JP4043433B2 - 空気圧縮機 - Google Patents
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Description
本発明は、油冷式スクリュ形圧縮機本体とこれを駆動するモータとが一体形ケーシングにより合体された空気圧縮機に関するものである。
従来、油冷式スクリュ形圧縮機本体とこれを駆動するモータとが一体形ケーシングにより合体された圧縮機は公知である（例えば、特許文献１及び２参照。）。
特開平１１−２２３１９２号公報
特開平９−２６８９８８号公報
特許文献１には、軸継手の周囲を囲う中間ケーシング部を介して圧縮機ケーシング部とモーターケーシング部とが一体的に形成され、油分離タンク内に内蔵された圧縮機本体内の吸込み側の軸受部に軸封装置が設けられ、圧縮機本体内の空間と中間ケーシング部及びモーターケーシング部とが遮断された油冷式スクリュ圧縮機が開示されている。
特許文献２には、圧縮機ケーシング部とモーターケーシング部とが一体的に形成され、第１段圧縮機本体と第２段圧縮機本体との間に生じる油溜まり部と第１段圧縮機本体のスクリュロータの吸込み側の軸受・軸封部とを連通させる給油流路が設けられ、圧縮機本体内の空間とモーターケーシング部とが遮断された油冷式２段形スクリュ圧縮機が開示されている。
特許文献２には、圧縮機ケーシング部とモーターケーシング部とが一体的に形成され、第１段圧縮機本体と第２段圧縮機本体との間に生じる油溜まり部と第１段圧縮機本体のスクリュロータの吸込み側の軸受・軸封部とを連通させる給油流路が設けられ、圧縮機本体内の空間とモーターケーシング部とが遮断された油冷式２段形スクリュ圧縮機が開示されている。
特許文献１及び２に記載の圧縮機のいずれもが、スクリュロータのロータ軸がケーシング壁部を貫通する箇所に軸封手段、即ちメカニカルシールを必要としていた。このメカニカルシールの場合、固定側のメカニカルシールの内周部と回転側のロータ軸との間の微小隙間に油を導くことにより、潤滑、冷却作用とともにシール作用を生じさせておりメカニカルシールからロータ軸の軸方向に関して、外側への油の漏出を完全になくすことは不可能であり、油は消費され続ける。このため、随時、油の補給が必要で、油の漏出速度が増大してくるとメカニカルシールの取替えが必要になる等、メカニカルシールを用いることによりメンテナンス作業の負担増を招くという問題があった。
本発明は、斯かる従来の問題をなくすことを課題としてなされたもので、メカニカルシールを不要とし、メンテナンス作業の負担軽減を可能とした空気圧縮機を提供しようとするものである。
上記課題を解決するために、第１発明は、互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータが収容された油冷式スクリュ形圧縮機本体を備えるとともに、この吸込み側にこれを駆動するモータを備え、上記圧縮機本体の圧縮機ケーシング部と上記モータのモーターケーシング部とが一体的に形成され、上記スクリュロータの最下部が上記モータの回転子の最下部よりも低位置にあり、上記モータの出力軸がこれと一体回転する回転子とともに上記スクリュロータの駆動側ロータ軸からオーバーハングした状態に設けられた空気圧縮機において、上記圧縮機ケーシング部の上記モータ側の壁部を貫通する上記スクリュロータの駆動側ロータ軸に、軸封手段を設けることなく、上記駆動側ロータ軸を回転可能に支持する軸受から、上記モータの方に向かう油の漏出を許容する構造が設けられ、かつ、上記壁部に上記モータ内の空間と上記圧縮機ケーシング部内の吸込口とを連通させて漏出した油を吸込口に導く開口部が形成され、上記圧縮機本体の吸込み側に接続した吸込流路に設けられた吸気調整弁の二次側と上記モータ内の上記スクリュロータから遠のく側の空間とを連通させる空気導入流路が設けられた構成とした。
第２発明は、第１発明の構成に加えて、上記圧縮機本体とこの吐出側から延びる吐出流路に介設された油分離回収器との間における上記吐出流路の部分に上記油分離回収器へ向かう方向の流れのみを許容する逆止弁が介設され、かつ、上記圧縮機本体内のロータ室内に油を供給する油流路に上記モータの停止時に閉状態にされる開閉弁が介設された構成とした。
さらに、第３発明は、第３発明の構成に加えて、上記空気導入流路に介在させた開閉弁と、上記モータのモーターコイル温度を検出する温度センサと、この温度センサから検出温度を示す温度信号を入力され、この検出温度が設定値を超えた場合にのみ、上記開閉弁を開状態にする制御部とが設けられた構成とした。
さらに、第４発明は、第１から第４発明のいずれかの構成に加えて、上記モータに電力を供給する動力線を導入するために上記モーターケーシング部に形成された開口部と、油を通さない素材からなり、上記開口部を閉じるとともに、上記動力線を貫通させ、かつ上記動力線に密着する閉塞部材が設けられた構成とした。
第１発明に係る空気圧縮機によれば、メカニカルシールが不要になり、この結果、構造が簡素化され、軸受部から漏出した油の回収も可能となり、メンテナンス作業の負担も軽減される等の効果を奏する。また、圧縮機本体の吸込み側に接続した吸込流路に設けられた吸気調整弁の二次側とモータ内のスクリュロータから遠のく側の空間とを連通させる空気導入流路が設けられているので、モータの冷却が容易になるという効果を奏する。
第２発明に係る空気圧縮機によれば、第１発明による効果に加えて、圧縮機の停止時に、吸込み側への油の逆流を防止し、再起動時における油圧縮による過大な起動トルクの発生をなくし、円滑な起動が可能になる等の効果を奏する。
第３発明によれば、第１発明による効果に加えて、モータコイル温度が異常上昇して、冷却を必要とする状態になれば、その場合にのみ冷却用の空気をモータ内に取り入れ、不必要な冷却はなくせるという効果を奏する。
第４発明によれば、第１から第３発明のいずれかによる効果に加えて、圧縮機の停止時に、吐出側から吸込み側を経て、さらにモータ内空間への圧縮空気の逆流が生じても、油の機外への飛散を単純な部材により防止できるという効果を奏する。
次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜３は、本発明の第１実施形態に係る空気圧縮機１を示し、この空気圧縮機１は油冷式スクリュ形圧縮機本体１１と、この吸込み側にこれを駆動するモータ１２とを備えている。また、この圧縮機本体１１の圧縮機ケーシング部１３とモータ１２のモーターケーシング部１４とは一体的に形成され、これにより圧縮機本体１１とモータ１２とは合体されている。
なお、圧縮機ケーシング部１３とモーターケーシング部１４とが完全に単一の部材で形成されているものに限らない。圧縮機ケーシング部１３とモーターケーシング部１４とがボルト等で締結されて一体的に形成されていてもよい。
図１〜３は、本発明の第１実施形態に係る空気圧縮機１を示し、この空気圧縮機１は油冷式スクリュ形圧縮機本体１１と、この吸込み側にこれを駆動するモータ１２とを備えている。また、この圧縮機本体１１の圧縮機ケーシング部１３とモータ１２のモーターケーシング部１４とは一体的に形成され、これにより圧縮機本体１１とモータ１２とは合体されている。
なお、圧縮機ケーシング部１３とモーターケーシング部１４とが完全に単一の部材で形成されているものに限らない。圧縮機ケーシング部１３とモーターケーシング部１４とがボルト等で締結されて一体的に形成されていてもよい。
圧縮機ケーシング部１３の一方には吸込口２１に通じる吸込流路２２が接続し、吸込流路２２には、吸込みフィルタ２３及び吸気調整弁２４が設けられている。また、圧縮機ケーシング部１３の他方には吐出口２５に通じる吐出流路２６が接続し、吐出流路２６には、上部に油分離エレメント２７を内蔵し、下部に油溜まり部２８を有する油分離回収器２９と、この二次側に逆止弁３１とが設けられている。さらに、圧縮機ケーシング部１３における吸込口２１と吐出口２５との間のロータ室３２には、互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータ、即ち雌ロータ３３及び雄ロータ３４が収容されている。
雌ロータ３３は両側に突出したロータ軸にて軸受３５，３６により回転可能に支持され、雌ロータ３３の上方に配置された雄ロータ３４は両側に突出したロータ軸にて軸受３７，３８により回転可能に支持されている。特に、上記ロータ軸の内、雄ロータ３４の吸込み側に突出したロータ軸３９は、圧縮機ケーシング部１３を貫通してモータ１２の出力軸４１とは同軸上に一体的に設けられ、雄ロータ３４が駆動側ロータとなっている。また、この圧縮機ケーシング部１３を貫通するロータ軸３９、さらに具体的には、圧縮機ケーシング部１３のモータ１２側の壁部を貫通するロータ軸３９を支持する軸受３７の箇所については、軸受３７から上記ロータ軸の外周面に沿ったり、軸受３７の内部を通過したりして、雄ロータ３４から遠のく外側に向かう、即ちモータ１２の方に向かう油の漏出を許容する構造となっている。従って、ここでは軸封手段であるメカニカルシールは不要であり、用いられていない。なお、この空気圧縮機１では、雌ロータ３３のモータ１２側のロータ軸を支持する軸受３５の箇所についても、上記同様、モータ１２の方に向かう油の漏出を許容する構造としてある。
出力軸４１はこれと一体回転する回転子４２とともにロータ軸３９からオーバーハングした状態に設けられ、かつスクリュロータの最下部、具体的には図１及び２においてレベルＬ１で示す雌ロータ３３の最下部が、図１においてレベルＬ２で示すモータ１２の回転子４２の最下部よりも低位置になるように、雌ロータ３３、雄ロータ３４、出力軸４１及び回転子４２のそれぞれが配置されている。また、圧縮機ケーシング部１３のモータ１２側の上記壁部には開口部４３，４４が形成され、吸込口２１とモーターケーシング部１４内の空間とは連通している。さらに、この壁部とは反対側のモーターケーシング部１４の端面には、開口部４５と、この開口部４５を閉じる閉塞部材４６とが設けられ、モータ１２に電力を供給する動力線４７が開口部４５内にて閉塞部材４６を貫いて、モータ１２の固定子４８のモーターコイル４９に接続している。なお、閉塞部材４６は、油を通さない弾力性のある素材からなり、ここを貫通する動力線４７に密着しており、好ましくは油を伴った空気に対して空気のみを通過させ、油を捕捉し、捕捉した油を下方に滴下させるフィルタ部材であるのがよい。
一方、油分離回収器２９の油溜まり部２８には、油冷却器５１が介設され、かつ、圧縮機ケーシング部１３内のロータ室、軸受部等の油供給箇所に通じる油流路５２が接続されている。
また、この空気圧縮機１では、吸気調整弁２４の二次側とモータ１２内の開口部４５側の空間とを連通させる空気導入流路７１が設けられている。
一方、油分離回収器２９の油溜まり部２８には、油冷却器５１が介設され、かつ、圧縮機ケーシング部１３内のロータ室、軸受部等の油供給箇所に通じる油流路５２が接続されている。
また、この空気圧縮機１では、吸気調整弁２４の二次側とモータ１２内の開口部４５側の空間とを連通させる空気導入流路７１が設けられている。
次に、上記構成からなる空気圧縮機１の作動時における空気及び油の挙動について説明する。
吸込みフィルタ２３を経て、吸込流路２２に流入した空気は、吸気調整弁２４にて流量調整され、吸込口２１から雌ロータ３３及び雄ロータ３４の歯溝空間に吸込まれる。さらに、この吸込まれた空気は、油流路５２による油注入下、圧縮され、油を伴って吐出口２５から吐出流路２６に吐出され、油分離回収器２９に流入する。油分離回収器２９では、油分離エレメント２７により圧縮された空気と油とが分離され、油分離された空気は油分離回収器２９の上部から延びる吐出流路２６の部分から逆止弁３１を経て送り出され、分離された油は一旦油溜まり部２８に溜められる。そして、この油溜まり部２８の油は油流路５２の油冷却器５１で冷却されて、ロータ室３２及び軸受３５，３６，３７，３８の箇所に供給された後、上述したように吐出口２５から圧縮された空気とともに油分離回収器２９に導かれ、上記同様、繰り返し循環させられる。
吸込みフィルタ２３を経て、吸込流路２２に流入した空気は、吸気調整弁２４にて流量調整され、吸込口２１から雌ロータ３３及び雄ロータ３４の歯溝空間に吸込まれる。さらに、この吸込まれた空気は、油流路５２による油注入下、圧縮され、油を伴って吐出口２５から吐出流路２６に吐出され、油分離回収器２９に流入する。油分離回収器２９では、油分離エレメント２７により圧縮された空気と油とが分離され、油分離された空気は油分離回収器２９の上部から延びる吐出流路２６の部分から逆止弁３１を経て送り出され、分離された油は一旦油溜まり部２８に溜められる。そして、この油溜まり部２８の油は油流路５２の油冷却器５１で冷却されて、ロータ室３２及び軸受３５，３６，３７，３８の箇所に供給された後、上述したように吐出口２５から圧縮された空気とともに油分離回収器２９に導かれ、上記同様、繰り返し循環させられる。
ところで、この空気圧縮機１では、メカニカルシールを使用せず、軸受３５及び３７からモータ１２側へは油が漏出し得る構造になっているが、開口部４３及び４４、特に開口部４３が設けられており、モータ１２内は、常時吸込口２１に向けて吸引されており、上記漏出した油は吸込口２１側に導かれる。
そして、この空気圧縮機１では、吸気調整弁２４の二次側とモータ１２内の開口部４５側の空間とを連通させる空気導入流路７１により、上記二次側から開口部４５側の上記空間を経て、さらに回転子４２と固定子４８との間の空隙部を経て吸込口２１へ空気を取り入れ、モータ１２の冷却を容易にするようになっている。
そして、この空気圧縮機１では、吸気調整弁２４の二次側とモータ１２内の開口部４５側の空間とを連通させる空気導入流路７１により、上記二次側から開口部４５側の上記空間を経て、さらに回転子４２と固定子４８との間の空隙部を経て吸込口２１へ空気を取り入れ、モータ１２の冷却を容易にするようになっている。
また、空気圧縮機１の停止時、それまで高圧の吐出圧力状態にあった油分離回収器２９内から油流路５２を経て略大気圧の吸込口２１に油が流入し、さらにこの油が同じく略大気圧のモータ１２内に流入する事態がたとえ発生したとしても、雌ロータ３３の最下部のレベルＬ１が回転子４２の最下部のレベルＬ２よりも低位置になっている故、回転子４２が油中に浸ることは防止される。この結果、再起動時に、回転子４２が油を撹拌しながら回転するという事態、これによる余分なエネルギーロスの発生だけでなく、油の撹拌に起因する油温度の異常上昇による運転停止という事態の発生も防止される。
さらに、上述した油の逆流時、油が回転子４２と固定子４８との間の空隙部を通過して、開口部４５側の空間部に達したとしても、モーターコイル４９に電力を供給する動力線４７は閉塞部材４６を介してモータ１２内に導入されており、ここから機外への油の漏れや、油の漏れによるモータ１２の周辺部の汚染も防止されるようになっている。なお、従来はこの油の漏れを防止するために、高価な端子台が使用されていたが、この空気圧縮機１では、モータ１２内が略大気圧である点を生かし、油を通さない弾力性のある素材からなる閉塞部材４６を用い、単純な構造になっている。なお、上述したように、閉塞部材４６が、油を伴った空気に対して空気のみを通過させ、油を捕捉し、捕捉した油を図３において矢印で示すように下方に滴下させるフィルタ部材により形成するのが好ましく、この場合、滴下した油は固定子４８の下部とモーターケーシング部１４との下部の空隙部から開口部４３を経て、吸込口２１へと回収されるようにすればよい。
図４は、本発明の第２実施形態に係る空気圧縮機２を示し、この空気圧縮機２において上述した空気圧縮機１と共通する部分については、互いに同一番号を付して説明を省略する。
この空気圧縮機２では、油分離回収器２９の１次側における吐出流路２６の部分に吐出口２５から油分離回収器２９に向かう流体流れのみを許容する逆止弁６１が設けられ、かつ油流路５２に空気圧縮機２の停止時には閉状態となる開閉弁６２が設けられている。
そして、空気圧縮機２の停止時に、油分離回収器２９から吐出口２５を経て,吸込口２１側への油を伴った圧縮空気の逆流を逆止弁６１により防止し、油溜まり部２８から油流路５２を経て、吸込口２１への油の流入を開閉弁６２により防止している。
この空気圧縮機２では、油分離回収器２９の１次側における吐出流路２６の部分に吐出口２５から油分離回収器２９に向かう流体流れのみを許容する逆止弁６１が設けられ、かつ油流路５２に空気圧縮機２の停止時には閉状態となる開閉弁６２が設けられている。
そして、空気圧縮機２の停止時に、油分離回収器２９から吐出口２５を経て,吸込口２１側への油を伴った圧縮空気の逆流を逆止弁６１により防止し、油溜まり部２８から油流路５２を経て、吸込口２１への油の流入を開閉弁６２により防止している。
図５は、本発明の第３実施形態に係る空気圧縮機３を示し、この空気圧縮機３において上述した空気圧縮機１と共通する部分については、互いに同一番号を付して説明を省略する。
この空気圧縮機３では、空気導入流路７１に介在させた開閉弁８１と、モータ１２のモーターコイル温度を検出する温度センサ８２と、温度センサ８２から検出温度を示す温度信号を入力され、この検出温度が設定値を超えた場合にのみ、開閉弁８１を開状態にする制御部８３とが設けられている。
そして、斯かる構成により、モータ冷却を必要とする場合にのみ吸気調整弁２４の二次側からモータ１２内に空気を導入するようになっている。
この空気圧縮機３では、空気導入流路７１に介在させた開閉弁８１と、モータ１２のモーターコイル温度を検出する温度センサ８２と、温度センサ８２から検出温度を示す温度信号を入力され、この検出温度が設定値を超えた場合にのみ、開閉弁８１を開状態にする制御部８３とが設けられている。
そして、斯かる構成により、モータ冷却を必要とする場合にのみ吸気調整弁２４の二次側からモータ１２内に空気を導入するようになっている。
なお、上述した空気圧縮機２に、開閉弁８１、温度センサ８２及び制御部８３を付加してもよく、本発明は斯かる構成を付加した空気圧縮機をも含むものである。
また、本発明は、必ずしも上述した開口部４５、閉塞部材４６を介して動力線４７をモータ１２内に導入するようにした空気圧縮機に限定するものでなく、従来周知の端子台を介して動力線をモーターコイル４９に接続するようにしてもよい。
さらに、雌ロータ３３のモータ１２側のロータ軸については、必ずしも圧縮機ケーシング部１３の壁部を貫通させる必要はなく、軸受３５の箇所のモータ１２開口部を蓋体により取り外し可能に閉じてしまってもよい。
また、本発明は、必ずしも上述した開口部４５、閉塞部材４６を介して動力線４７をモータ１２内に導入するようにした空気圧縮機に限定するものでなく、従来周知の端子台を介して動力線をモーターコイル４９に接続するようにしてもよい。
さらに、雌ロータ３３のモータ１２側のロータ軸については、必ずしも圧縮機ケーシング部１３の壁部を貫通させる必要はなく、軸受３５の箇所のモータ１２開口部を蓋体により取り外し可能に閉じてしまってもよい。
１，２，３ 空気圧縮機
１１ 油冷式スクリュ形圧縮機本体
１２ モータ
１３ 圧縮機ケーシング部
１４ モーターケーシング部
２１ 吸込口
２２ 吸込流路
２３ 吸込みフィルタ
２４ 吸気調整弁
２５ 吐出口
２６ 吐出流路
２７ 油分離エレメント
２８ 油溜まり部
２９ 油分離回収器
３１ 逆止弁
３２ ロータ室
３３ 雌ロータ
３４ 雄ロータ
３５，３６，３７，３８ 軸受
３９ ロータ軸
４１ 出力軸
４２ 回転子
４３，４４ 開口部
４５ 開口部
４６ 閉塞部材
４７ 動力線
４８ 固定子
４９ モーターコイル
５１ 油冷却器
５２ 油流路
６１ 逆止弁
６２ 開閉弁
７１ 空気導入流路
８１ 開閉弁
８２ 温度センサ
８３ 制御部
Ｌ１，Ｌ２ レベル
１１ 油冷式スクリュ形圧縮機本体
１２ モータ
１３ 圧縮機ケーシング部
１４ モーターケーシング部
２１ 吸込口
２２ 吸込流路
２３ 吸込みフィルタ
２４ 吸気調整弁
２５ 吐出口
２６ 吐出流路
２７ 油分離エレメント
２８ 油溜まり部
２９ 油分離回収器
３１ 逆止弁
３２ ロータ室
３３ 雌ロータ
３４ 雄ロータ
３５，３６，３７，３８ 軸受
３９ ロータ軸
４１ 出力軸
４２ 回転子
４３，４４ 開口部
４５ 開口部
４６ 閉塞部材
４７ 動力線
４８ 固定子
４９ モーターコイル
５１ 油冷却器
５２ 油流路
６１ 逆止弁
６２ 開閉弁
７１ 空気導入流路
８１ 開閉弁
８２ 温度センサ
８３ 制御部
Ｌ１，Ｌ２ レベル
Claims (4)
- 互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータが収容された油冷式スクリュ形圧縮機本体を備えるとともに、この吸込み側にこれを駆動するモータを備え、
上記圧縮機本体の圧縮機ケーシング部と上記モータのモーターケーシング部とが一体的に形成され、
上記スクリュロータの最下部が上記モータの回転子の最下部よりも低位置にあり、
上記モータの出力軸がこれと一体回転する回転子とともに上記スクリュロータの駆動側ロータ軸からオーバーハングした状態に設けられた空気圧縮機において、
上記圧縮機ケーシング部の上記モータ側の壁部を貫通する上記スクリュロータの駆動側ロータ軸に、軸封手段を設けることなく、上記駆動側ロータ軸を回転可能に支持する軸受から、上記モータの方に向かう油の漏出を許容する構造が設けられ、かつ、
上記壁部に上記モータ内の空間と上記圧縮機ケーシング部内の吸込口とを連通させて漏出した油を吸込口に導く開口部が形成され、
上記圧縮機本体の吸込み側に接続した吸込流路に設けられた吸気調整弁の二次側と上記モータ内の上記スクリュロータから遠のく側の空間とを連通させる空気導入流路が設けられたことを特徴とする空気圧縮機。 - 上記圧縮機本体とこの吐出側から延びる吐出流路に介設された油分離回収器との間における上記吐出流路の部分に上記油分離回収器へ向かう方向の流れのみを許容する逆止弁が介設され、かつ、上記圧縮機本体内のロータ室内に油を供給する油流路に上記モータの停止時に閉状態にされる開閉弁が介設されたことを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機。
- 上記空気導入流路に介在させた開閉弁と、上記モータのモーターコイル温度を検出する温度センサと、この温度センサから検出温度を示す温度信号を入力され、この検出温度が設定値を超えた場合にのみ、上記開閉弁を開状態にする制御部とが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機。
- 上記モータに電力を供給する動力線を導入するために上記モーターケーシング部に形成された開口部と、油を通さない素材からなり、上記開口部を閉じるとともに、上記動力線を貫通させ、かつ上記動力線に密着する閉塞部材が設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気圧縮機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003384780A JP4043433B2 (ja) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | 空気圧縮機 |
| CNB2004100947262A CN100335790C (zh) | 2003-11-14 | 2004-11-12 | 空气压缩机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003384780A JP4043433B2 (ja) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | 空気圧縮機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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