JP4066038B2 - 油冷式スクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油冷式スクリュー圧縮機に係り、特に軸受等を潤滑する潤滑油系統を改良したスクリュー圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に油冷式スクリュー圧縮機には、外部の回転駆動源に接続された駆動側スクリューロータと、この駆動側スクリューロータに噛み合う従動側スクリューロータとが設けられている。駆動側スクリューロータおよび従動側スクリューロータは、吸込側端部が吸込側軸受で、吐出側端部が吐出側軸受でそれぞれ回転自在に支持されており、外部の回転駆動源で駆動側スクリューロータを回転駆動すると、それに伴って従動側スクリューロータも回転し、これにより、空気等の流体を吸い込んで圧縮して吐出する。また、駆動側スクリューロータの吸込側端部はシャフト部を有し、このシャフト部が外部の回転駆動源に接続される。このシャフト部にはメカニカルシールが設けられている。そして、駆動側スクリューロータ、従動側スクリューロータ、吸込側軸受、吐出側軸受およびメカニカルシールはケーシングに収納され、このケーシングには、吸込側軸受が収納された空間と駆動側スクリューロータが収納された空間との間に隔壁が設けられている。
【０００３】
このような油冷式スクリュー圧縮機において、メカニカルシール、吸込側軸受および吐出側軸受は、圧縮機外部から給油される潤滑油によって冷却されつつ潤滑される。例えば、吸込側軸受には吸込側軸受のスクリューロータの反対側から潤滑油が給油され、この潤滑油が通過する際に吸込側軸受は冷却されつつ潤滑される。吸込側軸受を潤滑後の潤滑油は前記隔壁に形成された回収穴を介して駆動側スクリューロータの方へ流れ回収される。この回収穴は、吸込側軸受潤滑後の潤滑油を速やかに回収するために、通常、吸込側軸受の外輪と内輪との中間に合致した位置に形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸込側軸受における潤滑油の必要量はメカニカルシールにおける必要量よりも少ない。しかし、上記従来の技術では、メカニカルシール潤滑後の潤滑油の全てが吸込側軸受を通過する構成であるために、吸込側軸受への潤滑油の量が過剰となり、吸込側軸受において潤滑油の撹拌ロスが生じる。
【０００５】
また、スクリュー圧縮機本体の吸込方式には、流体をスクリューロータの軸方向から吸い込むアキシャル吸込方式と、スクリューロータのラジアル方向から吸い込むラジアル吸込方式があるが、特にラジアル吸込方式では、隔壁に形成された回収穴から潤滑油を回収する際にも撹拌ロスが生じる。すなわち、ラジアル吸込方式の場合は、回収穴が形成された隔壁の壁面とスクリューロータ端面との隙間が非常に狭く（直径２００ｍｍスクリューロータの場合で３００μｍ程度）、上記のように回収穴が吸込側軸受の外輪と内輪との中間に合致した位置に形成されていると、スクリューロータ側への潤滑油の回収はスクリューロータの歯が回収穴に一致したときは制限され、スクリューロータの回転に伴って潤滑油の回収が断続的に行われることになり、潤滑油の撹拌ロス増大の原因となっている。
【０００６】
本発明は吸込側軸受を通過する潤滑油の撹拌ロスを低減させることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、流体を吸い込んで圧縮し吐出する一対のスクリューロータと、スクリューロータの吸込側端部を回転自在に支持する吸込側軸受と、スクリューロータの吐出側端部を回転自在に支持する吐出側軸受と、スクリューロータ、吸込側軸受および吐出側軸受が収納され、吸込側軸受のスクリューロータの反対側から吸込側軸受に潤滑油を給油するための流路が形成されたケーシングと、吸込側軸受が収納された空間とスクリューロータが収納された空間との間の隔壁に形成され、吸込側軸受の内部を通過した後の潤滑油をスクリューロータ側に流して回収する第１の回収穴と、隔壁に形成され吸込側軸受に給油される潤滑油の一部をスクリューロータ側に直接導いて回収する第２の回収穴とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、潤滑油の一部が第２の回収穴を介して回収されるので、吸込側軸受を通過する潤滑油の量は潤滑に必要な最小限に抑えられ、これにより、吸込側軸受での潤滑油の撹拌ロスを低減させることができる。
【０００９】
第２の回収穴を吸込側軸受の外輪より外側の位置に形成することができる。また、第２の回収穴をスクリューロータの圧縮室以外の部分に開口させることができる。
【００１０】
また、本発明は、スクリューロータが流体をラジアル方向から吸込む方式であるとき、隔壁のスクリューロータ側壁面に凹部を形成し、その凹部に第２の回収穴を開口させたことを特徴としている。このように構成すれば、回収穴からの潤滑油は凹部に回収されるため、隔壁面とスクリューロータ端面との隙間が狭くても、潤滑油の撹拌ロスは生じない。
【００１１】
なお、第１の回収穴をスクリューロータの圧縮室に開口させることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
（実施の形態１）
先ず、本発明をラジアル吸込方式のスクリュー圧縮機に適用した例ついて説明する。図２および図３はラジアル吸込方式の油冷式スクリュー圧縮機を示しており、図２は水平断面図、図３は垂直断面図である。この油冷式スクリュー圧縮機１０は駆動側（雄型）スクリューロータ１１と従動側（雌型）スクリューロータ１２とを有し、両スクリューロータ１１，１２は互いに噛み合っている。駆動側スクリューロータ１１および従動側スクリューロータ１２は、図の左側が吸込側で、右側が吐出側である。駆動側スクリューロータ１１および従動側スクリューロータ１２はメインケーシング１３に収納され、このメインケーシング１３には、両スクリューロータ１１，１２の吸込側に対応して空気吸込口１３Ａが設けられている。
【００１３】
両スクリューロータ１１，１２の吸込側は、メインケーシング１３に固定された吸込側軸受１４，１５により回転自在に支持されている。また、両スクリューロータ１１，１２の吐出側は、吐出側ケーシング１６に固定された吐出側軸受１７，１８により回転自在に支持されている。なお、吐出側ケーシング１６は結合ピン２０によってメインケーシング１３に結合されている。
【００１４】
吸込側軸受１４，１５が設けられた空間と両スクリューロータ１１，１２が設けられた空間との間には、メインケーシング１３の一部からなる隔壁２１が形成されている。また、吸込側軸受１４，１５が設けられた空間は吸込側カバー２２で覆われ、この空間が吸込側室内２３となっている。駆動側スクリューロータ１１は、図示していないモータ等の回転駆動源に接続されるシャフト部２４を有し、このシャフト部２４にはメカニカルシール２５が設けられている。このメカニカルシール２５は吸込側カバー２２で覆われた吸込側室内２３に配置されている。さらに、吐出側軸受１７，１８が設けられた吐出側ケーシング１６内の空間は吐出側カバー２６で覆われ、この空間は吐出口２７に連通している。
【００１５】
吸込側カバー２２には給油穴２８，２９が形成され、これらの給油穴２８，２９は吸込側カバー２２内の吸込側室内２３に連通している。また、ケーシング１３の一部である隔壁２１には、図１に示すように、吸込側軸受１４が設けられた空間と駆動側スクリューロータ１１が設けられた空間とを連通する第１の回収穴３１が形成されている。また、第１の回収穴３１をバイパスして第２の回収穴３２が形成されている。さらに、隔壁２１の吸込側端面（駆動側スクリューロータ１１が設けられている側の面）に凹部３３が形成され、この凹部３３に第１の回収穴３１および第２の回収穴３２がそれぞれ開口している。また凹部３３は圧縮空気吸込通路３４に連通している。なお、３５，３６は第２の回収穴３２を開ける際に形成された穴を塞いでいるプラグである。
【００１６】
図４は、隔壁２１の吸込側端面をスクリューロータ側より見た図である。図４において、４１は駆動側スクリューロータ１１の外径、４２は駆動側スクリューロータ１１の歯底径、４３は吸込側軸受１４の外径、４４は吸込側軸受１４の外輪１４Ａの肩接触内径である。４５は従動側スクリューロータ１２の外径、４６は駆動側スクリューロータ１２の歯底径、４７は吸込側軸受１５の外径、４８は吸込側軸受１４の外輪の肩接触内径である。また、４９は図の中央部の圧縮室との境界線である。
【００１７】
駆動側スクリューロータ１１には第１の回収穴３１および第２の回収穴３２が設けられ、従動スクリューロータ１２側には第３の回収穴５０が設けられている。この第３の回収穴５０も、隔壁２１に形成された凹部５１に開口している。これらの回収穴３１，３２，５０の開口部は、図４に示すように、境界線４９の外側に位置している。
【００１８】
第１の回収穴３１は、駆動側スクリューロータの歯底径４２以上で、かつ吸込側軸受外輪１４Ａの肩接触内径４４以下の位置に形成されている。第２の回収穴３２は、吸込側軸受の外径４３以上で、かつ駆動側スクリューロータの外径４１以下の位置に形成されている。また第３の回収穴５０は、従動側スクリューロータの歯底径４６が吸込側軸受外輪の肩接触内径４８以下となっているので、従動側スクリューロータの歯底径４６以下の位置に形成されている。この位置では、従動側スクリューロータの吸込側端面によって絶えず塞がれた状態となってしまうが、凹部５１が設けられているので、潤滑油の回収には問題はない。なお、凹部５１は従動側スクリューロータの歯底径４６以上の位置まで形成されている。
【００１９】
上記構成において、潤滑油は給油穴２８，２９を介して吸込側室内２３に給油され、吸込側軸受１４の側においては、メカニカルシール２５を潤滑するとともに、その一部が吸込側軸受１４へ流れて吸込側軸受１４を潤滑する。吸込側軸受１４を潤滑した潤滑油は、第１の回収穴３１を介して凹部３３へ流れる。吸込側軸受１４へ流れなかった残りの潤滑油は第２の回収路３２を介して凹部３３へ流れる。そして、凹部３３へ流れた潤滑油は圧縮空気吸込通路３４へ流れて回収される。
【００２０】
このように、本実施の形態では、第２の回収穴３２を設けたので、吸込側軸受１４へ流れる潤滑油の量が制限され、吸込側軸受１４での潤滑油の撹拌ロスを低減することができる。また、隔壁２１に凹部３３を形成し、その凹部３３に第１に回収穴３１と第２の回収穴３２を開口させたので、駆動側スクリューロータ１１が回転していても、回収穴３１および第２の回収穴３２からの潤滑油はスムーズに回収され、ここでの撹拌ロスも低減することができる。
【００２１】
一方、吸込側軸受１５の側においては、主に給油穴２８から給油された潤滑油が吸込側軸受１５を潤滑し、その後、潤滑油は第３の回収穴５０を介して凹部５１へ流れる。凹部５１は、上述したように従動側スクリューロータの歯底径４６以上の位置まで形成されているので、従動側スクリューロータ１２が回転していても、凹部５１へ流れた潤滑油は従動側スクリューロータへ流れ容易に回収される。なお、本実施の形態では、第３の回収穴５０をバイパスする回収穴は設けられていない。これは、第１の回収穴３１および第２の回収穴３２が第３の回収穴５０よりも低い位置に形成されているので、吸込側軸受１５の所で余った潤滑油は吸込側軸受１４の方へ自然に流れ、第１の回収穴３１または第２の回収穴３２を介して回収されるからである。
【００２２】
また、本実施の形態では、第１の回収穴３１および第３の回収穴５０の穴径は、吸込側軸受１４，１５でのそれぞれ撹拌ロスの低減を図るために、吸込側軸受１４，１５に最低限必要な潤滑油量のみが流れる穴径に設定されている。
【００２３】
（実施の形態２）
次に、本発明をアキシャル吸込方式のスクリュー圧縮機に適用した例ついて説明する。図５および図６はアキシャル吸込方式の油冷式スクリュー圧縮機を示しており、図５は水平断面図、図６は垂直断面図である。なお、ラジアル吸込方式のスクリュー圧縮機と同一な部分には同一な符号を記し、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
アキシャル吸込方式の油冷式スクリュー圧縮機６０は、スクリューロータがその軸方向から吸気を行うもので、図に示すように、メインケーシング１３にはスクリューロータ１１，１２の吸込側端面（図の左側）に対応して吸込口６１が設けられている。そして、本実施の形態では、隔壁２１に、図１に示したような第１の回収路３１と第２の回収路３２が形成されている。なお、アキシャル吸込方式では吸込口６１が設けられているために、スクリューロータ１１，１２の吸込側端面は隔壁２１からは離間しており、ラジアル吸込方式のように隔壁２１上に凹部を形成する必要はない。
【００２５】
本実施の形態の場合も、実施の形態１の場合と同様、第２の回収穴３２を設けたので、吸込側軸受１４へ流れる潤滑油の量が制限され、吸込側軸受１４での潤滑油の撹拌ロスを低減することができる。
【００２６】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３を示している。本実施の形態では、第１の回収穴３１および第３の回収穴５０が境界線４９の内側、すなわち圧縮室に開口している。また、隔壁の壁面には菱形形状の凹部７０が形成され、第１の回収穴３１および第３の回収穴５０は凹部７０に開口している。
【００２７】
第１の回収穴３１および第３の回収穴５０を流れてきた潤滑油は温度が高いので、その潤滑油を圧縮空気吸込通路３４に回収すると、吸込空気を加熱してしまう恐れがるが、本実施の形態のように構成すれば、吸込空気の加熱を抑えることができる。
【００２８】
また、図８のようにしても同様な作用効果を得ることができる。図８では、第１の回収穴３１および第３の回収穴５０が圧縮室に開口し、さらに第２の回収穴３２も圧縮室に開口している。そして、隔壁の壁面には三角形状の凹部７１が形成され、第１の回収穴３１、第２の回収穴３２および第３の回収穴５０は全て凹部７０に開口している。
【００２９】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４を示している。本実施の形態は、ラジアル吸込方式のスクリュー圧縮機に適用した例である。このスクリュー圧縮機では、壁面２１に給油穴７２が形成され、給油穴７２からの潤滑油はスクリューロータ１１側から吸込側軸受１４に流れ込み、吸込側軸受１４を潤滑する。吸込側軸受１４潤滑後の潤滑油は更にメカニカルシール２５を潤滑して回収穴７３を流れて回収される。
【００３０】
このような構成のスクリュー圧縮機おいても、従来は、隔壁２１とスクリューロータ１１の吸込側端面との間の隙間は非常に狭く、潤滑油の撹拌ロスが生じていた。
【００３１】
本実施の形態では、隔壁２１の吸込側端面に凹部７４を形成し、回収穴７３は凹部７４に開口している。これによって、潤滑油の撹拌ロスを低減することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、潤滑油の撹拌ロスを低減させることができるので、圧縮機の性能を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクリュー圧縮機の要部断面図である。
【図２】ラジアル吸込方式のスクリュー圧縮機の水平断面図である。
【図３】ラジアル吸込方式のスクリュー圧縮機の垂直断面図である。
【図４】隔壁をスクリューロータ側から見た図である。
【図５】アキシャル吸込方式のスクリュー圧縮機の水平断面図である。
【図６】アキシャル吸込方式のスクリュー圧縮機の垂直断面図である。
【図７】回収穴の位置についての変形例を示した図である。
【図８】回収穴の位置についての他の変形例を示した図である。
【図９】給油形式が異なるラジアル吸込方式のスクリュー圧縮機の要部断面図である。
【符号の説明】
１０ ラジアル吸込方式のスクリュー圧縮機
１１ 駆動側スクリューロータ
１２ 従動側スクリューロータ
１３ メインケーシング
１４，１５ 吸込側軸受
１６ 吐出側ケーシング
１７，１８ 吐出側軸受
２１ 隔壁
２２ 吸込側カバー
２３ 吸込側室内
２４ シャフト部
２５ メカニカルシール
２６ 吐出側カバー
２８，２９ 給油穴
３１ 第１の回収穴
３２ 第２の回収穴
３３，５１，７０，７１ 凹部
３４ 圧縮空気吸込通路
４１ 駆動側スクリューロータの外径
４２ 駆動側スクリューロータの歯底径
４３ 吸込側軸受１４の外径
４４ 吸込側軸受１４の肩接触内径
４５ 従動側スクリューロータの外径
４６ 従動側スクリューロータの歯底径
４７ 吸込側軸受１５の外径
４８ 吸込側軸受１５の肩接触内径
４９ 圧縮室との境界線
５０ 第３の回収穴
６０ アキシャル吸込方式のスクリュー圧縮機

Claims (1)

1. 流体を吸い込んで圧縮し吐出する一対のスクリューロータと、前記スクリューロータの吸込側端部を回転自在に支持する吸込側軸受と、前記スクリューロータの吐出側端部を回転自在に支持する吐出側軸受と、前記スクリューロータ、前記吸込側軸受および前記吐出側軸受が収納され、前記吸込側軸受のスクリューロータの反対側から該吸込側軸受に潤滑油を給油するための流路が形成されたケーシングと、前記吸込側軸受が収納された空間と前記スクリューロータが収納された空間との間の隔壁に形成され、前記吸込側軸受の内部を通過した後の潤滑油を前記スクリューロータ側に流して回収する第１の回収穴と、前記隔壁に形成され前記吸込側軸受に給油される潤滑油の一部を前記スクリューロータ側に直接導いて回収する第２の回収穴と、を備えたことを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。

Images