し、モータ室内の油が減少して、モータの巻線がアンモニアによって腐蝕される畏れがあった。
特許第３４９９１７８号公報特開２００６−１１８４１７号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、毒性のある気体を漏出させないスクリュ圧縮機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明によるスクリュ圧縮機は、ロータ室内にそれぞれ水平な軸周りに回転可能に収容され、雌雄咬合して回転することで気体を圧縮する一対のスクリュロータと、前記ロータ室に、前記スクリュロータの吸込側に隣接するモータ室に収容されたモータ回転子およびモータ固定子とを有し、前記スクリュロータのいずれか一方の軸が前記モータ室内に延伸して前記モータ回転子によって回転駆動され、前記モータ室内に延伸する軸に、前記ロータ室と前記モータ室とを隔離するメカニカルシールが設けられ、前記モータ室内に延伸する軸の少なくとも一部を浸漬するように、前記モータ室内に冷却油を充填したものとする。

この構成によれば、モータ室側のスクリュロータの軸とメカニカルシールとの間の隙間に冷却油が浸入し、メカニカルシールの冷却、潤滑および軸封の機能を果たす。これにより、メカニカルシールのトラブルを防止して圧縮する気体がモータ室側に漏出しないようにできる。

また、本発明のスクリュ圧縮機において、前記冷却油を、アンモニアを溶解しない油にすれば、毒性の強い冷媒であるアンモニアを漏出させずに圧縮でき、万一、モータ室内にアンモニアが漏出しても、モータの巻線が腐蝕しない。

また、本発明のスクリュ圧縮機に、前記冷却油を前記モータ室の外部に導出し、冷却してから前記モータ室に環流させる冷却流路を設ければ、メカニカルシールの摺動面の温度を低く保ち、メカニカルシールのトラブルを確実に防止できる。

また、本発明のスクリュ圧縮機に、前記メカニカルシールの前記ロータ室側に軸封油を供給するための給油路を設ければ、メカニカルシールをモータ室側からも冷却でき、軸封がより確実になる。

本発明によれば、モータ室に充填した冷却油により、スクリュロータを軸封するメカニカルシールをモータ室側から冷却し、メカニカルシールの油切れ、加熱、炭化物の生成などによりシール不良が生じるトラブルを防止できる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態のスクリュ圧縮機１の構成を示す。スクリュ圧縮機１は、雌雄一対のスクリュロータ（オスロータ２およびメスロータ３）を収容するロータ室４と、モータ回転子５およびモータ固定子６を収容するモータ室７とを形成するハウジング８を有する。

スクリュロータ２，３は、互いに咬合し、それぞれ水平な軸９，１０を有し、軸９，１０が、ロータ室４の両側で、それぞれ、軸受１１，１２および軸受１３，１４で支持されている。オスロータ２の軸９は、モータ室７の内部にまで延伸し、モータ回転子５の軸と一体になっている。

オスロータ２は、モータ回転子５の回転によって回転させられ、咬合するメスロータ３を回転させる。スクリュロータ２，３は、このように回転することでモータ室７側に設けた吸込流路１５からロータ室４内にアンモニアを吸い込んで圧縮し、モータ室７と反対側に設けた吐出流路１６から吐出する。

また、オスロータ２の軸９には、ロータ室４とモータ室７とを連通する開口部を封止してロータ室４とモータ室７とを隔離するメカニカルシール１７が設けられている。メカニカルシール１７は、軸９に気密に嵌装されて軸９と共に回転する回転環１８と、回転環１８に摺接し、ハウジング８に気密に固定されたシールキャップ１９に気密に保持された固定環２０とを有する。

モータ室７の内部には、アンモニアガスを溶解しない冷却油２１が、軸９の下部を浸漬するように封入されている。また、シールキャップ１９には、ハウジング８と軸９との隙間によりロータ室４と連通するメカニカルシール１７の外周の空間に軸封油を供給する給油流路２２が形成されている。

給油流路２２からメカニカルシール１７の固定環２０の上部に供給される軸封油は、固定環２０および回転環１８を冷却するとともに、固定環２０と回転環１８との摺動面の隙間を封止し、さらに、摺動面の潤滑油となって固定環２０および回転環１８の摩耗を防止する。

また、図２に詳細に示すように、本実施形態のスクリュ圧縮機１では、モータ室７に充填した冷却油２１が、固定環２０と軸９との隙間から回転環１８と軸９との隙間に浸入する。こうしてメカニカルシール１７の内側（モータ室７側）の空間に浸入した冷却油２１は、固定環２０と回転環１８との摺動により発生する熱を吸収するとともに、固定環２０と回転環１８との摺動面の隙間を封止し、さらに、摺動面の潤滑油となって固定環２０および回転環１８の摩耗を防止する。

つまり、メカニカルシール１７は、ロータ室４側（外周側）およびモータ室７側（内周側）の両方から冷却および潤滑され、ロータ室４とモータ室７とを確実に、長期に亘って隔離できる。このため、メカニカルシール１７の外側（ロータ室４側）の空間の圧力が、モータ室７に対して陰圧になったとしても、固定環２０と回転環１８との間からロータ室４側にモータ室７内の気体が吸い込まれることがなく、軸封油と反応して炭化物を生成し、メカニカルシール１７の固定環２０および回転環１８の摺動面を損傷することがない。

スクリュ圧縮機１において、仮に、メカニカルシール１７が劣化しても、アンモニアガスは、モータ室７内に漏出するだけであり、スクリュ圧縮機１の外部には漏出しない。また、このとき、モータ回転子５およびモータ固定子６は、表面がモータ回転子５の回転によって飛散したアンモニアガスを溶解しない冷却油２１で覆われているので、モータ回転子５およびモータ固定子６の巻線などがアンモニアにより腐蝕されにくい。

また、本実施形態のスクリュ圧縮機１において、冷却油２１は、固定環２０の内周面に溢れ出ることが可能な高さの液面を有していればよく、例えば、軸９を完全に浸漬するように、或いは、回転子５を完全に浸漬するように、モータ室７内により多くの冷却油２１を充填してもよい。

また、本実施形態のスクリュ圧縮機１では、冷却油２１に低粘度の油を採用し、モータ回転子５の回転抵抗を低減し、給油流路２２から供給する軸封油を高粘度とすることで、軸封および潤滑を確実にすることもできる。

さらに、図３に、本発明の第２実施形態のスクリュ圧縮機１を示す。本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。

本実施形態のスクリュ圧縮機１は、モータ室７に充填した冷却油２１を循環ポンプ２３でモータ室７の外部に導出し、冷却器（熱交換器）２４で冷媒と熱交換することで冷却して、モータ室７内に環流させる冷却流路２５を有する。

本実施形態では、冷却油２１を循環して冷却器２４で冷却するので、メカニカルシール１７の固定環２０と回転環１８との摺動により発生する熱や、モータ回転子５およびモータ固定子６の銅損により発生した熱を系外に放出することができる。これにより、メカニカルシール１７の温度を低く保ち、メカニカルシール１７を長寿命化することができる。

また、上記第１および第２実施形態では、スクリュロータ２とモータ回転子５とが軸９を共有しているが、スクリュロータ２の軸９に、モータ室７内で、カップリングやギアなどを介して、スクリュロータ２の軸９とは独立した回転子５の軸を結合してもよい。

本発明の第１実施形態のスクリュ圧縮機の断面図。図１のスクリュ圧縮機の部分詳細断面図。本発明の第２実施形態のスクリュ圧縮機の断面図。

符号の説明

１スクリュ圧縮機
２オスロータ（スクリュロータ）
３メスロータ（スクリュロータ）
４ロータ室
５モータ回転子
６モータ固定子
７モータ室
９軸
１５吸込流路
１７メカニカルシール
１８回転環
１９シールキャップ
２０固定環
２１冷却油
２２給油流路
２４冷却器
２５冷却流路

Claims

ロータ室内にそれぞれ水平な軸周りに回転可能に収容され、雌雄咬合して回転することで気体を圧縮する一対のスクリュロータと、
前記ロータ室に、前記スクリュロータの吸込側に隣接するモータ室に収容されたモータ回転子およびモータ固定子とを有し、
前記スクリュロータのいずれか一方の軸が前記モータ室内に延伸して前記モータ回転子によって回転駆動され、
前記モータ室内に延伸する軸に、前記ロータ室と前記モータ室とを隔離するメカニカルシールが設けられ、
前記モータ室内に延伸する軸の少なくとも一部を浸漬するように、前記モータ室内に冷却油を充填したことを特徴とするスクリュ圧縮機。
前記冷却油は、アンモニアを溶解しない油であることを特徴とする請求項１に記載のスクリュ圧縮機。
前記冷却油を前記モータ室の外部に導出し、冷却してから前記モータ室に環流させる冷却流路を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のスクリュ圧縮機。
前記メカニカルシールの前記ロータ室側に軸封油を供給するための給油路を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスクリュ圧縮機。