JP2014077475A - Bearing structure and water injection type air compression device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively manufacture a bearing structure capable of being easily machined and excellent in abrasion resistance.SOLUTION: A bearing structure 120 includes a rotation-side bearing surface 122a which is provided in rotating shafts (a main screw rotor 116a and a sub-screw rotor 116b) and which is made of carbon impregnated with a resin, and a bearing member (a thrust bearing 126) having a stationary side bearing surface 126a which is made of stainless steel and which bears a load acting on the rotating shafts by sliding movement generated between it and the rotation-side bearing surface 122a.

Description

本発明は、液体で潤滑される軸受構造、および、これを用いた水噴射式空気圧縮装置に関する。   The present invention relates to a bearing structure lubricated with a liquid, and a water injection type air compressor using the same.

スクリュー圧縮機、水中ポンプ等には、水を潤滑液として利用した水潤滑軸受が用いられている。従来、水潤滑軸受は、例えば、セラミックや、カーボン、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂、フェノール樹脂で形成されている。   A water-lubricated bearing using water as a lubricating liquid is used for screw compressors, submersible pumps, and the like. Conventionally, the water-lubricated bearing is made of, for example, ceramic, carbon, PEEK (polyether ether ketone) resin, or phenol resin.

このような水潤滑軸受のうち、回転軸のスラスト荷重を受けるスラスト軸受において、すべり面に凹凸を形成することで、動圧効果を向上させる技術が開示されている(例えば、特許文献1)。   Among such water-lubricated bearings, in a thrust bearing that receives a thrust load of a rotating shaft, a technique for improving the dynamic pressure effect by forming irregularities on the sliding surface is disclosed (for example, Patent Document 1).

また、スラスト軸受構造として、例えば、特許文献2には、回転側部材、および、固定側部材のうちいずれか一方が、すべり面に窒化チタン膜が形成された金属基材であり、他方がすべり面にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜が形成された金属基材である構成について記載されている。   In addition, as a thrust bearing structure, for example, in Patent Document 2, any one of a rotation-side member and a fixed-side member is a metal base material in which a titanium nitride film is formed on a slip surface, and the other is a slip surface. It describes a configuration that is a metal substrate having a DLC (diamond-like carbon) film formed on the surface.

特開平11−351242号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-351242 特許第3963994号公報Japanese Patent No. 3963994

しかし、セラミックやカーボンで形成された水潤滑軸受に、上記特許文献1に記載された凹凸加工を施すのは困難である。また、セラミックやカーボンで形成された水潤滑軸受は、耐摩耗性が十分でなく、相手側部材とのなじみがよくない。   However, it is difficult to subject the water-lubricated bearing formed of ceramic or carbon to the unevenness described in Patent Document 1. In addition, a water-lubricated bearing formed of ceramic or carbon does not have sufficient wear resistance and does not fit well with the counterpart member.

また、樹脂で形成された水潤滑軸受は、特許文献1に記載された凹凸加工を施すのは容易であるが、強度が低く、ヤング率も低いため、変形しやすいという問題がある。また、樹脂は、水によって膨潤し、形状が変化してしまうこともある。   In addition, the water-lubricated bearing formed of resin is easy to be subjected to the concavo-convex processing described in Patent Document 1, but has a problem that it is easily deformed because of its low strength and low Young's modulus. In addition, the resin may swell with water and change its shape.

さらに、特許文献2に記載された水潤滑軸受は、耐摩耗性に優れているが、CVD(化学蒸着)装置やスパッタリング装置といった大がかりな装置を用いなければ窒化チタンやDLCを成膜することができず、軸受の製造コストが増大してしまうという問題がある。   Furthermore, although the water-lubricated bearing described in Patent Document 2 has excellent wear resistance, titanium nitride and DLC can be formed without using a large-scale apparatus such as a CVD (chemical vapor deposition) apparatus or a sputtering apparatus. There is a problem that the manufacturing cost of the bearing increases.

そこで本発明は、このような課題に鑑み、容易に加工でき、かつ、耐摩耗性に優れ、低コストで製造することが可能な軸受構造、および、これを用いた水噴射式空気圧縮装置を提供することを目的としている。   Therefore, in view of such problems, the present invention provides a bearing structure that can be easily processed, has excellent wear resistance, and can be manufactured at low cost, and a water-injection type air compressor using the same. It is intended to provide.

上記課題を解決するために、本発明の軸受構造は、回転軸に設けられ、樹脂が含浸されたカーボンで構成された回転側軸受面と、ステンレス鋼で構成され、前記回転側軸受面との間に生じるすべり運動によって前記回転軸に作用する荷重を受ける固定側軸受面を有する軸受部材と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a bearing structure of the present invention includes a rotation-side bearing surface made of carbon impregnated with a resin provided on a rotation shaft, and a rotation-side bearing surface made of stainless steel. And a bearing member having a fixed-side bearing surface that receives a load acting on the rotating shaft by a sliding motion generated therebetween.

前記固定側軸受面は、前記回転軸に作用するスラスト荷重を受けるとしてもよい。   The fixed-side bearing surface may receive a thrust load acting on the rotating shaft.

当該軸受構造の潤滑液として親水性の溶媒が用いられており、前記樹脂は、水酸基を有する樹脂であるとしてもよい。   A hydrophilic solvent is used as the lubricating liquid of the bearing structure, and the resin may be a resin having a hydroxyl group.

上記課題を解決するために、本発明の水噴射式空気圧縮装置は、筐体と、前記筐体内に設けられ、互いに螺接されて一体回転することで空気を圧縮する複数のスクリューロータと、前記スクリューロータに設けられ、樹脂が含浸されたカーボンで構成された回転側軸受面を有するスラストカラーと、前記筐体に固定され、ステンレス鋼で構成され、前記回転側軸受面との間に生じるすべり運動によって前記スクリューロータに作用するスラスト荷重を受ける固定側軸受面を有するスラスト軸受と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a water-injection type air compressor according to the present invention includes a housing, a plurality of screw rotors provided in the housing, and screwed together so as to compress air by being integrally rotated. A thrust collar provided on the screw rotor and having a rotation side bearing surface made of carbon impregnated with resin, and fixed to the housing, made of stainless steel, and generated between the rotation side bearing surface And a thrust bearing having a fixed bearing surface that receives a thrust load acting on the screw rotor by a sliding motion.

本発明によれば、容易に加工でき、かつ、耐摩耗性に優れ、低コストで軸受構造を製造することが可能となる。   According to the present invention, a bearing structure can be manufactured at low cost, which can be easily processed and has excellent wear resistance.

水噴射式空気圧縮システムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a water injection type air compression system. 水噴射式空気圧縮装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of a water injection type air compressor.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.

(水噴射式空気圧縮システム100)
図1は、水噴射式空気圧縮システム100を説明するための図である。図1中、空気や水の流れを実線の矢印で示し、信号の流れを破線の矢印で示す。
(Water injection air compression system 100)
FIG. 1 is a view for explaining a water injection type air compression system 100. In FIG. 1, the flow of air and water is indicated by solid arrows, and the flow of signals is indicated by broken arrows.

水噴射式空気圧縮システム100を構成する水噴射式空気圧縮装置110は、ファン付きモータ130によって、2つのスクリューロータが回転駆動され、当該2つのスクリューロータを回転させることで空気を圧縮する装置であり、水を潤滑液として利用している。   The water injection type air compression device 110 constituting the water injection type air compression system 100 is a device that compresses air by rotating two screw rotors by rotating the two screw rotors by a motor 130 with a fan. Yes, water is used as a lubricant.

まず、水噴射式空気圧縮システム100における空気の流れについて説明すると、図1に示すように、水噴射式空気圧縮装置110は、導入された空気を圧縮する。そして、圧縮された空気(以下、単に圧縮空気と称する)は、水とともに、圧縮空気ライン200aを介して、水タンク140に導入され、水タンク140において水が分離された後、圧縮空気ライン200bを介して除湿器160に導入され、除湿器160でさらに水が取り除かれて、供給先に供給されることとなる。   First, the flow of air in the water injection type air compression system 100 will be described. As shown in FIG. 1, the water injection type air compression device 110 compresses the introduced air. The compressed air (hereinafter simply referred to as compressed air) is introduced into the water tank 140 together with water via the compressed air line 200a, and after the water is separated in the water tank 140, the compressed air line 200b. Then, water is further removed by the dehumidifier 160 and supplied to the supply destination.

次に、水の流れについて説明すると、給水源から水ライン200cを介して水噴射式空気圧縮装置110に導入された水は、潤滑液として機能した後、圧縮空気とともに、圧縮空気ライン200aを介して、水タンク140に導入される。また水タンク140には、給水源から水ライン200dを介して導入された水が貯留されており、水噴射式空気圧縮装置110から導入された水は、貯留された水と合流することとなる。そして、水タンク140に貯留された水は、水ライン200eを介してクーラ170に導入された後、クーラ170において冷却され、水ライン200f、水フィルタ202aを介して水噴射式空気圧縮装置110に再度導入されることとなる。つまり、水は、水噴射式空気圧縮装置110、水タンク140、クーラ170を循環することとなる。   Next, the flow of water will be described. The water introduced into the water-injection type air compressor 110 from the water supply source via the water line 200c functions as a lubricating liquid, and then, together with the compressed air, passes through the compressed air line 200a. And introduced into the water tank 140. Moreover, the water introduced from the water supply source via the water line 200d is stored in the water tank 140, and the water introduced from the water jet type air compressor 110 joins the stored water. . Then, the water stored in the water tank 140 is introduced into the cooler 170 through the water line 200e, and then cooled in the cooler 170, and then supplied to the water injection type air compressor 110 through the water line 200f and the water filter 202a. It will be introduced again. That is, water circulates through the water jet type air compressor 110, the water tank 140, and the cooler 170.

続いて、水噴射式空気圧縮システム100を構成するファン付きモータ130、水タンク140、制御部150、除湿器160、クーラ170、水噴射式空気圧縮装置110の具体的な構成について、この順に説明する。   Subsequently, specific configurations of the motor 130 with a fan, the water tank 140, the control unit 150, the dehumidifier 160, the cooler 170, and the water injection type air compression device 110 that constitute the water injection type air compression system 100 will be described in this order. To do.

ファン付きモータ130は、ファン132と、モータ側プーリ134と、モータ(駆動部)136とを含んで構成される。ファン132は、モータ136によって回転駆動され、クーラ170に対して送風を行う。モータ側プーリ134は、ファン132とともに、モータ136によって回転駆動される。モータ側プーリ134には、無端状のベルト138が張架されており、当該ベルト138は、さらに水噴射式空気圧縮装置110の圧縮側プーリ112に張架されている。   The fan motor 130 includes a fan 132, a motor-side pulley 134, and a motor (drive unit) 136. The fan 132 is rotationally driven by the motor 136 and blows air to the cooler 170. The motor side pulley 134 is rotationally driven by the motor 136 together with the fan 132. An endless belt 138 is stretched around the motor-side pulley 134, and the belt 138 is further stretched around the compression-side pulley 112 of the water jet type air compressor 110.

したがって、モータ136によってモータ側プーリ134が回転駆動されると、ベルト138を介して、圧縮側プーリ112が回転し、水噴射式空気圧縮装置110において空気が圧縮されることとなる。水噴射式空気圧縮装置110において圧縮された空気は、水噴射式空気圧縮装置110の潤滑液として機能する水とともに圧縮空気ライン200aを介して水タンク140の気液分離部142に導入される。   Therefore, when the motor-side pulley 134 is rotationally driven by the motor 136, the compression-side pulley 112 rotates via the belt 138, and the air is compressed in the water jet type air compressor 110. The air compressed in the water jet type air compressor 110 is introduced into the gas-liquid separator 142 of the water tank 140 through the compressed air line 200a together with water that functions as a lubricating liquid of the water jet type air compressor 110.

水タンク140は、水を貯留するタンクであって、上部空間には気液分離部142が設けられている。気液分離部142は、圧縮空気ライン200aを介して水噴射式空気圧縮装置110から導入された圧縮空気と水との混合物を気液分離する、すなわち圧縮空気から水を分離する。気液分離部142によって分離された水は、水タンク140内(水タンク140の下部)に貯留された水に合流される。   The water tank 140 is a tank for storing water, and a gas-liquid separation unit 142 is provided in the upper space. The gas-liquid separation unit 142 gas-liquid separates the mixture of compressed air and water introduced from the water jet type air compressor 110 via the compressed air line 200a, that is, separates water from the compressed air. The water separated by the gas-liquid separation unit 142 is merged with the water stored in the water tank 140 (lower part of the water tank 140).

上述したように水タンク140には、圧縮空気(例えば、0.7MPa程度)が導入されるため、水タンク140内は常時加圧状態となっている。したがって、水タンク140に貯留された水は、水ライン200eを通じてクーラ170に圧送されることとなる。   As described above, since compressed air (for example, about 0.7 MPa) is introduced into the water tank 140, the inside of the water tank 140 is always pressurized. Therefore, the water stored in the water tank 140 is pumped to the cooler 170 through the water line 200e.

また、水タンク140には、水タンク140内に貯留された水の水位を検知する水位センサ144が設けられている。水位センサ144が検知した水位を示す水位信号は、制御部150に送信される。   Further, the water tank 140 is provided with a water level sensor 144 that detects the water level of the water stored in the water tank 140. A water level signal indicating the water level detected by the water level sensor 144 is transmitted to the control unit 150.

制御部150は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含む半導体集積回路により、水噴射式空気圧縮システム100全体を管理および制御する。本実施形態において、制御部150は、給水源から導入される水の圧力を測定する圧力測定部210から送信された、測定した圧力を示す圧力信号、および、水位センサ144から送信された水位信号に基づいて、水ライン200cに設けられた電磁弁220a、220b、水ライン200dに設けられた電磁弁220c、水タンク140に接続された排水ライン200gに設けられた電磁弁220dを制御する。   The control unit 150 manages and controls the entire water injection type air compression system 100 by a semiconductor integrated circuit including a central processing unit (CPU), a ROM storing a program, a RAM as a work area, and the like. In the present embodiment, the control unit 150 transmits the pressure signal indicating the measured pressure transmitted from the pressure measurement unit 210 that measures the pressure of water introduced from the water supply source, and the water level signal transmitted from the water level sensor 144. The electromagnetic valves 220a and 220b provided in the water line 200c, the electromagnetic valve 220c provided in the water line 200d, and the electromagnetic valve 220d provided in the drain line 200g connected to the water tank 140 are controlled.

具体的に説明すると、制御部150は、水噴射式空気圧縮装置110の潤滑に十分な量であって、空気の圧縮の妨げにならない量の水が導入されるように、圧力信号に基づいて、電磁弁220a、220bの開度を調整する。また、制御部150は、水タンク140内の水位を予め定められた高さ(例えば、水タンク140の中間位置)に維持すべく、圧力信号および水位信号に基づいて、電磁弁220c、220dの開度を調整する。   More specifically, the controller 150 is based on the pressure signal so that an amount of water that is sufficient for lubricating the water-injection air compressor 110 and that does not interfere with air compression is introduced. The opening degree of the electromagnetic valves 220a and 220b is adjusted. Further, the control unit 150 maintains the water level in the water tank 140 at a predetermined height (for example, an intermediate position of the water tank 140), based on the pressure signal and the water level signal, the electromagnetic valves 220c and 220d. Adjust the opening.

なお、水ライン200dにおける電磁弁220cと水タンク140との間には逆止弁230aが設けられており、水タンク140から水ライン200dへの水の逆流を防止している。また、水ライン200cにおける電磁弁220aと水噴射式空気圧縮装置110との間には、逆止弁230bが設けられており、水噴射式空気圧縮装置110から水ライン200cへの水の逆流を防止している。   Note that a check valve 230a is provided between the electromagnetic valve 220c and the water tank 140 in the water line 200d to prevent the backflow of water from the water tank 140 to the water line 200d. In addition, a check valve 230b is provided between the electromagnetic valve 220a and the water injection type air compressor 110 in the water line 200c to prevent the back flow of water from the water injection type air compressor 110 to the water line 200c. It is preventing.

除湿器160は、圧縮空気ライン200bを介して、水タンク140に接続されており、水タンク140から導入された圧縮空気を水の飽和温度以下に冷却することで、圧縮空気に含まれる水(気体)を凝縮して、圧縮空気から水を分離する。そして、除湿器160によって水が除去された圧縮空気は、供給先へと供給され、分離された水は、ドレントラップ202b、水ライン200hを介して、圧縮空気とともに水噴射式空気圧縮装置110に導入される。なお、圧縮空気ライン200bには逆止弁230cが設けられており、除湿器160から水タンク140への圧縮空気の逆流を防止している。   The dehumidifier 160 is connected to the water tank 140 via the compressed air line 200b, and cools the compressed air introduced from the water tank 140 to a temperature equal to or lower than the saturation temperature of water, so that water ( Gas) to separate water from the compressed air. Then, the compressed air from which water has been removed by the dehumidifier 160 is supplied to the supply destination, and the separated water is supplied to the water injection type air compressor 110 together with the compressed air via the drain trap 202b and the water line 200h. be introduced. The compressed air line 200b is provided with a check valve 230c to prevent the backflow of compressed air from the dehumidifier 160 to the water tank 140.

クーラ170は、水ライン200eを介して水タンク140から供給された水を、ファン付きモータ130のファン132からの送風によって、外気温10℃程度まで冷却する。クーラ170によって冷却された水は、水ライン200fを介して、水噴射式空気圧縮装置110に導入される。   The cooler 170 cools the water supplied from the water tank 140 through the water line 200 e to about 10 ° C. by the air blow from the fan 132 of the fan-equipped motor 130. The water cooled by the cooler 170 is introduced into the water jet type air compressor 110 through the water line 200f.

図2は、水噴射式空気圧縮装置110の構成を説明するための図である。図2に示すように、水噴射式空気圧縮装置110は、二軸スクリューコンプレッサであり、筐体114内にメインスクリューロータ116a(回転軸)と、サブスクリューロータ116b(回転軸)とを有している。メインスクリューロータ116aには、圧縮側プーリ112が連結されており、上述したように、ベルト138を介して、ファン付きモータ130のモータ136によって回転駆動される。   FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the water-injection type air compressor 110. As shown in FIG. 2, the water injection type air compressor 110 is a twin screw compressor, and has a main screw rotor 116a (rotary shaft) and a sub screw rotor 116b (rotary shaft) in a housing 114. ing. A compression pulley 112 is connected to the main screw rotor 116a, and is rotated by the motor 136 of the fan motor 130 via the belt 138 as described above.

メインスクリューロータ116aには、サブスクリューロータ116bが螺接されており、メインスクリューロータ116aが回転することにより、サブスクリューロータ116bが一体回転することになる。なお、サブスクリューロータ116bは、メインスクリューロータ116aの回転方向とは逆に回転する。   A sub screw rotor 116b is screwed to the main screw rotor 116a. When the main screw rotor 116a rotates, the sub screw rotor 116b rotates integrally. The sub screw rotor 116b rotates in the direction opposite to the rotation direction of the main screw rotor 116a.

そして、不図示の空気導入口から空気が導入されると、領域Rに空気が導入され、領域Rに導入された空気は、メインスクリューロータ116a、サブスクリューロータ116b間で圧縮され、筐体114に形成された吐出口114aから送出される。吐出口114aは、圧縮空気ライン200aに接続されており、吐出口114aから送出された圧縮空気は、水タンク140へ導入されることとなる。   When air is introduced from an air inlet (not shown), the air is introduced into the region R, and the air introduced into the region R is compressed between the main screw rotor 116a and the sub screw rotor 116b, and the casing 114 It is sent out from the discharge port 114a formed in the above. The discharge port 114a is connected to the compressed air line 200a, and the compressed air sent from the discharge port 114a is introduced into the water tank 140.

また、筐体114には、水ライン220hに接続された圧縮空気導入口114bが設けられており、圧縮空気導入口114bから筐体114内に圧縮空気が導入される。これにより、外部から筐体114内への汚染物の混入(コンタミネーション)を防止することができる。   Further, the casing 114 is provided with a compressed air introduction port 114b connected to the water line 220h, and the compressed air is introduced into the casing 114 from the compressed air introduction port 114b. As a result, contamination (contamination) can be prevented from entering the casing 114 from the outside.

また、筐体114には、水ライン200c、200fに接続された水導入口114cが複数設けられており、水導入口114cから筐体114内に水が導入される。そして、導入された水は、後述するジャーナル軸受118とメインスクリューロータ116aとのすべり面、ジャーナル軸受118とサブスクリューロータ116bとのすべり面、後述するスラストカラー122の回転側軸受面122aとスラスト軸受126(軸受部材)の固定側軸受面126aとの隙間に流入して潤滑液として機能する。また、導入された水は、圧縮された空気を冷却する機能を担い、圧縮効率を向上させる役割を果たしている。   The housing 114 is provided with a plurality of water introduction ports 114c connected to the water lines 200c and 200f, and water is introduced into the housing 114 from the water introduction ports 114c. The introduced water is a sliding surface between the journal bearing 118 and the main screw rotor 116a, which will be described later, a sliding surface between the journal bearing 118 and the sub screw rotor 116b, and a rotational bearing surface 122a and a thrust bearing of the thrust collar 122 which will be described later. 126 (bearing member) flows into the gap between the fixed side bearing surface 126a and functions as a lubricating liquid. The introduced water has a function of cooling the compressed air and plays a role of improving the compression efficiency.

メインスクリューロータ116a、サブスクリューロータ116bの外周面には、それぞれ2つのジャーナル軸受118が挿通されており、ジャーナル軸受118は、その内周面がすべり面となって、メインスクリューロータ116a、サブスクリューロータ116bのラジアル荷重を受けている。   Two journal bearings 118 are inserted through the outer peripheral surfaces of the main screw rotor 116a and the sub screw rotor 116b, respectively. A radial load is applied to the rotor 116b.

また、水噴射式空気圧縮装置110には、軸受構造120が設けられている。軸受構造120は、メインスクリューロータ116a、サブスクリューロータ116bにそれぞれ設けられたスラストカラー122と、筐体114に設けられた2つのスラスト軸受126とを含んで構成され、2つのスラスト軸受126それぞれが、メインスクリューロータ116aのスラスト荷重、サブスクリューロータ116bのスラスト荷重を受ける構成となっている。なお、メインスクリューロータ116aのスラスト荷重を受ける軸受構造120と、サブスクリューロータ116bのスラスト荷重を受ける軸受構造120とは実質的に機能が等しいので、本実施形態では、メインスクリューロータ116aのスラスト荷重を受ける軸受構造120について説明し、サブスクリューロータ116bのスラスト荷重を受ける軸受構造120についての説明を省略する。   The water injection type air compressor 110 is provided with a bearing structure 120. The bearing structure 120 includes a thrust collar 122 provided in each of the main screw rotor 116a and the sub screw rotor 116b, and two thrust bearings 126 provided in the housing 114, and each of the two thrust bearings 126 is provided. The thrust load of the main screw rotor 116a and the thrust load of the sub screw rotor 116b are received. Since the bearing structure 120 that receives the thrust load of the main screw rotor 116a and the bearing structure 120 that receives the thrust load of the sub screw rotor 116b have substantially the same function, in this embodiment, the thrust load of the main screw rotor 116a. The bearing structure 120 that receives the thrust is described, and the description of the bearing structure 120 that receives the thrust load of the sub-screw rotor 116b is omitted.

スラストカラー122は、メインスクリューロータ116aに固定されている。   The thrust collar 122 is fixed to the main screw rotor 116a.

スラスト軸受126は、挿通孔を有する環状部材であり、筐体114に固定されるとともに、挿通孔には、メインスクリューロータ116aが挿通される。また、スラスト軸受126は、スラストカラー122の回転側軸受面122aとの間に生じるすべり運動によってメインスクリューロータ116aに作用するスラスト荷重を受ける固定側軸受面126aを有する。   The thrust bearing 126 is an annular member having an insertion hole, and is fixed to the housing 114, and the main screw rotor 116a is inserted through the insertion hole. The thrust bearing 126 has a fixed bearing surface 126a that receives a thrust load acting on the main screw rotor 116a by a sliding motion generated between the thrust bearing 122 and the rotation bearing surface 122a.

したがって、メインスクリューロータ116aが回転すると、スラストカラー122と、スラスト軸受126とが相対回転するとともに、固定側軸受面126aと回転側軸受面122aとの間に生じるすべり運動によって、固定側軸受面126aが、メインスクリューロータ116aに作用する図2中右方向のスラスト荷重を受ける構成となっている。   Therefore, when the main screw rotor 116a rotates, the thrust collar 122 and the thrust bearing 126 rotate relative to each other, and the fixed-side bearing surface 126a is caused by the sliding motion generated between the fixed-side bearing surface 126a and the rotating-side bearing surface 122a. However, the thrust load in the right direction in FIG. 2 acting on the main screw rotor 116a is received.

また、メインスクリューロータ116aの後端部、サブスクリューロータ116bの後端部には、板部材128がそれぞれ固定されている。板部材128の外径は、メインスクリューロータ116aの後端部の外径、サブスクリューロータ116bの後端部の外径よりも大きく、板部材128における軸受面128aがジャーナル軸受118のスラスト軸受面118aに対向配置される。そして、板部材128の軸受面128aと、ジャーナル軸受118のスラスト軸受面118aとの間に生じるすべり運動によって、板部材128の軸受面128aが、メインスクリューロータ116a、サブスクリューロータ116bに作用する図2中左方向のスラスト荷重を受ける構成となっている。   A plate member 128 is fixed to the rear end portion of the main screw rotor 116a and the rear end portion of the sub screw rotor 116b. The outer diameter of the plate member 128 is larger than the outer diameter of the rear end portion of the main screw rotor 116 a and the outer diameter of the rear end portion of the sub screw rotor 116 b, and the bearing surface 128 a of the plate member 128 is the thrust bearing surface of the journal bearing 118. Opposed to 118a. Further, the bearing surface 128a of the plate member 128 acts on the main screw rotor 116a and the sub screw rotor 116b by the sliding motion generated between the bearing surface 128a of the plate member 128 and the thrust bearing surface 118a of the journal bearing 118. 2 It is configured to receive a thrust load in the left direction.

本実施形態において、スラスト軸受126における固定側軸受面126aは、ステンレス鋼、例えば、SUS630、SUS431、チタン系合金で構成される。固定側軸受面126aをステンレス鋼で構成することにより、固定側軸受面126aを容易に加工することができる。例えば、固定側軸受面126aに対して、バニシング加工を施したり、固定側軸受面126aをテーパランド形状に加工したりすることができる。こうすることで、固定側軸受面126aに水(潤滑液)を効率よく行き渡らせることが可能となる。   In the present embodiment, the fixed-side bearing surface 126a in the thrust bearing 126 is made of stainless steel, for example, SUS630, SUS431, or a titanium-based alloy. By configuring the fixed-side bearing surface 126a with stainless steel, the fixed-side bearing surface 126a can be easily processed. For example, the fixed-side bearing surface 126a can be burnished, or the fixed-side bearing surface 126a can be processed into a tapered land shape. By doing so, it becomes possible to efficiently distribute water (lubricating liquid) to the fixed-side bearing surface 126a.

また、固定側軸受面126aをステンレス鋼で構成することにより、耐腐食性および耐摩耗性を向上することができる。   Further, by configuring the fixed-side bearing surface 126a with stainless steel, corrosion resistance and wear resistance can be improved.

また、本実施形態において、スラストカラー122における回転側軸受面122aは、樹脂が含浸されたカーボンで構成される。これにより、回転側軸受面122aをカーボン単体で構成する場合と比較して、耐摩耗性を向上させることができ、相手側部材(固定側軸受面126a、すなわち、ステンレス鋼)とのなじみ性を向上させることが可能となる。また、回転側軸受面122aを樹脂単体で構成する場合と比較して、耐摩耗性を向上させることが可能となり、また、水による形状変化を殆どなくすことができる。   In the present embodiment, the rotation-side bearing surface 122a of the thrust collar 122 is made of carbon impregnated with resin. Thereby, compared with the case where the rotation side bearing surface 122a is comprised with a carbon single-piece | unit, abrasion resistance can be improved, and compatibility with the other party member (fixed side bearing surface 126a, ie, stainless steel) is improved. It becomes possible to improve. In addition, the wear resistance can be improved as compared with the case where the rotation-side bearing surface 122a is made of a single resin, and the shape change due to water can be almost eliminated.

なお、ここでカーボンは黒鉛の焼成体である。また、樹脂は、水酸基を有する樹脂、例えば、フラン樹脂やフェノール樹脂である。このように、樹脂を、水酸基を有する樹脂、すなわち、水(潤滑液)と親和性が高い樹脂とすることで、回転側軸受面122aと水とのなじみ性を向上させることができ、回転側軸受面122aと固定側軸受面126aとの間に水を満遍なく行き渡らせることが可能となる。   Here, carbon is a fired body of graphite. The resin is a resin having a hydroxyl group, such as a furan resin or a phenol resin. In this way, by using a resin having a hydroxyl group, that is, a resin having a high affinity for water (lubricating liquid), the compatibility of the rotation-side bearing surface 122a and water can be improved. Water can be evenly distributed between the bearing surface 122a and the fixed-side bearing surface 126a.

また、固定側軸受面126aを構成するステンレス鋼や、回転側軸受面122aを構成するカーボンおよび樹脂は、従来の窒化チタンやDLCを成膜する場合と比較して、安価であるため、低コストで軸受構造120を製造することが可能となる。   Further, since the stainless steel constituting the fixed side bearing surface 126a and the carbon and resin constituting the rotation side bearing surface 122a are less expensive than the case of forming a conventional titanium nitride or DLC film, the cost is low. Thus, the bearing structure 120 can be manufactured.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.

例えば、上述した実施形態では、軸受構造の例として、回転軸(メインスクリューロータ116a、サブスクリューロータ116b)のスラスト荷重を受けるスラスト軸受126を備えた軸受構造120を例に挙げて説明したが、固定側軸受面をステンレス鋼で構成し、回転側軸受面を樹脂が含浸されたカーボンで構成していれば、ラジアル荷重を受ける軸受構造であってもよい。例えば、スリーブ形状であり、回転軸が挿通されて当該回転軸に固定された回転側軸受面と、回転側軸受面と相対回転する固定側軸受面を有する軸受部材とを備えたジャーナル軸受構造にも本発明を適用することができる。   For example, in the above-described embodiment, the bearing structure 120 including the thrust bearing 126 that receives the thrust load of the rotating shaft (the main screw rotor 116a and the sub screw rotor 116b) has been described as an example of the bearing structure. A bearing structure that receives a radial load may be used as long as the stationary bearing surface is made of stainless steel and the rotating bearing surface is made of carbon impregnated with resin. For example, in a journal bearing structure that has a sleeve shape and includes a rotation-side bearing surface through which the rotation shaft is inserted and fixed to the rotation shaft, and a bearing member having a fixed-side bearing surface that rotates relative to the rotation-side bearing surface. The present invention can also be applied.

また、上述した実施形態において、潤滑液として水を例に挙げて説明したが、水に限らず、メタノール、エタノール等の低粘度の親水性の溶媒であればよい。また、潤滑液は親油性の溶媒であってもよく、この場合、親油性の官能基を有する樹脂を含浸したカーボンで構成される回転側軸受面を備えた軸受構造を用いるとよい。   In the above-described embodiment, water has been described as an example of the lubricating liquid. However, the lubricating liquid is not limited to water, and any low-viscosity hydrophilic solvent such as methanol or ethanol may be used. Further, the lubricating liquid may be an oleophilic solvent. In this case, a bearing structure having a rotation-side bearing surface made of carbon impregnated with a resin having an oleophilic functional group may be used.

また、上述した実施形態では、水噴射式空気圧縮装置110に用いられる軸受構造120について説明したが、水噴射式空気圧縮装置110に限らず、回転軸を有する他の装置の軸受構造にも本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the bearing structure 120 used in the water-injection type air compressor 110 has been described. However, the present invention is not limited to the water-injection type air compressor 110, and is not limited to the bearing structure of other devices having a rotating shaft. The invention can be applied.

また、上述した実施形態では、2つのスクリューロータ(メインスクリューロータ116a、サブスクリューロータ116b)を備えた水噴射式空気圧縮装置110について説明したが、スクリューロータの数は3以上であってもよい。   In the above-described embodiment, the water-injection type air compressor 110 including two screw rotors (main screw rotor 116a and sub screw rotor 116b) has been described. However, the number of screw rotors may be three or more. .

本発明は、液体で潤滑される軸受構造、および、これを用いた水噴射式空気圧縮装置に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a bearing structure that is lubricated with a liquid and a water jet type air compressor using the same.

110 …水噴射式空気圧縮装置
114 …筐体
116a …メインスクリューロータ(回転軸、スクリューロータ)
116b …サブスクリューロータ(回転軸、スクリューロータ)
120 …軸受構造
122 …スラストカラー
122a …回転側軸受面
126 …スラスト軸受(軸受部材)
126a …固定側軸受面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Water-injection type air compressor 114 ... Case 116a ... Main screw rotor (rotary shaft, screw rotor)
116b ... Sub screw rotor (rotary shaft, screw rotor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 120 ... Bearing structure 122 ... Thrust collar 122a ... Rotation side bearing surface 126 ... Thrust bearing (bearing member)
126a ... fixed side bearing surface

Claims (4)

回転軸に設けられ、樹脂が含浸されたカーボンで構成された回転側軸受面と、
ステンレス鋼で構成され、前記回転側軸受面との間に生じるすべり運動によって前記回転軸に作用する荷重を受ける固定側軸受面を有する軸受部材と、
を備えたことを特徴とする軸受構造。
A rotation-side bearing surface made of carbon impregnated with resin and provided on the rotation shaft;
A bearing member having a fixed-side bearing surface that is made of stainless steel and receives a load acting on the rotating shaft by a sliding motion generated between the rotating-side bearing surface;
A bearing structure characterized by comprising:
前記固定側軸受面は、前記回転軸に作用するスラスト荷重を受けることを特徴とする請求項1に記載の軸受構造。   The bearing structure according to claim 1, wherein the fixed-side bearing surface receives a thrust load acting on the rotating shaft. 当該軸受構造の潤滑液として親水性の溶媒が用いられており、
前記樹脂は、水酸基を有する樹脂であることを特徴とする請求項1または2に記載の軸受構造。
A hydrophilic solvent is used as a lubricant for the bearing structure,
The bearing structure according to claim 1, wherein the resin is a resin having a hydroxyl group.
筐体と、
前記筐体内に設けられ、互いに螺接されて一体回転することで空気を圧縮する複数のスクリューロータと、
前記スクリューロータに設けられ、樹脂が含浸されたカーボンで構成された回転側軸受面を有するスラストカラーと、
前記筐体に固定され、ステンレス鋼で構成され、前記回転側軸受面との間に生じるすべり運動によって前記スクリューロータに作用するスラスト荷重を受ける固定側軸受面を有するスラスト軸受と、
を備えたことを特徴とする水噴射式空気圧縮装置。
A housing,
A plurality of screw rotors that are provided in the housing and are screwed to each other to compress air by rotating together;
A thrust collar provided on the screw rotor and having a rotation-side bearing surface made of carbon impregnated with resin;
A thrust bearing having a fixed bearing surface that is fixed to the housing and is made of stainless steel and receives a thrust load acting on the screw rotor by a sliding motion generated between the rotating bearing surface and the bearing;
A water-injection type air compressor.
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