JP2013227902A - 油冷式スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機本体への油の供給を確実に行う。
【解決手段】圧縮機本体１と、圧縮機本体１に連通する油分離回収器９と、その油溜まり部１０から圧縮機本体１に至り、油クーラ１７を有する油戻し流路１６と、油戻し流路１６から分岐し、油クーラ１７を迂回して圧縮機本体１に至るバイパス流路１８と、バイパス流路１８に介設され、油クーラ１７と油溜まり部１０との間に位置し、油戻し流路１６からバイパス流路１８への分岐位置側に接続される入口ポート、油クーラ１７よりも下流側に位置し、バイパス流路１８から油戻し流路１６への第１合流位置側に接続される第１出口ポート、油戻し流路１６とバイパス流路１８の分岐位置よりも下流側で、油クーラ１７よりも上流側に位置し、余備流路２０から油戻し流路１６への第２合流位置側に接続される第２出口ポートを有する三方温度調節弁１９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーシング内のロータ室に油を供給する油冷式スクリュー圧縮機に関するものである。

従来、油冷式スクリュー圧縮機として、例えば、特許文献１に開示されるものがある。
この油冷式スクリュー圧縮機は、ケーシング内のロータ室に、互いに噛み合う雌雄一対のスクリューロータを収容した圧縮機本体を備える。そして、スクリューロータを回転させることにより吸込口から吸い込んだ空気を圧縮して吐出口より吐出する。

圧縮機本体内には、ケーシングとスクリューロータの間や、スクリューロータ同士の間に、封止、潤滑、冷却等を目的として油が供給されている。このため、吐出口から圧縮空気を吐出する際、一緒に油が流出する。流出した油は、吐出口に接続した油分離回収器の油溜まり部に回収される。油溜まり部の下部は油戻し流路を介してロータ室に接続されている。油戻し流路の途中には、温度調節弁と油クーラが接続され、温度調節弁から油クーラを迂回するバイパス流路が分岐している。温度調節弁は、油戻し流路を流動する油の温度が高い場合には、油を油戻し流路で還流させることにより油クーラで冷却する。一方、油の温度が低い場合にはバイパス流路に切り替えて油クーラを迂回させる。

しかしながら、前記温度調節弁には、検出温度によって流路を切り替える三方弁が採用されている。このため、万一、この温度調節弁が故障してしまうと、圧縮機本体側に油が供給（還流）されなくなってしまい、スクリューロータの軸受部が焼き付けを起こす等の不具合を発生させる恐れがある。

特公平７−１２２４３８号公報

本発明は、圧縮機本体への油の供給を確実に行うことができる油冷式スクリュー圧縮機を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
油冷式スクリュー圧縮機を、
ケーシング内のロータ室に、互いに噛み合う雌雄一対のスクリューロータを収容してなる圧縮機本体と、
前記圧縮機本体の吐出口に連通し、下部に油溜まり部を有する油分離回収器と、
前記油溜まり部から前記圧縮機本体に至り、途中に油クーラを有する油戻し流路と、
前記油戻し流路から分岐し、前記油クーラを迂回して前記圧縮機本体に至るバイパス流路と、
前記バイパス流路に介設される三方温度調節弁と、
を備え、
前記三方温度調節弁は、前記油クーラと前記油溜まり部との間に位置し、前記油戻し流路から前記バイパス流路への分岐位置側に接続される入口ポートと、前記油クーラよりも下流側に位置し、前記バイパス流路から前記油戻し流路への第１合流位置側に接続される第１出口ポートと、前記分岐位置よりも下流側であって、かつ、前記油クーラよりも上流側で、前記油戻し流路の第２合流位置から分岐した余備流路に接続される第２出口ポートとを有し、
さらに、前記三方温度調節弁は、前記バイパス流路を流動する油の温度に基づいて、前記入口ポートと前記第１出口ポートを連通状態とする第１切替位置と、前記入口ポートと前記第２出口ポートを連通状態とする第２切替位置とに動作可能である構成としたものである。

また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、
油冷式スクリュー圧縮機を、
ケーシング内のロータ室に、互いに噛み合う雌雄一対のスクリューロータを収容してなる圧縮機本体と、
前記圧縮機本体の吐出口に連通し、下部に油溜まり部を有する油分離回収器と、
前記油溜まり部から前記圧縮機本体に至り、途中に油クーラを有する油戻し流路と、
前記油戻し流路から分岐し、前記油クーラを迂回して前記圧縮機本体に至るバイパス流路と、
前記バイパス流路に介設される三方温度調節弁と、
を備え、
前記三方温度調節弁は、前記油クーラと前記油溜まり部との間に位置し、前記油戻し流路から前記バイパス流路への分岐位置側に接続される入口ポートと、前記油クーラよりも下流側に位置し、前記バイパス流路から前記油戻し流路への合流位置側に接続される第１出口ポートと、常時閉鎖される第２出口ポートとを有し、
さらに、前記三方温度調節弁は、前記バイパス流路を流動する油の温度に基づいて、前記入口ポートと前記第１出口ポートを連通状態とする第１切替位置と、前記入口ポートと前記第１出口ポートを非連通状態とする第２切替位置とに動作可能としたものである。

前記いずれかの構成により、万一、三方温度調節弁に不具合が発生したとしても、少なくとも、油溜まり部から油クーラを介して圧縮機本体に至る油戻し流路が確保される。したがって、圧縮機本体に油を供給できずに焼き付けを起こす等の不具合の発生を確実に防止することができる。

本発明によれば、三方温度調節弁に不具合が発生したとしても、圧縮機本体に油を戻すための油戻し流路を確保することができるので、焼き付け等の不具合を確実に防止することが可能である。

第１実施形態に係る油冷式スクリュー圧縮機の概略構成図である。 第２実施形態に係る油冷式スクリュー圧縮機の概略構成図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る油冷式スクリュー圧縮機の概略を示す。この油冷式スクリュー圧縮機は、圧縮機本体１と、付属機器２とを備える。

圧縮機本体１は、ケーシング３内に形成したロータ室４に、互いに噛み合う雌雄一対のスクリューロータ５（雄ロータ及び雌ロータ）を回転可能に収容したものである。スクリューロータ５は、ロータ室４を複数の圧縮空間に区分し、回転することにより圧縮空間の体積を変化させる（回転方向下流側に向かって小さくする。）。スクリューロータ５の一方（通常、雄ロータ）は駆動部であるモータ６の回転軸に接続されている。したがって、モータ６を駆動すると、スクリューロータ５が回転して吸込口７から吸い込んだ空気が、圧縮空間で圧縮されて吐出口８から吐出される。

ケーシング３とスクリューロータ５の隙間やスクリューロータ同士の隙間は油で満たされている。これにより、圧縮機本体１内のシール性を確保し、スクリューロータ５の回転をスムーズなものとする潤滑性能や、回転等に伴う温度上昇を抑える冷却性能を発揮することができる。

付属機器２には、以下の機器が含まれる。
圧縮機本体１の吐出口８には油分離回収器９（オイルセパレータ）が接続されている。この油分離回収器９は、圧縮機本体１から吐出口８を介して内部に供給された圧縮空気を旋回流とし、含有される油を遠心分離する。そして、遠心分離された油を下部の油溜まり部１０に貯留する。また、油分離回収器９の上部にはオイルセパレータエレメント１１が設けられている。オイルセパレータエレメント１１は、遠心分離によって油を除去された圧縮空気を通過させ、そこからさらに油の残余を除去する。

油分離回収器９には吐出流路１２が接続されている。油分離回収器９で油を除去された圧縮空気は、吐出流路１２を流動し、保圧逆止弁１３及びアフタークーラ１４を介して図示しない供給先へと供給される。アフタークーラ１４の下方にはターボファン１５が設けられている。ターボファン１５は、駆動によりアフタークーラ１４に送風し、その内部を通過する圧縮空気を冷却する。

油分離回収器９の油溜まり部１０の下部と圧縮機本体１のロータ室４とは油戻し流路１６によって接続されている。油戻し流路１６の途中には、油クーラ１７を迂回するバイパス流路１８が接続されている。バイパス流路１８には、三方温度調節弁１９が介設されている。

三方温度調節弁１９は、入口ポート、第１出口ポート及び第２出口ポートを有する。入口ポートは、油クーラ１７と油溜まり部１０との間に位置する、油戻し流路１６からバイパス流路１８への分岐位置Ｄ側に接続されている。また、第１出口ポートは、油クーラ１７よりも下流側に位置する、バイパス流路１８から油戻し流路１６への第１合流位置Ｊ１側に接続されている。また、第２出口ポートは、分岐位置Ｄよりも下流側であって、かつ、油クーラ１７よりも上流側に位置する余備流路２０から油戻し流路１６への第２合流位置Ｊ２側に接続されている。

また、三方温度調節弁１９は、内部に図示しない温度検出部（例えば、バイメタル）が設けられ、バイパス流路１８を流動する油の温度、ひいては三方温度調節弁１９の内部を通過する油の温度に基づいて、入口ポートと第１出口ポートを連通する第１流路と、入口ポートと第２出口ポートを連通する第２流路のいずれか一方の流路に切替可能となっている。

詳しくは、バイパス流路１８から入口ポートを介して三方温度調節弁１９に流入した油の温度が、予め設定してある基準温度よりも低い場合、三方温度調節弁１９が第１切替位置に動作して第１流路に切り替えられ、油分離回収器９の油溜まり部１０から還流する油は、油戻し流路１６とバイパス流路１８の両方を流動して圧縮機本体１に至る。油温が基準温度よりも低い場合でも、油を第１流路に流動させることで、温度検出部による温度検出を正確に行わせることができるようになっている。

一方、三方温度調節弁１９に流入した油の温度が、予め設定してある基準温度以上である場合、三方温度調節弁１９が第２切替位置に動作して第２流路に切り替えられ、油分離回収器９の油溜まり部１０から還流する油は、三方温度調節弁１９より下流のバイパス流路１８を流動せず、油戻し流路１６を流動して圧縮機本体１に至る。

次に、前記構成の油冷式スクリュー圧縮機の動作について説明する。
モータ６を駆動すると、スクリューロータ５が回転し、吸込口７から吸い込まれた空気が圧縮された後、吐出口８から圧縮空気として排出される。圧縮空気と共に流出した油は、油分離回収器９の油溜まり部１０に回収される。一方、圧縮空気は、さらにオイルセパレータエレメント１１を通過し、含有される油が除去された後、外部へと排出される。

油分離回収器９の油溜まり部１０に回収された油は、油戻し流路１６を介して圧縮機本体１のロータ室４へと還流される。この場合、油の還流経路は、油戻し流路１６の途中に設けた三方温度調節弁１９で切り替えられる。すなわち、三方温度調節弁１９で検出される油温が基準温度よりも低い場合、第１流路に切り替えられ、油は、油戻し流路１６とバイパス流路１８の両方を流動して圧縮機本体１に還流する。この場合、油戻し流路１６には油クーラ１７が設けられて流動抵抗が大きいため、油は主にバイパス流路１８を流動する。一方、三方温度調節弁１９で検出される油温が基準温度以上である場合、第２流路に切り替えられ、油は、三方温度調節弁１９より下流のバイパス流路１８を流動せず、油戻し流路１６を流動して圧縮機本体１に還流する。したがって、油を十分に冷却して圧縮機本体１に戻すことができる。

そして、三方温度調節弁に不具合が発生したとしても、前述の通り、油は少なくとも油戻し流路１６を流動して圧縮機本体１に還流可能となっている。したがって、たとえ第１流路と第２流路のいずれにも油を流動させることができなくなったとしても、圧縮機本体１に油を還流できなくなることはなく、焼き付き等の問題も発生することがない。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る油冷式スクリュー圧縮機の概略を示す。この油冷式スクリュー圧縮機は、前記第１実施形態に係る油冷式スクリュー圧縮機とは次の点で相違する。以下、相違点のみを説明し、同一構成には、図２中、同一符号を付してその説明を省略する。

図２に示す油冷式スクリュー圧縮機では、三方温度調節弁１９の第２出口ポートを常に閉鎖状態とし、第２出口ポートと油戻し流路とを結ぶ余備流路２０は備えていない。そして、この構成によっても、三方温度調節弁１９での油の検出温度が基準温度よりも低い場合、流路を開放し、油は、油戻し流路１６とバイパス流路１８の両方を流動して圧縮機本体１に還流させることができる。また、三方温度調節弁１９での油の検出温度が基準温度以上である場合、流路が閉鎖され、油は、油戻し流路１６のみを流動して圧縮機本体１に還流させることができる。さらに、三方温度調節弁１９が故障した場合であっても、油は少なくとも油戻し流路１６を流動して圧縮機本体１に還流可能である。したがって、焼き付き等の問題も発生することがない。

なお、上述した実施形態では、三方温度調節弁１９の内部に温度検出部が設けられ、その温度検出部で検出された油の温度に基づいて、三方温度調節弁１９の各ポートの連通状態を切り替えるように構成されたものを示したが、本発明はそのような構成のものに限定されるものではない。三方温度調節弁より上流のバイパス流路１８に温度検出部を設け、その温度検出部で検出された油の温度に基づいて、三方温度調節弁の各ポートの連通状態を切り替えるように構成しても良い。

１…圧縮機本体
２…付属機器
３…ケーシング
４…ロータ室
５…スクリューロータ
６…モータ
７…吸込口
８…吐出口
９…油分離回収器
１０…油溜まり部
１１…オイルセパレータエレメント
１２…吐出流路
１３…保圧逆止弁
１４…アフタークーラ
１５…ターボファン
１６…油戻し流路
１７…油クーラ
１８…バイパス流路
１９…三方温度調節弁
２０…余備流路

Claims (2)

1. ケーシング内のロータ室に、互いに噛み合う雌雄一対のスクリューロータを収容してなる圧縮機本体と、
   前記圧縮機本体の吐出口に連通し、下部に油溜まり部を有する油分離回収器と、
   前記油溜まり部から前記圧縮機本体に至り、途中に油クーラを有する油戻し流路と、
   前記油戻し流路から分岐し、前記油クーラを迂回して前記圧縮機本体に至るバイパス流路と、
   前記バイパス流路に介設される三方温度調節弁と、
   を備え、
   前記三方温度調節弁は、前記油クーラと前記油溜まり部との間に位置し、前記油戻し流路から前記バイパス流路への分岐位置側に接続される入口ポートと、前記油クーラよりも下流側に位置し、前記バイパス流路から前記油戻し流路への第１合流位置側に接続される第１出口ポートと、前記分岐位置よりも下流側であって、かつ、前記油クーラよりも上流側で、前記油戻し流路の第２合流位置から分岐した余備流路に接続される第２出口ポートとを有し、
   さらに、前記三方温度調節弁は、前記バイパス流路を流動する油の温度に基づいて、前記入口ポートと前記第１出口ポートを連通状態とする第１切替位置と、前記入口ポートと前記第２出口ポートを連通状態とする第２切替位置とに動作可能であることを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
2. ケーシング内のロータ室に、互いに噛み合う雌雄一対のスクリューロータを収容してなる圧縮機本体と、
   前記圧縮機本体の吐出口に連通し、下部に油溜まり部を有する油分離回収器と、
   前記油溜まり部から前記圧縮機本体に至り、途中に油クーラを有する油戻し流路と、
   前記油戻し流路から分岐し、前記油クーラを迂回して前記圧縮機本体に至るバイパス流路と、
   前記バイパス流路に介設される三方温度調節弁と、
   を備え、
   前記三方温度調節弁は、前記油クーラと前記油溜まり部との間に位置し、前記油戻し流路から前記バイパス流路への分岐位置側に接続される入口ポートと、前記油クーラよりも下流側に位置し、前記バイパス流路から前記油戻し流路への合流位置側に接続される第１出口ポートと、常時閉鎖される第２出口ポートとを有し、
   さらに、前記三方温度調節弁は、前記バイパス流路を流動する油の温度に基づいて、前記入口ポートと前記第１出口ポートを連通状態とする第１切替位置と、前記入口ポートと前記第１出口ポートを非連通状態とする第２切替位置とに動作可能であることを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。