JP4177980B2 - 油冷式スクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術的分野】
本発明は、圧縮ガスに潤滑油を混入させる油冷式スクリュー圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油冷式スクリュー圧縮機の例が、特開平８−３１９９８０号公報に記載されている。この公報では、油分離エレメントを容易に交換でき、かつ容器から油分離エレメントのみを取り出して交換できるように、圧縮ガス中の油分を一次分離する第１の容器に油分離エレメントを収納した第２の容器を接続している。そして、第２の容器の口径を油分離エレメントの外径よりも大きくしている。さらに、油分離エレメントの交換を容易にするため、第２の容器の開口部を上端または下端に形成し、容器を下方からまたは上方から取付けるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載の従来の油冷式スクリュー圧縮機では、油冷式スクリュー圧縮機を大流量や低圧力で運転したときに油分離特性が低下するおそれがあった。そのため、油分離に用いる油分離エレメントの分離面積を広くして、油分離性能の低下を補償していた。その結果、油分離機構を小型化できないという不具合を生じていた。特に第２の容器の開口端を下向きにして使用すると、油回収用の管が不要となるが油分離器の内部に二次側の空気取出し口が必要となり、第２の容器の内部流速が最適速度よりも速くなりやすく、油分離性能が低下する恐れがある。
【０００４】
本発明は上記従来の技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は圧縮機本体の運転状態にかかわらず、油分離エレメントの油分離特性を保持または向上させることにある。本発明の他の目的は、油分離エレメントを小型化することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、圧縮空気中に潤滑油を混入する油冷式スクリュー圧縮機において、圧縮空気中の油分を一次分離する油分離手段と、この一次分離手段で油分を一次分離された圧縮空気を二次分離する油分離機構とを備え、前記油分離機構は圧縮空気の流路が形成されたヘッド部と、このヘッド部の上部に取付けられるカバー部材と、カバー部材に内蔵されて外周側から内側へと向かう圧縮空気の油分離を行う中空円筒状の濾材及び凝集層と、前記濾材及び凝集層とを保持する下部端板と、前記濾材及び凝集層で油が分離された圧縮空気が内部を流通する円筒状の突起とを有し、前記濾材の最内側に設けられる凝集層と前記突起との間の前記ヘッド部における前記凝集層から落下する油が一時的に溜まる上面部には、分離された油をこの油分離機構外に導く油回収穴が形成され、前記下部端板の内周側には、前記凝集層の内周側下端部を定める遮蔽板が設けられ、前記油回収穴の前記カバー部材内部における開口端を前記遮蔽板の上端部よりも低く形成し、前記上面部に一時的に溜まった油の再飛散を防止するものである。
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の他の特徴は、圧縮空気中に潤滑油を混入する油冷式スクリュー圧縮機において、圧縮空気中の油分を一次分離する油分離手段と、この一次分離手段で油分を一次分離された圧縮空気を二次分離する油分離機構とを備え、前記油分離機構は圧縮空気の流路が形成されたヘッド部と、このヘッド部の上部に取付けられるカバー部材と、カバー部材に内蔵されて外周側から内側へと向かう圧縮空気の油分離を行う中空円筒状の濾材及び凝集層と、前記濾材及び凝集層とを保持する下部端板と、前記濾材及び凝集層で油が分離された圧縮空気が内部を流通する円筒状の突起とを有し、前記濾材の最内側に設けられる凝集層と前記突起との間の前記ヘッド部に、分離された油をこの油分離機構外に導く油回収穴を形成し、この油回収穴の側部に開口し、前記油回収穴に連通して油を回収する油回収横穴を、前記下部端板の上端部より低い位置に形成し、前記凝集層から落下して前記下部端板の上端部より低い位置に一時的に溜まった油の再飛散を防止するものである。
【０００７】
上記の本発明の各特徴を有することにより、濾材を通過した圧縮空気は、油分離器で分離され落下する油滴が溜まる面より上方を通過するので、回収穴へ落下しようとする油分の再飛散が防止される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る油冷式スクリュー圧縮機の一実施例の系統図であり、図２は図１のスクリュー圧縮機に用いる油分離機構の縦断面図である。雌雄ロータを有する圧縮機本体1において、潤滑及び冷却用として作動空気中に潤滑油が混入される。そのため、圧縮機本体１から吐出される吐出される圧縮空気２中には油分が多量に含まれる。この油分を多量に含んだ圧縮空気２は、油分離容器２１にこの容器２１の側部から導かれる。油分離容器２１の内部上方にはこの油分離容器２１の内径より小径の遠心分離機構３が設けられている。この油分離容器２１に導かれた圧縮空気２１遠心分離機構３に衝突して液滴９となって、容器２１壁を伝わりながらまたは容器２１壁近傍を落下して、容器２１の油溜まり９ａりに溜まる。
【０００９】
油分離容器２１で油分が一次分離された圧縮空気２は、濾材が内蔵された油分離エレメント４のエレメントヘッド１５に導かれる。油分離エレメント４でほぼ完全に油分を二次分離された圧縮空気１２は、逆止弁５と調圧弁６を順に経由してアフタークーラ７へ導かれる。アフタークーラ７で所定温度まで冷却された圧縮空気１２は、需要元へと送られる。一方、油分離容器２１に溜められた潤滑油はオイルクーラ８に導かれ、オイルクーラ８で冷却ファン１０が送風する冷却空気と熱交換して冷却され、スクリュー圧縮機本体１の潤滑部及び冷却部に供給される。
【００１０】
油分離エレメント４の詳細を、図２に示す。油分離エレメント４では、圧縮空気１２の流路が形成されたエレメントヘッド１５が下部に設けられており、このエレメントヘッド１５に一端が開口し他端部が閉成された円筒形の油分離エレメントケース４Ａが、開口部を下向きにして取付け具２２により取付けられている。油分離エレメントケース４Ａ内には、中空円筒状の濾材１１が、この濾材の内側には同じく中空円筒状の凝集層１７がそれぞれ内蔵されている。濾材１１と凝集層１７の軸方向端部である上方端には油分離エレメント４Ａ内にこれら濾材１１と凝集層１７を保持するために上部端板１２が配置されている。同様に濾材１１と凝集層１７の軸方向下端部には、下部端板１３が配置されている。濾材１１の両軸端は、接着剤で上部端板１２及び下部端板１３に固定されている。下部端板１３は、シールリング１４を用いてエレメントヘッド１５の中間部に形成された円筒部に装着されている。
【００１１】
エレメントヘッド１５の側部から流入した圧縮空気は、エレメントヘッド１５の内部に形成された通路を上方に進み、油分離エレメントケース４Ａと濾材１１との間に形成された円周隙間から、濾材１１へと向かう。圧縮空気に含まれるオイルミスト１６は、凝集作用により粒径を次第に増加させながら濾材１１内を通過する。そして、濾材１１の最内側に設けられた凝集層１７で粒径をさらに肥大させて、重力で下方に落下する。
【００１２】
エレメントヘッド１５には、略中央部に円筒状の突起が形成されている。この突起内を油を二次分離された圧縮空気が流通する。圧縮空気はエレメントヘッド１５の底部で流れ方向を略９0度曲げられ、エレメントヘッド１５の側部から逆止弁５へと送られる。エレメントヘッド１５の突起の裾部には、下部端板１３を保持する保持部が形成されている。凝集層１７で凝集して液滴となった油を回収する油回収穴１８が、この保持部の近傍から下向きに形成されている。この穴１８は圧縮空気の流路の略沿って設けられており、エレメントヘッド１５の底部で略９０度向きを変えエレメントヘッド１５の側部に開口している。圧縮機本体1の吸入口などのこの穴１８における圧力よりも低い圧力のところに、この穴１８を連通させる。これにより、油分離エレメント４で二次分離された油が回収利用される。
【００１３】
ところで本発明においては、下部端板１３の内側であってエレメントヘッド１５への取付け部に円筒状の遮蔽板２０を設けている。そして、この遮蔽板２０を油回収穴１８の油分離エレメントケース４Ａ内の上方開放端部１９の高さよりも、高さｈだけ上方まで延ばしている。これは、以下の理由による。凝集層１７から落下してきた油は、一時的に油回収穴１８が開口しているエレメントヘッドの上面１９部に溜まる。圧縮機の吐出圧力が低圧力になる等で、濾材１１を通過する圧縮空気の流速が速くなっているときに、遮蔽板２０の上端部の位置が油回収穴１８の上面開口端１９より下に位置していれば、油回収穴１８の上方に一時的に溜まっているか付着している油が高流速の圧縮空気の流れにより巻上げられる。その結果、折角濾材１１で分離した油をまた一緒に下流に持ち去る現象を生じる恐れがある。
【００１４】
これに対し、本実施例のように遮蔽板２０の上端部を油回収穴１８の開口部１９よりも上方に位置させているので、圧縮空気は開口部１９の上方に溜まった油を持ち去ることが無く、圧縮空気の流れが高速であっても、凝集分離した油を再度巻き上げることはない。したがって、油分離エレメント４において、安定して油分離を実現できる。
【００１５】
本発明の他の実施例を、図３ないし図５に示す。図３の実施例において図２に示した実施例と異なる点は、遮蔽板の高さを高くする代わりに油回収穴１８の側部であって、下部端板１３の上端部からｈ１だけ低い位置に横穴１８Ａを設けることにある。このように横穴を形成するだけで圧縮空気が二次分離した油を巻き込むのを防止できるので、簡単な構成で油分離エレメントの性能を向上できる。
【００１６】
また、図４に示した実施例が図２に示した実施例と異なるのは、高さの高い遮蔽板を設ける代わりに、油回収穴１８の開放上端部に凹部１９ａ形成して、実質的に遮蔽板を設けたのと同じ作用をさせていることにある。この場合も、簡単な構成で油分離エレメントの性能を向上できる。また、油分離エレメントを小型化できる。さらに図５の実施例では、高さの高い遮蔽板の代わりに、油回収穴１８の開放上方端部高さ１９をｈ２だけ下部端板１３の上端部より低くしている。これによっても、図２に示した油回収エレメントと同様の作用、効果が奏される。
【００１７】
以上述べた本発明の各実施例によれば、油分離エレメントが圧縮機本体の運転状態に左右されずに常に良好な油分離性能を示すことが可能になる。また、油分離性能が向上するので、油分離エレメントを高流速時に対応させた過大な形状にする必要がなく、小型化できる。なお、上記実施例は例示的なものであり、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、請求項の意味の中に入るすべての変形例は本発明に含まれる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、油エレメント内の凝集層の内周側下端部よりも油回収穴の開放端部高さを低くしたので、圧縮機の運転状態にかかわらず、油分離エレメントにおける油分離性能を保持または向上できる。また、油分離性能が向上するので、油分離エレメントを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油冷式スクリュー圧縮機の一実施例のフロー図である。
【図２】図１に示した油冷式スクリュー圧縮機に用いる油分離エレメントの縦断面図である。
【図３】図１に示した油冷式スクリュー圧縮機に用いる他の油分離エレメントの部分縦断面図である。
【図４】図１に示した油冷式スクリュー圧縮機に用いるさらに他の油分離エレメントの部分縦断面図である。
【図５】図１に示した油冷式スクリュー圧縮機に用いるさらに他の油分離エレメントの部分縦断面図である。
【符号の説明】
１：圧縮機本体、２：圧縮空気、３：遠心分離機構、４：油分離エレメント、４Ａ：油分離エレメントケース、５：逆止弁、６：調圧弁、７：アフタークーラ、８：オイルクーラ、９：油、１０：冷却ファン１１：濾材、１２：上部端板、１３：下部端板、１４：シールリング、１５：エレメントヘッド、１６：オイルミスト、１７：凝集層、１８油回収穴、１８Ａ：油回収横穴、１９：上端開口部、２０：遮蔽板。

Claims (2)

1. 圧縮空気中に潤滑油を混入する油冷式スクリュー圧縮機において、圧縮空気中の油分を一次分離する油分離手段と、この一次分離手段で油分を一次分離された圧縮空気を二次分離する油分離機構とを備え、
   前記油分離機構は圧縮空気の流路が形成されたヘッド部と、このヘッド部の上部に取付けられるカバー部材と、カバー部材に内蔵されて外周側から内側へと向かう圧縮空気の油分離を行う中空円筒状の濾材及び凝集層と、前記濾材及び凝集層とを保持する下部端板と、前記濾材及び凝集層で油が分離された圧縮空気が内部を流通する円筒状の突起とを有し、
   前記濾材の最内側に設けられる凝集層と前記突起との間の前記ヘッド部における前記凝集層から落下する油が一時的に溜まる上面部には、分離された油をこの油分離機構外に導く油回収穴が形成され、
   前記下部端板の内周側には、前記凝集層の内周側下端部を定める遮蔽板が設けられ、
   前記油回収穴の前記カバー部材内部における開口端を前記遮蔽板の上端部よりも低く形成し、前記上面部に一時的に溜まった油の再飛散を防止することを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
2. 圧縮空気中に潤滑油を混入する油冷式スクリュー圧縮機において、圧縮空気中の油分を一次分離する油分離手段と、この一次分離手段で油分を一次分離された圧縮空気を二次分離する油分離機構とを備え、
   前記油分離機構は圧縮空気の流路が形成されたヘッド部と、このヘッド部の上部に取付けられるカバー部材と、カバー部材に内蔵されて外周側から内側へと向かう圧縮空気の油分離を行う中空円筒状の濾材及び凝集層と、前記濾材及び凝集層とを保持する下部端板と、前記濾材及び凝集層で油が分離された圧縮空気が内部を流通する円筒状の突起とを有し、
   前記濾材の最内側に設けられる凝集層と前記突起との間の前記ヘッド部に、分離された油をこの油分離機構外に導く油回収穴を形成し、
   この油回収穴の側部に開口し、前記油回収穴に連通して油を回収する油回収横穴を、前記下部端板の上端部より低い位置に形成し、前記凝集層から落下して前記下部端板の上端部より低い位置に一時的に溜まった油の再飛散を防止することを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。

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