JP4502347B2 - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクリュー圧縮機に係り、特に、簡単な構造で圧縮機の油上り量（圧縮機外への油の流出量）を低減するのに好適なスクリュー圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機構部から吐出されるガスに含まれる油を分離回収する為に、圧縮機の吐出ガスを油タンク上部に設けたサイクロン式油分離室に導き遠心力を利用して油を分離し、次に油捕集室にて微少なオイルミストを分離することが知られ、例えば特開平７−２４３３９１号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、遠心分離式の油分離器であるため、分離器内の旋回流によって一度分離した油が再び持ち去られるいわゆる再飛散現象が生じる。また、分離効率は遠心力に比例するので旋回流速度が大きければ大きいほど理論的には分離効率は高くなるが反して再飛散による持ち去り量が増えるというジレンマがあった。さらに、微少なオイルミストは質量が小さいので遠心力が小さく、分離しきれず、そのため油捕集室のような捕集手段を別途設ける必要があった。
【０００４】
本発明の目的は、油上り量（圧縮機外への油の流出量）を低減し、構造が簡単で低価格となるスクリュー圧縮機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
互いに噛み合う雄ロータ、雌ロータ、軸受、電動機を収納したケーシングと、冷媒ガスが吐出通路を介して吐出される吐出空間及び吐出ポートを有する吐出ケーシングと、前記吐出空間の下部に設けられた油溜りと、該油溜りから前記軸受に連通された給油通路とを備えたスクリュー圧縮機において、
前記吐出ケーシングに円筒形状となるように形成された前記吐出空間と、
前記円筒形状の吐出空間に対して同芯状に配置され、前記吐出空間の円筒形状部分まで挿入された管状の前記吐出ポートと、
前記円筒形状の吐出空間の内壁と前記吐出ポートとの間の空間に設置され、孔が複数空けられた多孔板部材、金網、メッシュワイヤパッドなどの油を分離する円筒状の部材と、
を備え、
前記吐出通路は、前記円筒形状の吐出空間の内壁と前記円筒状の部材との間の空間にて冷媒ガスの旋回流が生じるように、前記円筒形状の吐出空間の内壁に添って冷媒ガスを吐出すように開口した
ことを特徴とするものである。
【０００６】
吐出空間は円筒形状に形成され、吐出通路は冷媒ガスが吐出空間の内壁添って流れるように開口されているので、吐出通路から吐出された冷媒ガスは吐出ケーシングに形成された吐出空間で旋回し、冷媒ガスに含まれる油は遠心力により外側へ分離される。そして、吐出ポートは吐出空間の円筒形状部分まで挿入されているので、分離された油は管状の吐出ポートの内側に流出しにくくなる。また、本発明では、前記円筒形状の吐出空間の内壁と前記吐出ポートとの間の空間に、孔が複数空けられた多孔板部材、金網、メッシュワイヤパッドなどの油を分離する円筒状の部材が設置されているので、油は、油を分離する前記円筒状の部材の外側空間に留まり、内側空間には油分離後の圧縮ガスが流れて圧縮機外に吐出され、分離された油は油溜りに溜められる。従って、分離された油は再び持ち去られることが防止され、圧縮機外への油の流出量を低減することができる。
また、本発明では、前記円筒形状の吐出空間が吐出ケーシングに形成されているので、構造が簡単で、低価格かつ小型化に適したスクリュー圧縮機を得ることができる。
【００１３】
本発明の他の特徴は、互いに噛み合う雄ロータ、雌ロータ、軸受、電動機を収納したケーシングと、冷媒ガスが吐出通路を介して吐出される吐出空間及び吐出ポートを有する吐出ケーシングと、前記吐出空間の下部に設けられた油溜りと、該油溜りから前記軸受に連通された給油通路とを備えたスクリュー圧縮機において、前記吐出ケーシングに円筒形状となるように形成された前記吐出空間と、前記円筒形状の吐出空間に対して同芯状に配置された管状の前記吐出ポートとを備え、前記吐出通路は、円筒形状とされた前記吐出空間の内壁に冷媒ガスが添って流れるように開口され、前記吐出ポートは、前記吐出空間の円筒形状部分まで挿入され、前記円筒形状の吐出空間の内壁には、上面から下面に向かって小径となるような斜面が形成された円環部材が配置され、この円環部材の斜面により油を捕捉することにある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明による一実施例を示すスクリュー圧縮機の断面構造図を示す。
図２は図１の吐出空間部の詳細を示し、図で（ａ）は図１のＡ−Ａ断面、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面である。
【００１６】
スクリュー圧縮機は、雄ロータと雌ロータからなるスクリューロータ６、ころ軸受１０、１１、１２、及び玉軸受１３などの軸受、電動機７を収納したケーシング１、吸入口８を有するモータカーバ２、吐出ケーシング３、及び吐出口１４を有している。
【００１７】
また、ケーシング１には円筒状ボア１６、及びガスを円筒状ボア１６に導入する吸入ポート９が形成され、円筒状ボア１６に、ころ軸受１０、１１、１２、及び玉軸受１３で回転可能に支えられた雄雌一対のスクリューロータ６が互いに噛み合わせて収納され、雄または雌ロータいずれか一方の軸は電動機７に直結されている。
【００１８】
冷媒ガスの吐出通路１５は、円筒状ボア１６と吐出ケーシング３に形成された吐出空間４を連通している。吐出ケーシング３はボルト等の手段によりケーシング１に固定されている。吐出ケーシング３の一端には、ころ軸受１２及び玉軸受１３を収納する軸受室１７を閉止する遮蔽板１８が取り付けられている。吐出ケーシング３の下部には油溜り１９が設けられ、油溜り１９から各軸受部には給油通路が連通している。
【００１９】
吐出ケーシング３に形成された吐出空間４は、円筒形状で、図2に示すように円筒が縦置きとなるように設けられている。したがって、吐出空間４の断面形状は円形、又は円に近い形状であり、それと同芯になるように管状の吐出ポート５が配置され、管状の部分は吐出空間４の円筒形状部分まで、図では円筒形状部分の縦長さの約半分、縦方向のほぼ中央位置まで挿入されている。
【００２０】
次に、冷媒ガス及び油の流れを説明する。
モータカーバ２に設けられた吸入口８から吸入された低温、低圧の冷媒ガスは、電動機７とケーシング１の間に設けられたガス通路及び、ステータ、モータロータ間エアギャップを通過し、モータ７を冷却した後、ケーシング１に形成された吸入ポート９から雄、雌のスクリューロータの噛み合い歯面とケーシング１により形成される圧縮室に吸入される。その後、冷媒ガスは、電動機７に連結された雄ロータ６の回転と共に雄、雌のスクリューロータの噛み合い歯面と、ケーシング１により形成される圧縮室に密閉され、圧縮室の縮小により徐々に圧縮され、高温、高圧のガスとなって、吐出通路１５を通り、吐出空間４内へ吐出される。
【００２１】
吐出空間４はスクリュー圧縮機の１時間当たりの吐出量の１５〜２０％の容積を有すれば良く、十分な油分離効果を得ることができる。なお、この割合は圧縮機の運転条件、冷媒、油の種類などにより適宜調整することが良い。圧縮時に雄、雌のスクリューロータに作用する圧縮反力の内、ラジアル荷重をころ軸受１０、１１、１２により支持し、スラスト荷重を玉軸受１３により支持する。
【００２２】
各軸受の潤滑及び冷却用の油は、吐出空間４内下部に設けられているので、高圧となった油溜り１９から油通路を通り差圧により給油され、圧縮ガスと共に吐出空間４内へ吐出される。吐出空間４の内側には円筒状の多孔板部材２０が同芯状に取り付けられており、吐出空間４は多孔板部材２０により内側空間４２と外側空間４１に分けられ、多孔板部材２０に設けられた複数の孔によって連通される。多孔板部材２０は、その周辺に多数の孔が空いていることが良く、例えばパンチングメタルを利用できる。吐出ガスと油の混合体は孔を通り外側空間４１に吐出される。
【００２３】
また、吐出通路１５は吐出空間４の内壁の接線方向に開口されており、ガスと油の混合体は内壁に添うように吐出される。その後、円筒形の内壁に添って旋回流が発達し、冷媒ガスに含まれる油は遠心力により外側に飛ばされ内壁に吸着されることにより冷媒ガスより分離される。
【００２４】
吐出空間４内の旋回流は壁面上の分離された油を再び持ち去る、いわゆる再飛散を生じさせるが、多孔板部材２０により油は内側空間４２に流出せず外側空間４１に留まる。そして油は吐出空間４内の旋回流によって再び遠心分離される。
油分離後の圧縮冷媒ガスは多孔板部材２０の孔を通り内側空間４２に流れ吐出ポート５を通って圧縮機外に吐出される。分離された油は内壁を伝わって吐出空間４下部に設けられた油溜り１９に溜められる。
【００２５】
多孔板部材２０は図３に示す如く百メッシュかそれ以上の細かいワイヤメッシュ２１の両側を数メッシュ程度の金網２２で挟み込み吐出空間４内に設置すれば、より効果的である。また、図４に示す如くメッシュワイヤパッド２３を数メッシュ程度の金網２２で挟み込み吐出空間４の内側に設ければ、より一層効果的であり、コンパクト化にも有利である。
【００２６】
図５は、参考例であり、本参考例では吐出空間４の内壁にショットブラスト処理が施されている。旋回流によって遠心分離された油は壁面に付着されるが、ショットブラスト処理による微細な孔、傷によりその捕集力、吸着力が増し、冷媒ガスの流れにより再び壁面から剥されることない。よって、油は、壁面を伝わり油溜り１９に流下していく。
【００２７】
ショットブラスト処理の代わりに図６に示す如く吐出空間４の内壁に百メッシュ程度かそれ以上の細かい金網(ワイヤメッシュ)２１を張ることが良く、このメッシュにより油滴、油膜の吸着力が増加し旋回流に持ち去られるのを防ぐことができる。また、グラスウールを同様に内壁に張ることも良く、交換が容易となり、交換回数を増やしても低価格化に適する。
【００２８】
図７は、参考例を示し、本参考例では吐出空間４の内壁にスパイラル溝２４が形成されている。スパイラル溝２４は壁面の旋回流の流れ方向に対して下向きに捩じられている。遠心分離された油は壁面に付着し旋回流により壁面上を円周方向に流れながら流下する。油滴、油膜となった油は、スパイラル溝２４に到達し、流下速度が増して効率よく油溜めに回収される。また、油は溝２４内にまとめて補足され、壁面全体となるように広く分布しない。よって、油の再飛散が回避される。さらに、スパイラル溝２４の代わりに縦方向の溝を形成しても同様な効果が得られ、加工は簡単となる。さらに、スパイラル溝２４、縦方向の溝を図１〜６に示したものと適宜組み合わせることが望ましい。
【００２９】
図８は、さらに他の実施例を示し、本実施例では吐出空間４の内壁に円環状の部材２５を取り付けている。円環部材２５は上面から下面に向かって小径となるような斜面が形成されている。
【００３０】
吐出ポート５を上方に設けた場合、ガスは上方に向かって最終的に流れるので上向きの速度成分が発生し、円環部材２５により上方向のガス流速成分が壁面に付着した油を再び持ち去ろうとしても、円環部材２５の斜面により油を捕捉することができる。
【００３１】
円環部材２５は、図８に示すようにを複数並列に取り付ければ、一層効果がある。また、斜面を有した円環部材２５の代わりに旋回流の方向に対して下方となるようなねじり方向を有するスパイラル部材を取り付けることも良く、油の補足をより確実なものにすることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、油の再飛散を効果的に押さえ、油上り量を低減し、構造が簡単で低価格となるスクリュー圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例のスクリュー圧縮機の断面図。
【図２】 本発明による一実施例の吐出空間部の横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）。
【図３】 本発明による他の実施例の吐出空間部の横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）。
【図４】本発明によるさらに他の実施例の吐出空間部の横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）。
【図５】本発明によるさらに他の実施例の縦断面図。
【図６】 本発明によるさらに他の実施例の吐出空間部の横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）。
【図７】 本発明によるさらに他の実施例の吐出空間部の横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）。
【図８】 本発明によるさらに他の実施例の吐出空間部の横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）。
【符号の説明】
１…ケーシング、２…モータカーバ、３…吐出ケーシング、４…吐出空間、５…吐出ポート、６…スクリューロータ、７…電動機、８…吸入口、９…吸入ポート、１４…吐出口、１５…吐出通路、１９…油溜り、２０…多孔板部材、２１…ワイヤメッシュ、２２…金網、２３…メッシュワイヤパッド、２４…スパイラル溝、２５…円環部材。

Claims (2)

1. 互いに噛み合う雄ロータ、雌ロータ、軸受、電動機を収納したケーシングと、冷媒ガスが吐出通路を介して吐出される吐出空間及び吐出ポートを有する吐出ケーシングと、前記吐出空間の下部に設けられた油溜りと、該油溜りから前記軸受に連通された給油通路とを備えたスクリュー圧縮機において、
   前記吐出ケーシングに円筒形状となるように形成された前記吐出空間と、
   前記円筒形状の吐出空間に対して同芯状に配置され、前記吐出空間の円筒形状部分まで挿入された管状の前記吐出ポートと、
   前記円筒形状の吐出空間の内壁と前記吐出ポートとの間の空間に設置され、孔が複数空けられた多孔板部材、金網、メッシュワイヤパッドなどの油を分離する円筒状の部材と、
   を備え、
   前記吐出通路は、前記円筒形状の吐出空間の内壁と前記円筒状の部材との間の空間にて冷媒ガスの旋回流が生じるように、前記円筒形状の吐出空間の内壁に添って冷媒ガスを吐出すように開口した
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. 互いに噛み合う雄ロータ、雌ロータ、軸受、電動機を収納したケーシングと、冷媒ガスが吐出通路を介して吐出される吐出空間及び吐出ポートを有する吐出ケーシングと、前記吐出空間の下部に設けられた油溜りと、該油溜りから前記軸受に連通された給油通路とを備えたスクリュー圧縮機において、
   前記吐出ケーシングに円筒形状となるように形成された前記吐出空間と、
   前記円筒形状の吐出空間に対して同芯状に配置された管状の前記吐出ポートとを備え、
   前記吐出通路は、円筒形状とされた前記吐出空間の内壁に冷媒ガスが添って流れるように開口され、前記吐出ポートは、前記吐出空間の円筒形状部分まで挿入され、
   前記円筒形状の吐出空間の内壁には、上面から下面に向かって小径となるような斜面が形成された円環部材が配置され、この円環部材の斜面により油を捕捉することを特徴とするスクリュー圧縮機。

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