JP2012036879A

JP2012036879A - 油冷式スクリュー圧縮機

Info

Publication number: JP2012036879A
Application number: JP2010180397A
Authority: JP
Inventors: Kohei Sakai; 航平酒井; Hideharu Tanaka; 英晴田中
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2030-08-11
Also published as: JP5588783B2

Abstract

【課題】大形化することなく簡単な構造で、吐出側軸受の軸受室に溜まった潤滑油の回収時間を長くし、潤滑油の攪拌ロスを低減する。
【解決手段】油冷式スクリュー圧縮機は、雄ロータ２及び雌ロータ３、これらのロータを収容するメインケーシングとその吐出側端面を覆う吐出ケーシング５、前記ロータを支持する吸込側軸受と吐出側軸受、前記吐出ケーシングに設けられた吐出口５２、この吐出口から吐出された圧縮ガスから油を分離する油分離器、この油分離器に溜められた油を前記吸込側軸受及び吐出側軸受に供給する油供給路を備えている。また、前記吐出側軸受潤滑後の油を軸受室からロータ側に回収するために吐出ケーシングに形成された油回収通路と、この油回収通路の開口端面に設けられ前記ロータの周方向に長い凹部１４とを備え、該凹部は前記軸受室の圧力より低いロータの作動空間に連通する位置に形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、油冷式スクリュー圧縮機に関し、特に軸受を潤滑する潤滑油系統の改良に関するものである。

一般に、油冷式スクリュー圧縮機には、外部のモータなどに接続された駆動側スクリューロータ（通常は雄ロータ）と、この駆動側スクリューロータと噛み合う従動側スクリューロータ（通常は雌ロータ）とを有し、これらのロータはメインケーシング内に形成されたボアに微小隙間を介して収容されている。前記ボアの一方の端面側のメインケーシングには吸込口が形成され、前記ボアの他方側の端面には吐出口が形成された吐出ケーシングが接続されている。

駆動側スクリューロータ及び従動側スクリューロータにはシャフトが設けられており、吸込側のシャフトは吸込側軸受で、吐出側のシャフトは吐出側軸受でそれぞれ回転自在に支持されている。駆動側スクリューロータの吸込側のシャフトは外部のモータなどに接続され、駆動側スクリューロータを回転駆動すると、それに伴って従動側スクリューロータも回転し、これにより、空気等の気体を前記吸込口から吸い込んで圧縮し、前記吐出口から吐出するように構成されている。

前記吸込側軸受は前記メインケーシングの吸込側に隔壁を介して設けられ、前記吐出側軸受は前記吐出ケーシングに設けられている。前記吸込側軸受及び吐出側軸受には、圧縮機の下部などに設けられた油溜り部から、圧縮ガスの圧力を利用し、前記メインケーシングや吐出ケーシングに形成された油供給路を通って供給される潤滑油により、冷却されつつ潤滑される。前記吸込側軸受及び吐出側軸受を潤滑し、それぞれの軸受室の空間に溜まった潤滑油は前記スクリューロータの吸込側に回収している。
なお、この種従来技術としては特許文献１に記載のものなどがある。

特開２００２−２１７５８号公報

上記従来技術のものでは、軸受室に潤滑油が大量に溜り易く、潤滑油が溜まると軸受がより多くの油を攪拌するため、攪拌ロスが増大して動力が増加してしまう。上記特許文献１のものでは、吸込側軸受の軸受室の空間に溜まった潤滑油を圧縮機の吸込側に回収するため、軸受室と前記スクリューロータとの間を仕切っている隔壁に油の回収穴を形成している。この回収穴の出口はスクリューロータとのギャップが小さくなっている為、スクリューロータの吐出側端面が前記回収穴を塞いでいる時間ができてしまい、その間は潤滑油の回収ができない。このため、油の回収時間が短くなり、軸受室に油が溜まり易く、油の攪拌ロスを十分に低減することはできないという課題がある。

軸受室の油の回収量を増加させるためには、前記回収穴の径を大きくしたり、別の回収穴を設けることも考えられるが、その場合ケーシングが大形化したり、構造が複雑化してコストアップになる。

また、特許文献１のものには、吐出側軸受の軸受室に潤滑油が大量に溜まり、攪拌ロスが増大することに対する解決策について、何らの配慮も為されていない。

本発明の目的は、ケーシングを大形化することなく簡単な構造で、吐出側軸受の軸受室に溜まった潤滑油を回収する時間を長くすることができるようにし、それによって潤滑油の攪拌ロスを低減できる油冷式スクリュー圧縮機を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、流体を吸い込んで圧縮し吐出する一対のスクリューロータと、これらのスクリューロータを収容するメインケーシングと、このメインケーシングの吐出側端面を覆う吐出ケーシングと、前記スクリューロータの吸込側端部を回転自在に支持する吸込側軸受と、前記スクリューロータの吐出側端部を回転自在に支持する吐出側軸受と、前記吐出ケーシングに設けられた吐出口と、この吐出口から吐出された圧縮ガスから油を分離する油分離器と、この油分離器に溜められた潤滑油を前記吸込側軸受及び吐出側軸受に供給する油供給路とを備える油冷式スクリュー圧縮機において、前記吐出側軸受を潤滑後の油を該吐出側軸受を収容している軸受室から前記スクリューロータ側に回収するために前記吐出ケーシングに形成された油回収通路と、この油回収通路の開口端面に設けられ前記スクリューロータの周方向に長く構成した凹部とを備え、前記凹部は前記軸受室の圧力よりも低いスクリューロータの作動空間に連通する位置に形成されていることを特徴とする。

ここで、前記油分離器内の圧縮ガスの圧力により、該油分離器内の潤滑油を前記吸込側軸受及び前記吐出側軸受に供給する構成にすると良い。
前記凹部はロータ歯幅よりも大きな寸法に構成されることで、低圧側の作動空間に常時連通する構成にすることが好ましい。また、前記凹部はスクリューロータの吸込室に通じる位置の吐出ケーシングの吐出側端面に形成すると良い。更に、前記凹部の輪郭は、スクリューロータの吸入空間を構成する作動空間にのみ連通し、閉じ込み完了後の作動空間や吐出空間を構成する作動空間には連通しない構成にすることが好ましい。

前記凹部は前記一対のスクリューロータのうちの雌ロータの吐出側端面であってロータの歯先側に開口するように形成することがより好ましい。また、前記凹部は前記スクリューロータの歯先側に対向する位置でロータ周方向に長い長穴形状に構成すると良い。

本発明によれば、ケーシングを大形化することなく簡単な構造で、吐出側軸受の軸受室に溜まった潤滑油を回収する時間を長くすることができるから、吐出側軸受の軸受室に溜まった潤滑油による攪拌ロスを低減することができる効果が得られる。

本発明の油冷式スクリュー圧縮機の実施例１を示す水平断面図。図１のII−II線矢視断面図。図１のIII−III線矢視断面図。図２のIV−IV線矢視断面図。図３に示す吐出ケーシングの吐出側端面における凹部１４付近を拡大して示す図。図５のVI−VI線矢視断面図。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づき説明する。

本発明の実施例１を、図１〜図６を用いて説明する。
図１において、１は油冷式スクリュー圧縮機の圧縮機本体で、この圧縮機本体１は、軸が互いに平行で且つねじり方向が互いに逆に構成された雄雌１組のスクリューロータ（雄ロータ２と雌ロータ３）、これらのスクリューロータを微小隙間を介して収容するメインケーシング４、及び前記メインケーシング４の吐出側端面を覆うように設けられた吐出ケーシング５などを備えている。

前記雄ロータ２は外部に設けたモータ（図示せず）などの駆動源に接続され、この雄ロータ２に前記雌ロータ３は噛み合い、メインケーシング４内に形成されたボア４ａに微小隙間を介して収容されている。前記ボア４ａの一方の端面側の前記メインケーシングには吸込口４１が形成されている。また、前記ボア４ａの他方側の端面は、図３に示すように、前記吐出ケーシング５で覆われると共に、この吐出ケーシング５の吐出側端面５１には軸方向の吐出口５２が形成されている。なお、前記吐出口５２に接続するメインケーシング４の吐出側端面にも半径方向の吐出口を設けるようにしても良い。５３は前記吐出口５１からの圧縮ガスが噴出される吐出室である。４２は前記吐出室５３に接続される吐出流路で、吐出室５３に吐出された圧縮ガスはこの吐出流路４２を通って、圧縮機本体１の下部に設けられた油分離器２０（図１参照；図２，図３では油分離器を省略）に流出し、圧縮ガス中の油（潤滑油）はこの油分離器２０で分離されて油分離器２０内の油溜り２０ａ（図２参照）に溜り、油を分離された圧縮ガスは外部の用途に送り出される。

図１に示すように、駆動側の前記雄ロータ２及び従動側の雌ロータ３にはそれぞれシャフト２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂが設けられており、吸込側のシャフト２ａ，３ａは吸込側軸受６ａ，７ａで、吐出側のシャフト２ｂ，３ｂは吐出側軸受６ｂ，７ｂにより、それぞれ回転自在に支持されている。雄ロータ２の吸込側シャフト２ａはモータなどにより回転駆動されると、それに伴い従動側の雌ロータ３も回転し、これにより、空気等の流体を前記吸込口４１から吸い込んで圧縮し、前記吐出口５２から吐出する。

前記吸込側軸受６ａ，７ａは前記メインケーシング４の吸込側に形成された軸受室１５に設けられ、前記吐出側軸受６ｂ，７ｂは前記吐出ケーシング５の吐出側軸受保持部内の軸受室１６に設けられている。１０は前記軸受室１５を形成するように前記吐出ケーシング５の吐出側軸受保持部に取付けられた軸受カバーである。

前記吸込側軸受６ａ，７ａ及び吐出側軸受６ｂ，７ｂには、前記油溜り２０ａから、圧縮ガスの圧力を利用し、前記メインケーシング４内や吐出ケーシング５内に形成された油供給路８，９を介して給油され、前記各軸受は供給された潤滑油により冷却されつつ潤滑される。また、前記吸込側軸受６ａ，７ａ及び吐出側軸受６ｂ，７ｂを潤滑し、それぞれの軸受室１５，１６の空間に溜まった潤滑油は前記スクリューロータの吸込側に回収している。

前記吐出側軸受６ｂ，７ｂを保持している軸受室１６の空間１１に溜まった油は、図３，図４に示すように、前記軸受カバー１０内に形成した油回収通路１２を通り、更に吐出ケーシング５内に形成された油回収通路１３を通って、吐出ケーシング５の吐出側端面５１から前記雌ロータ３の吐出側端面に向かって排出される。前記油回収通路１３の開口端面は雌ロータ３の歯溝（作動室或いは作動空間）のうち前記吸込口４１に連通する歯溝、即ち吸込室（吸入空間）を構成している作動空間に開口する位置に形成されており、前記油回収通路１３から排出された油は吸込室に回収される。

前記油回収通路１３の開口端面の部分の構成を図５及び図６により説明する。図５は図３に示す吐出ケーシングの吐出側端面における凹部１４付近を拡大して示す図で、メインケーシングのボア２と雄ロータ２及び雌ロータ３は点線で示し、凹部１４とロータ側の位置関係がわかるように図示している。図６は図５のVI−VI線矢視断面図である。

これらの図に示すように、前記油回収通路１３の開口端面の部分の構成は、雌ロータ３の円周方向に長く形成された長穴（或いは楕円）形状の凹部１４となっており、この凹部１４は雌ロータ３の歯の先端部（歯先）付近に対応する位置に開口されると共に、雌ロータの歯幅よりも大きい寸法の長穴に形成されている。このように油回収通路１３の開口端面の部分をロータ歯幅より大きい長穴の凹部１４に形成することにより、油回収通路１３の開口端面部分が雌ロータ３の吐出側端面で塞がれることはなくなるので、軸受室１６の空間１１の油を前記油回収通路１２，１３及び凹部１４を介して、常時吸込室側に回収することができる。従って、軸受室１６内に潤滑油が大量に溜まって攪拌ロスを増大させることを確実に防止できる。

以上説明したように、本実施例によれば、吐出側軸受６ｂや７ｂを潤滑、冷却した油をスクリューロータの吸込室側に回収するための油回収通路の開口端面（吐出ケーシングの吐出側端面）に、ロータ歯幅より大きな寸法の凹部（開口部）１４を設け、該凹部がロータの吐出側端面で塞がれることなく常時開口するように構成しているので、軸受室１６内の空間１１の油を油回収通路１２，１３を介して、常時吸込室側に回収できる効果がある。これにより、油の回収量を多く確保することができるので、軸受室に潤滑油が大量に溜まるのを防止でき、油の攪拌ロスによる動力損失を低減することが可能となる。

また、本実施例によれば、油回収通路１３の開口端部のみをロータ歯幅より大きな寸法の凹部（開口部）１４に構成すれば良いから、油回収通路全体の穴径を大きくする必要がなく、また別の油回収通路を設ける必要もない。従って、メインケーシングや吐出ケーシングなどの大きさを必要最小限に抑えることができると共に、構造も複雑化しないため加工も容易となり、材料費及び製作費を含むコスト低減を図ることができる。

なお、上述した実施例では、凹部１４をロータ歯幅より大きく構成することで凹部がロータ端面で完全に塞がれる時間をなくし、常時開口するように構成した例を説明したが、常時開口するものだけには限定されない。即ち、開口時間を従来のものより長くして油の回収時間を長くできればその分油をより多く回収できるから、本発明は、凹部１４をロータ歯幅より大きく構成するものには限定されず、凹部１４をロータの周方向に長い形状に構成したものであれば、ロータ歯幅より小さい構成のものでも本発明に含まれるものである。

また、前記凹部１４の形状はロータの周方向に長い形状であれば良く、長穴や楕円形状に限定されるものではない。
更に上記実施例では、前記凹部１４を雌ロータ３側に形成した例について説明したが、雄ロータ２側に形成するようにしても良い。即ち、軸受室１６の空間１１に溜まった油を、雄ロータ２の吐出側端面に向かって排出するように、前記凹部１４を吐出ケーシング５の吐出側端面５１で、雄ロータ２の歯溝（作動空間）のうち吸込口４１に連通する歯溝（吸込室となっている作動空間）に開口する位置に形成しても良い。このようにしても油回収通路１３から排出された油を吸込室側に回収できる。

但し、前記凹部１４は雄ロータ２側より雌ロータ３側に設けた方が、前記吐出口５２までの距離を大きく保つことができるので、吐出口５２から吐出される圧縮ガスが前記凹部１４を通じて吸込側に漏れるのをより確実に防止できる。また、ロータの歯幅も雌ロータの方が雄ロータよりも小さいため、凹部１４の幅もより小さくできるから、この点からも前記凹部１４は雌ロータ側に設ける方が好ましい。

また、前記凹部１４はスクリューロータの吸込室に通じる構成とすることが望ましいが、吸込室ではなく、吸込完了後の空間（閉じ込み完了後の作動空間）であっても、前記軸受室１６（空間１１）内の圧力より低い圧力の作動空間であれば、油を回収することは可能である。従って、閉じ込み完了後の前記低圧の作動空間に連通するように前記凹部１４を形成して油を回収するようにしても良い。

１：圧縮機本体
２，３：スクリューロータ（２：雄ロータ、２ａ，２ｂ：シャフト、３：雌ロータ、３ａ，３ｂ：シャフト）
４：メインケーシング（４１：吸込口、４２：吐出流路、４ａ：ボア）
５：吐出ケーシング（５１：吐出側端面、５２：吐出口、５３：吐出室）
６ａ，７ａ：吸込側軸受
６ｂ，７ｂ：吐出側軸受
８，９：油供給路
１０：軸受カバー
１１：空間
１２，１３：油回収通路
１４：凹部
１５，１６：軸受室
２０：油分離器（２０ａ：油溜り）。

Claims

流体を吸い込んで圧縮し吐出する一対のスクリューロータと、これらのスクリューロータを収容するメインケーシングと、このメインケーシングの吐出側端面を覆う吐出ケーシングと、前記スクリューロータの吸込側端部を回転自在に支持する吸込側軸受と、前記スクリューロータの吐出側端部を回転自在に支持する吐出側軸受と、前記吐出ケーシングに設けられた吐出口と、この吐出口から吐出された圧縮ガスから油を分離する油分離器と、この油分離器に溜められた潤滑油を前記吸込側軸受及び吐出側軸受に供給する油供給路とを備える油冷式スクリュー圧縮機において、
前記吐出側軸受を潤滑後の油を該吐出側軸受を収容している軸受室から前記スクリューロータ側に回収するために前記吐出ケーシングに形成された油回収通路と、
この油回収通路の開口端面に設けられ前記スクリューロータの周方向に長く構成した凹部とを備え、
前記凹部は前記軸受室の圧力よりも低いスクリューロータの作動空間に連通する位置に形成されている
ことを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
請求項１に記載の油冷式スクリュー圧縮機において、前記油分離器内の圧縮ガスの圧力により、該油分離器内の潤滑油を前記吸込側軸受及び前記吐出側軸受に供給する構成としたことを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
請求項１または２に記載の油冷式スクリュー圧縮機において、前記凹部はロータ歯幅よりも大きな寸法に構成されることで、低圧側の作動空間に常時連通する構成としたことを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
請求項１〜３の何れかに記載の油冷式スクリュー圧縮機において、前記凹部はスクリューロータの吸込室に通じる位置の吐出ケーシングの吐出側端面に形成されていることを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
請求項４に記載の油冷式スクリュー圧縮機において、前記凹部の輪郭は、スクリューロータの吸入空間を構成する作動空間にのみ連通し、閉じ込み完了後の作動空間や吐出空間を構成する作動空間には連通しない構成としていることを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
請求項１〜５の何れかに記載の油冷式スクリュー圧縮機において、前記凹部は前記一対のスクリューロータのうちの雌ロータの吐出側端面であってロータの歯先側に開口するように形成されていることを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
請求項１〜６の何れかに記載の油冷式スクリュー圧縮機において、前記凹部は前記スクリューロータの歯先側に対向する位置でロータ周方向に長い長穴形状に構成されていることを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。