JP2014101887A

JP2014101887A - オイルフリースクリュー圧縮機

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Publication number: JP2014101887A
Application number: JP2014018161A
Authority: JP
Inventors: Natsuki Kawabata; 夏樹川端; Masakatsu Okaya; 真克岡谷
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2030-01-25
Also published as: JP5799116B2

Abstract

【課題】圧縮機とその駆動系装置の構造を簡素化する。
【解決手段】
オイルフリースクリュー圧縮機は、ガスを圧縮する圧縮機本体１，２、圧縮機本体のロータを、増速ギヤ２ａ，２ｂ，９を介して駆動するモータ１０、増速ギヤを収納するギヤケーシング３、吐出空気を冷却する冷却系装置３１，４１等から構成されている。オイルポンプ５２はブルギヤ９に取付けたオイルポンプギヤシャフト７１により駆動する。シャフトシール７４はシャフトシールカバー７３に組付けられ、ブッシュ７２との間でギヤケース３内の潤滑油をシールする。またブッシュ７２はブルギヤ９の軸方向の位置決めをする。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気等のガスを圧縮する圧縮機本体、圧縮機本体を駆動する駆動装置を有するオイルフリースクリュー圧縮機に好適なものである。

従来のオイルフリースクリュー圧縮機の一例として特許文献１や特許文献２に記載のものがある。この従来のものでは、モータ軸とギヤはプーリ及びベルトを介して締結されている。特許文献３では、カップリングを介してモータ軸と締結された回転軸にギヤが取り付けられる構造となっている。

特公平２−５７２３７号公報（図１）特許第２５６８７６７号公報（図１）特開２００２−１５５８７９号公報（図１）

従来のオイルフリースクリュー圧縮機において、オイルポンプはそれ自身がモータを持つタイプと、ギヤシャフトまたは主モータのシャフトの延長軸によって駆動されるものがある（上記の特許文献参照）。オイルポンプモータ付の場合、コストが上昇するという課題があり、オイルポンプモータ自体も電圧によって使い分ける必要があるなど、部品管理面の課題もある。

また、上記の特許文献に開示されているようなギヤシャフトに取付ける場合には、実際の取付けにあたってギヤシャフト自体およびその両端にベアリングが必要となりコスト的なデメリットが発生する。主モータのシャフトの延長軸上に取付ける場合にも、主モータシャフトが特殊品となり、コストが上昇する。さらには、モータ軸に別ピースの軸を取付ける場合に、主モータの軸径が小さいため、取付け誤差が大きくなり、オイルポンプギヤの回転精度が悪くなるという課題が生ずる。

また、主モータフランジを直接ギヤケースに取付けた場合、主モータ側にギヤケース内の潤滑油が侵入しないようなシール構造を持たせる必要があり、これも部品点数が増加してコストアップの要因となるだけではなく、製造上の工程も増加してしまう。さらには、主モータ軸にブルギヤを取付ける場合は、軸方向の位置決めが難しい。

本発明の目的は、主モータの動力を用いてオイルポンプを駆動するオイルフリースクリュー圧縮機において、構成の簡素化を図りながらオイルポンプの回転誤差を低減することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴はロータを有しガスを圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体のロータに接続されてモータの動力を前記圧縮機本体に伝達する増速ギヤと、該増速ギヤを収納するギヤケーシングと、前記圧縮機本体のロータを前記増速ギヤを介して駆動するモータと、前記圧縮機本体のベアリングおよび前記増速ギヤを潤滑するためのオイルポンプを備えるオイルフリースクリュー圧縮機において、前記オイルポンプを駆動するためのオイルポンプ駆動用ギヤを固定したオイルポンプ用ギヤシャフトを前記増速ギヤに固定し、これにより前記オイルポンプを駆動し、前記モータのシャフトシール固定用のシャフトシールカバーのフランジ径を主モータフランジ径よりも大径とし、このシャフトシールカバーを前記ギヤケースに固定したことにある。

更に、本発明の第２の特徴は、ロータを有しガスを圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体のロータに接続されてモータの動力を前記圧縮機本体に伝達する増速ギヤと、該増速ギヤを収納するギヤケーシングと、前記圧縮機本体のロータを、前記増速ギヤを介して駆動するモータと、前記圧縮機本体のベアリングおよび前記増速ギヤを潤滑するためのオイルポンプを備えるオイルフリースクリュー圧縮機において、前記オイルポンプを駆動するための、オイルポンプ駆動用ギヤを固定したオイルポンプギヤシャフトを前記増速ギヤに固定し、これにより、前記オイルポンプを駆動し、前記モータのシャフトシールは、モータ軸に固定されたブッシュとの間でシールを行い、かつこのブッシュがブルギヤの軸方向の位置決めをすることにある。

また、上記特徴を有するものにおいて、増速ギヤは前記モータの軸に取り付けられるブルギヤとこのブルギヤと噛み合って前記圧縮機本体のロータに接続されるピニオンギヤとからなり、ブルギヤを挟んで対向するようにモータとオイルポンプギヤシャフトが配置され、オイルポンプはブルギヤの圧縮機本体側の投影面内に収められて配置されることが好適である。この構成においては、特に二段スクリュー圧縮機の場合、オイルポンプを低圧段側圧縮機本体と高圧段側圧縮機本体との間に位置させると、さらなるコンパクト化が可能となる。

本発明によれば、主モータの動力を用いてオイルポンプを駆動するオイルフリースクリュー圧縮機において、構成の簡素化を図りながらオイルポンプの回転誤差を低減することができる。

本実施例のオイルフリースクリュー圧縮機の全体構成を説明する系統図である。本実施例の駆動系装置を示す正面図である。

本発明の実施形態における特徴を述べると以下の通りである。すなわち、汎用性のある主モータ軸１０ａを使用しつつ、オイルポンプ５３をその主モータ１０で駆動する低コストのオイルフリースクリュー圧縮機を得る構成である。具体的には、ブルギヤ９の径の比較的大きな場所にオイルポンプ駆動用シャフト７１を印籠バメなどで取付けることにより、オイルポンプ５３は回転誤差の少ない状態で駆動できる。

また、シャフトシール７４を、主モータフランジ１０ｂよりも大径化したシャフトシールカバー７３に取付け、これをギヤケース３に取付けることにより、ギヤケース３内の潤滑油がモータ側に進入することを防ぐ。さらに、シャフトシール７４の相手側は、モータ軸１０ａにブッシュ７２を組付けてシール効果を高め、さらにこのブッシュ７２がブルギヤ９の軸方向の位置決め機能も果たす。

この構成によれば、汎用モータ１０のモータ軸１０ａを使用して安価にオイルポンプ５３が駆動できる。また、モータフランジ１０ｂより大径のシャフトシールカバー７３にシャフトシール７４を固定することによって、主モータ１０とブルギヤ９を直接締結して部品点数を削減し、さらに、シャフトシール用のブッシュ７２にブルギヤの軸方向の位置決め機能をもたせて、組立て性を高めている。

本発明は多段スクリュー圧縮機に限られるものではないが、本実施形態の圧縮機は、空気等のガスをスクリューロータを回転させることにより圧縮する低圧段側圧縮機本体１及び高圧段側圧縮機本体２の二段スクリュー圧縮機として構成されている。また、その駆動系装置は、圧縮機本体が圧縮仕事をするための動力源である主モータ（駆動装置）１０と、この主モータ１０の回転を増速して圧縮機ロータに伝達する増速ギヤ（ブルギヤ９、ピニオンギヤ１ｂ、２ｂ）、これらの増速ギヤを収納するギヤケース３等から構成される。

上記駆動系装置において、ブルギヤ９は主モータの軸１０ａに直接勘合し、さらにこのブルギヤ９にオイルポンプギヤシャフト７１を回転誤差が少くなるよう印籠バメにより勘合し、このオイルポンプギヤシャフト７１にオイルポンプギヤ７６を勘合して、主モータ１０の動力により、オイルポンプ５３を直接駆動する。ギヤケース３と主モータ１０のシャフトシール７４は主モータよりも大径のシャフトシールカバー７３に取付けたシャフトシールと主モータ軸１０ａに取付けたブッシュ７２により行う。また、上述のようにこのブッシュ７２はブルギヤ９の軸方向の位置決めの役割もはたす。

上記構成とすることにより以下の効果が得られる。主モータ１０で圧縮機１、２およびオイルポンプ５３を駆動できるためオイルポンプ駆動用のモータが不要となる。また、ブルギヤシャフトやそれを支持するための軸受けも不要である。また、オイルポンプギヤシャフト７１はブルギヤ９に固定されるため汎用モータ１０の軸が使用でき、さらに、径の大きな部分で印籠ばめで固定することにより、オイルポンプギヤ７６の回転誤差を少なくできる。またシャフトシール用ブッシュ７２がブルギヤ９の軸方向の位置決めをするため、部品点数が少なくできる。また、結果として駆動系部品全体をコンパクトに構成できる。

以下、図面に基づき本実施形態のオイルフリースクリュー圧縮機の具体例を説明する。

図１本実施例のオイルフリースクリュー圧縮機の全体構成を示す系統図で、空冷式二段オイルフリースクリュー圧縮機に本発明を適用した場合の例である。

空冷式二段オイルフリースクリュー圧縮機は、低圧段側圧縮機本体１および高圧段側圧縮機本体２が設けられ、主モータ１０のモータ軸１０ａに連結されている。ギヤケーシン
グ３には主モータ軸１０ａの軸先端に取付けられたブルギヤ９と、圧縮機本体１，２の回
転従動軸１ａ，２ａ先端に取付けられ且つブルギヤ９に噛合ったピニオンギヤ１ｂ，２ｂ
とが設けられている。主モータ１０が回転することにより、その回転力がブルギヤ９およ
びピニオンギヤ１ｂ，２ｂ及びロータ回転軸１ａ、２ａを介して圧縮機本体１，２に伝達
され、圧縮機本体１，２を回転させて圧縮用空気を圧縮する。

低圧段側圧縮機本体１の吐出側には低圧段側吐出配管２４を介してインタークーラ（低圧段冷却系装置）３１が接続され、さらにインタークーラ３１には高圧段側吸込配管２５を介して高圧段側圧縮機本体２の吸入側に接続されている。また、高圧段側圧縮機本体２の吐出側には高圧段側吐出配管２６および逆止弁２７を介してアフタークーラ（高圧段冷却系装置）４１が接続されている。インタークーラ３１およびアフタークーラ４１はファンモータに接続された冷却ファン４４によって冷却風が供給されており、低圧段側圧縮本体１や高圧段側圧縮機本体２で圧縮されて高温となった圧縮空気を冷却するようにしている。

オイルクーラ（潤滑油冷却装置）５１は、オイルポンプ５３によって循環され、ギヤおよび軸受を潤滑する潤滑油を冷却する。すなわち、圧縮機本体のベアリングおよび増速ギヤを潤滑した潤滑油は圧縮熱により高温となるため、オイル循環経路中にオイルクーラ５１を配置して冷却することにより、潤滑部分を間接的に冷却する構造となっている。

図２は圧縮機本体と駆動系の構成を示す本発明の一実施例を示す正面図である。従来オイルポンプはオイルポンプモータにより駆動したり、ギヤシャフト軸より駆動したり、軸端に専用の加工を施した主モータより駆動したりしている。

これに対し本実施例では、オイルポンプギヤシャフト７１をブルギヤ９に取付ける。この際、オイルポンプギヤシャフト７１の回転精度を高めるため、印籠バメや焼きバメを用いても良い。オイルポンプギヤシャフト７１の先端にはオイルポンプピニオンギヤ７５を取付け、オイルポンプ５のシャフト５３ａに組付けたオイルポンプギヤ７６と組合せてオイルポンプ５３を駆動する。これにより主モータ軸１０ａは汎用品を仕様できるため、別置きのオイルプンプモータを用いたり、ギヤシャフトを別途軸受けで支持したりすることなく安価にオイルポンプを駆動できる。

更に、本実施例では主モータのフランジ１０ｂよりも径の大きなシャフトシールカバー７３を用いて、これにシャフトシール７４を取付けることによって、主モータ１０にシャフトシール機能を持たせる必要をなくしている。

更に本実施例では主モータ軸１０ａにブッシュ７２を組付けて、このブッシュ７２とシャフトシール７４によってシールを行うことにより、ブルギヤ９締結用のキー７７やキー溝１０ｃがあってもギヤケース３内の潤滑油が主モータ１０側に侵入するのを防止する。また、このブッシュ７２はブルギヤ９の軸方向の位置決めの役割も果たす。尚、ブッシュ７２外周部には二硫化モリブデン系に代表される固体潤滑剤皮膜があることが望ましい。

また、上述のように、本実施形態では、ブルギヤ９を挟んで対向するように主モータ１０とオイルポンプギヤシャフト７１が配置され、このオイルポンプギヤシャフト９をブルギヤ９に取り付ける構成としている。オイルポンプピニオンギヤ７５はブルギヤ９より小径であり、また、オイルポンプ５３自体もブルギヤ９の圧縮機本体側の投影面内に収められるように配置されているため、駆動系全般が非常にコンパクトとなり、オイルフリースクリュー圧縮機全体の小型化に寄与する。

特に、本実施形態の具体例として二段スクリュー圧縮機においては、低圧段側圧縮機本体１と高圧段側圧縮機本体２との間にオイルポンプ５３を配置することができるため、デッドスペースを極小とすることができ、更に好適である。

以上のように本実施例によれば、部品点数の削減、標準部品の使用、作業性の向上、コスト低減を図ったパッケージ型圧縮機ユニットが得られる。

１…低圧段圧縮機本体、１ａ…ロータ回転軸、１ｂ…低圧段ピニオンギヤ、２…高圧段圧縮機本体、２ａ…ロータ回転軸、２ｂ…高圧段ピニオンギヤ、３…ギヤケース、９…ブルギヤ、１０…モータ（駆動装置）、１０ａ…モータ軸、１０ｂ…モータ脚部、１０ｃ…キー溝、２４…低圧段吐出配管、２５…高圧段吸込配管、２６…高圧段吐出配管、２７…逆止弁、３１…インタークーラ（低圧段冷却系装置）、４１…アフタークーラ（高圧段冷却系装置）、４４…冷却ファン、５１…オイルクーラ（潤滑油冷却装置）、５３…オイルポンプ、５３ａ…シャフト、７１…オイルポンプギヤシャフト、７２…ブッシュ、７３…シャフトシールカバー、７４…シャフトシール、７５…オイルポンプピニオンギヤ、７６
…オイルポンプギヤ、７７…キー

Claims

ロータを有しガスを圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体のロータに接続されてモータの動力を前記圧縮機本体に伝達する増速ギヤと、該増速ギヤを収納するギヤケーシングと、前記圧縮機本体のロータを、前記増速ギヤを介して駆動するモータと、前記圧縮機本体のベアリングおよび前記増速ギヤを潤滑するためのオイルポンプを備えるオイルフリースクリュー圧縮機において、
前記オイルポンプを駆動するためのオイルポンプ駆動用ギヤを固定したオイルポンプギヤシャフトを前記増速ギヤに固定し、これにより、前記オイルポンプを駆動し、
前記モータのシャフトシール固定用のシャフトシールカバーのフランジ径を主モータフランジ径よりも大径とし、このシャフトシールカバーを前記ギヤケースに固定したことを特徴とするオイルフリースクリュー圧縮機。
ロータを有しガスを圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体のロータに接続されてモータの動力を前記圧縮機本体に伝達する増速ギヤと、該増速ギヤを収納するギヤケーシングと、前記圧縮機本体のロータを、前記増速ギヤを介して駆動するモータと、前記圧縮機本体のベアリングおよび前記増速ギヤを潤滑するためのオイルポンプを備えるオイルフリースクリュー圧縮機において、
前記オイルポンプを駆動するための、オイルポンプ駆動用ギヤを固定したオイルポンプギヤシャフトを前記増速ギヤに固定し、これにより、前記オイルポンプを駆動し、
前記モータのシャフトシールは、モータ軸に固定されたブッシュとの間でシールを行い、かつこのブッシュがブルギヤの軸方向の位置決めをすることを特徴とするオイルフリースクリュー圧縮機。
請求項１又は２に記載のオイルフリースクリュー圧縮機において、前記増速ギヤは前記モータの軸に取り付けられるブルギヤと、このブルギヤと噛み合って前記圧縮機本体のロータに接続されるピニオンギヤとからなり、前記ブルギヤを挟んで対向するように前記モータと前記オイルポンプギヤシャフトが配置され、前記オイルポンプは前記ブルギヤの圧縮機本体側の投影面内に収められて配置されることを特徴とするオイルフリースクリュー圧縮機。
請求項１〜３の何れか一項に記載のオイルフリースクリュー圧縮機において、前記圧縮機本体は、低圧段側圧縮機本体と、高圧段側圧縮機本体とからなる二段スクリュー圧縮機であり、前記オイルポンプは前記低圧段側圧縮機本体と前記高圧段側圧縮機本体との間に位置することを特徴とするオイルフリースクリュー圧縮機。