JP2018035782A - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス性や加工性のよい液体供給部を有する、スクリュー圧縮機を提供する。【解決手段】スクリューロータと、スクリューロータを収納するケーシングと、を有し、ケーシングの作動空間内に液体を供給するケーシングに設けられる液体供給部は、ケーシングと別部材で構成されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。【選択図】図１

Description

本発明はスクリュー圧縮機に関する。

スクリュー圧縮機では、ケーシング内の圧縮空気の冷却や、圧縮作動室内のシール性向上、摺動部の潤滑を目的としてケーシング内部に油などの液体の冷却溶媒を供給している。ロータの撹拌損失が低減させ、圧縮空気の冷却効率を向上するために、冷却に必要な油量を少なくすることで、圧縮機効率を向上することができる。また圧縮空気の冷却効率を向上し、圧縮過程を等温圧縮に近づけることができれば、空気を圧縮する仕事量が低減し、圧縮機効率を向上させることができる。圧縮空気の冷却効率の向上を目的にした従来の技術には例えば特許文献１がある。

特開２００１−１５３０７３号公報

特許文献１では、給油位置を、圧縮開始歯溝の先行歯先から圧縮完了歯溝における後続歯先空間に設置している。給油位置を圧縮開始歯溝の先行歯先以降に設けることで、圧縮完了後の空気が存在する作動空間内に給油することができる。圧縮完了後の作動空間への給油により、空気の吸込工程中に高温の油が給油されて空気が加熱されることを防ぎ、体積効率を向上させることができる。また給油位置を圧縮完了歯溝の後続歯先以前に設けることで、圧縮作動室の圧力が低い時に給油することができる。これにより給油ポンプを使用せず圧力差による給油を行う場合にも必要給油量を確保することができる。

圧縮機の冷却効率を向上するためには、特許文献１の給油位置の規定のみならず、ケーシング内に供給する液体の粒径を縮小し、液体と圧縮空気の熱交換を促進させる必要がある。液体を微粒化するためにケーシングに小径の給油経路を直接加工すると、メンテナンス性が低下するとともに、加工性も低下する可能性がある。本発明は、メンテナンス性や加工性のよい液体供給部を有するスクリュー圧縮機を提供することにある。

前述の目的を達成するために、例えば、スクリューロータと、スクリューロータを収納するケーシングと、を有し、ケーシングの作動空間内に液体を供給するケーシングに設けられる液体供給部は、ケーシングと別部材で構成されていることを特徴とする。

本発明は、メンテナンス性や加工性のよい液体供給部を有するスクリュー圧縮機を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る給油ノズルを装着したスクリュー圧縮機の径方向断面図である スクリュー圧縮機の全体構造を示す軸方向断面図である。 スクリュー圧縮機の全体構造を示す側面から見た断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る給油ノズルの斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る給油ノズルの軸方向断面図である。 図５のＡ方向から見たときの、等ピッチの2か所の固定部を有する給油ノズルの平面図である。 図５のＡ方向から見たときの、不等ピッチの４か所以上の固定部を有する給油ノズルの平面図である。 第２実施形態にかかる給油ノズルの平面図である。 第３実施形態にかかる給油ノズルの軸方向断面図である。

以下、本発明の実施形態を図１から図５を用いて詳細に説明する。

図１は、第１の実施形態に係る給油ノズルを装着したスクリュー圧縮機の径方向断面図である。

以下、雌雄一対のスクリューロータを備えるスクリュー圧縮機について説明するが、本発明は、シングルロータやトリロータのスクリュー圧縮機にも用いることができる。また、以下、給油ノズルから供給されるのは油の場合を記載するが、液体であればよく、油以外でも例えば水や冷却溶剤でもよい。

スクリュー圧縮機１は回転軸が平行で、かつらせん状の歯が噛み合うように各々回転する雄ロータ３および雌ロータ２と、雄ロータ３と雌ロータ２を収納して複数の圧縮作動室１２を形成するケーシング４を備えている。

ケーシング４には雄ロータ３と雌ロータ２を収納するための略円筒状のボア２１と、圧縮作動室１２に流体を吸入するための吸入口１３（図３に図示）と、圧縮された流体を圧縮作動室１２の外へ吐出するための吐出口１４（図３に図示）が設けられている。図示されている主給油経路５、副給油経路６、逆止弁７、給油ノズル１７、小径穴１８、および穴１９については、図３において後述する。

図２は、スクリュー圧縮機の全体構造を示す軸方向断面図である。

ケーシング４の内部において雄ロータ３と雌ロータ２は、それぞれラジアル軸受１５によって回転可能に支持されている。雄ロータ３の軸９には、モータ（図示せず）が接続されている。圧縮機の稼働により、モータに接続されている雄ロータ３が回転運動を始める。雄ロータ３の回転に伴い、雄ロータ３とローブにより噛み合っている雌ロータ２も回転運動を始める。

図３は、図２を側面から見た軸方向断面図である。

雄雌ロータが回転を始めると、ケーシング４に設けられた吸入口１３から圧縮室作動室１２内部へ気体が吸入される。２つのロータのローブによって形成される圧縮作動室１２の容積は、ロータの回転とともに吸入口１３側から吐出口１４側に移動しながら縮小する。圧縮作動室１２の容積縮小により、吸入口１３から流入した気体は圧縮されながら吐出側に移動していく。ロータの回転角度が所定の角度に達すると、圧縮された流体はケーシング４に設けられた吐出口１４を通り圧縮作動室１２の外へ吐出される。圧縮作動室１２の外へ吐出された圧縮流体は、吐出経路１０を通ってスクリュー圧縮機１の外へ吐出される。

本実施例における給油構造を説明する。ケーシング４には給油ノズル挿入穴１６が設けられており、給油ノズル１７が挿入されている。給油ノズル１７は内部に衝突噴流用の給油経路を有している。そして、給油ノズル１７は、穴１９を経由して液体を導入し、圧縮室作動室１２内部に対面する端面には小径穴１８が設けられている。

図４は、第１の実施形態に係る給油ノズル１７の斜視図である。

本実施例における給油ノズル１７は、例えば円柱状であって、給油ノズル１７の軸方向において穴１９と対向する位置に小径穴１８が設けられている。また、固定部８が設けられた装着位置決め部２２が設けられ、装着位置決め部２２のケーシングと対向する面に、ケーシングと給油ノズルとの密閉性を高めるためのシール部材挿入溝１１が形成されている。（シール部材は不図示。）なお、給油ノズル１７は円柱状以外にも四角柱等の形状でもよい。四角柱等の形状である場合、装着位置決め部２２は上述のような円環状ではなく、給油ノズル１７の外周部に設けられるものであればよい。

図５は、第１の実施形態に係る給油ノズルの軸方向断面図である。

給油経路は軸方向に延びた主給油経路５と、主給油経路５から分岐しハノ字に配列した副給油経路６から構成されている。給油ノズル１７の副給油経路６側の先端にある小径穴１８はケーシング４内面に開口している。もう一方の主給油経路側の穴１９は油貯留空間に開口している。油貯留空間はケーシング４の外部にオイルタンクとして設置しても、ケーシング４のボア２１外周面に形成してもよい。また給油ノズル１７は密封性を確保するためのシール部材挿入溝１１を有しており、油貯留空間と圧縮作動室１２の差圧を利用した給油を行う場合にも空気の漏洩を防ぐことができる。また、給油ノズル１７は内部に逆止弁７を有しており、圧縮機の運転開始時や停止時、アンロード運転と定常運転の切り替え時などに、油貯留空間の圧力よりも圧縮作動室１２内部の圧力が高くなった場合に油の逆流を防ぐことができる。給油ノズル１７は等ピッチの複数の固定部８、もしくは不等ピッチの複数の固定部２０によりケーシング４に固定されている。また、油を指向性を持って圧縮室作動室１２内部に供給したい場合には、給油ノズル１７のケーシング４への回転方向の位置を規定できる構造となっている。特に図５に示した給油ノズル１７の場合は、小径穴１８から照射された油が衝突することで指向性を有した油を供給できるので、例えば、スクリューロータの歯溝の幅方向よりも長手方向に油を拡散させるように供給ノズルを取り付けることが可能である。

図６は、図４に記載のＡ方向から見たときの、等ピッチの２か所の固定部を有する給油ノズルの平面図である。また、図７は、図４のＡ方向から見たときの、不等ピッチの４か所以上の固定部を有する給油ノズルの平面図である。

図６および図７においては、等ピッチの２か所の固定部８、もしくは不等ピッチの４か所以上の固定部２０によりケーシング４への給油ノズル１７の軸方向の装着位置を規定している。本構成により、ロータと給油ノズル１７の衝突を防ぐことができ信頼性を確保できる。上述の固定部８および固定部２０の個数は一例であって、他の個数であってもよいが、位置決めにおける信頼性を向上させるためには、上述の個数がよりよいと言える。また、等ピッチの２か所の固定部８、もしくは不等ピッチの４か所以上の固定部２０はケーシング４への装着の回転方向を規定できるため、微粒化した油の拡散する方向を考慮し、圧縮空気と油の熱交換を促進する回転方向に規定して装着することができる。また、装着位置決め部２２によって、圧縮空気が給油ノズル１７とロータとの間隙から隣接する圧縮作動室１２に漏洩することを防ぐことができる。さらに、給油ノズルの先端がケーシング内壁面から突出していると、ロータと給油ノズルの先端が衝突し信頼性が損なわれる。そのため給油ノズルのケーシングへの軸方向の装着位置の規定も可能となる。
最後に、図３及び図５を用いながら、圧縮機稼働時の油の流れを説明する。圧縮機が稼働すると、不図示の油貯留空間に存在する油は穴９を介して給油ノズル１７内部を流れる。給油ノズル１７内部の副給油経路６を出た油は、ハノ字に配列した他方の副給油経路６から出た油と衝突する。衝突した油は、２つの副給油経路６を結ぶ直線と直行する方向に油膜を形成した後、小さい粒子となってケーシング４内に拡散する。ケーシング４内に拡散した油は圧縮空気を冷却し、圧縮空気とともに吐出口１４から排出される。本構造によりケーシング４内部への微粒給油が可能になるため、油による圧縮空気の冷却が促進される。圧縮空気の冷却効率が向上すると、圧縮過程が等温圧縮に近づき圧縮に要する動力を低減することができ、圧縮機効率を向上することができる。また圧縮空気の冷却効率を向上させることで、冷却に必要な油量が少なくなるため、ロータによる油の撹拌損失が低減し、圧縮機効率を向上することができる。なお、給油ノズル１７は、ケーシング４内に単体で設置しても複数個設置してもよい。給油ノズル１７を複数個設置する場合、給油ノズル１７ごとに独立した油貯留空間を設置しても、共通した油貯留空間を設置してもよい。本実施例によれば、給油ノズル１７がケーシング４から脱着可能なため圧縮機の運転中に給油ノズル１７の小径穴１８が目詰まりした時に、ロータや軸受の取外しなどのオーバーフローをすることなく、メンテナンスをすることも可能である。

次に、第２実施形態に係る密閉形圧縮機の構造について図８を用いて説明する。
図８は、図４に記載のＡ方向から見たときの給油ノズルの平面図である。本実施形態において、給油ノズル１７は３つ以上の副給油経路６を有している。副給油経路６を複数設けることで、より多くの油を供給することができ冷却効率を向上させることが出来る。

次に第３実施形態に係る密閉形圧縮機の構造について図９を用いて説明する。

図９は、第３実施形態にかかる給油ノズルの軸方向断面図である。

本実施形態において、給油ノズル１７は複数の主給油経路５を有している。本構成により、複数の給油ノズル１７を設ける場合に比較して、取り付け性を向上させることが出来る。

１…スクリュー圧縮機、２…雌ロータ、３…雄ロータ、４…ケーシング、５…主給油経路、６…副給油経路、７…逆止弁、８…等ピッチの２か所の固定穴、９…雄ロータの軸、１０…吐出経路、１１…シール部材挿入溝、１２…圧縮作動室、１３…吸入口、１４…吐出口、１５…ラジアル軸受、１６…給油ノズル挿入穴、１７…給油ノズル、１８…副給油経路側の小径穴、１９…主給油経路側の穴、２０…不等ピッチの４か所以上の固定穴、２１…ボア、２２…装着位置決め部

Claims (7)

1. スクリューロータと、
   前記スクリューロータを収納するケーシングと、を有し、
   前記ケーシングの作動空間内に液体を供給すケーシングに設けられる液体供給部は、前記ケーシングと別部材で構成されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. 請求項１に記載の圧縮機において、
   前記液体供給部は、前記ケーシングに対して前記液体供給部の軸方向位置決めを行う第１の装着位置決め部を有することを特徴とするスクリュー圧縮機。
3. 請求項１に記載の圧縮機において、
   前記液体供給部は、前記ケーシングに対して前記液体供給部の回転方向に位置決めを行う第２の装着位置決め部を有することを特徴とするスクリュー圧縮機。
4. 請求項１に記載の圧縮機において、
   前記液体供給部の外周部には、前記ケーシングに対して前記液体供給部の軸方向位置決めを行う第１の装着位置決め部が設けられ、前記第１の装置位置決め部には前記ケーシングに対して前記液体供給部の回転方向に位置決めを行うための第２の装着位置決め部が設けられることを特徴とするスクリュー圧縮機。
5. 請求項４に記載の圧縮機において、
   前記第２の装着位置決め部は、前記第１の装置位置決め部において等ピッチの２か所、もしくは不等ピッチの４か所以上設けられる固定部であることを特徴とするスクリュー圧縮機。
6. 請求項２に記載の圧縮機において、
   シール部材を設置するシール部材挿入溝を前記第１の装着位置決め部に設けることを特徴とするスクリュー圧縮機。
7. 請求項１に記載の圧縮機において、
   前記液体供給部は逆止弁を有することを特徴とするスクリュー圧縮機。

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