JP6019003B2 - 圧縮機 - Google Patents

圧縮機 Download PDF

Info

Publication number
JP6019003B2
JP6019003B2 JP2013221710A JP2013221710A JP6019003B2 JP 6019003 B2 JP6019003 B2 JP 6019003B2 JP 2013221710 A JP2013221710 A JP 2013221710A JP 2013221710 A JP2013221710 A JP 2013221710A JP 6019003 B2 JP6019003 B2 JP 6019003B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thrust
bearing
lubricating oil
thrust plate
compressor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013221710A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015083776A (ja
Inventor
秀剛 高木
秀剛 高木
義紀 栗岡
義紀 栗岡
正博 田島
正博 田島
久則 後藤
久則 後藤
則男 川口
則男 川口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2013221710A priority Critical patent/JP6019003B2/ja
Priority to EP14183654.4A priority patent/EP2865845B1/en
Priority to US14/485,953 priority patent/US9816553B2/en
Priority to CN201410572472.4A priority patent/CN104564674B/zh
Publication of JP2015083776A publication Critical patent/JP2015083776A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6019003B2 publication Critical patent/JP6019003B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0629Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion
    • F16C32/064Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion the liquid being supplied under pressure
    • F16C32/0644Details of devices to control the supply of liquids to the bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/12Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F01C1/14Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F01C1/16Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/003Systems for the equilibration of forces acting on the elements of the machine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/102Adjustment of the interstices between moving and fixed parts of the machine by means other than fluid pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0042Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/16Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0021Systems for the equilibration of forces acting on the pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0681Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
    • F16C32/0692Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load for axial load only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/24Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of counter-engagement type, i.e. the movement of co-operating members at the points of engagement being in opposite directions
    • F04C18/28Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of counter-engagement type, i.e. the movement of co-operating members at the points of engagement being in opposite directions of other than internal-axis type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

本発明は、圧縮機に関するものである。
従来、一対のスクリュロータを備えたスクリュ圧縮機が知られている。例えば、特許文献1には、ロータ軸を有する一対のスクリュロータと、ロータ軸を受ける転がり軸受と、転がり軸受を支持するピストンと、ピストンを転がり軸受側へ押圧するために作動流体を供給する作動流体供給流路と、を備える圧縮機が開示されている。前記転がり軸受は、ロータ軸の軸方向にピストンに接触している。つまり、転がり軸受は、ロータ軸に作用する径方向の荷重(ラジアル荷重)に加え、ロータ軸の軸方向に作用する荷重(スラスト荷重)をも受けている。前記ピストンは、ロータ軸、転がり軸受が収容されているロータ室と、前記作動流体が供給されるシリンダ室とを仕切る形状を有する。前記作動流体は、転がり軸受に作用するスラスト荷重と反対向きの逆スラスト荷重が転がり軸受を介してロータ軸へ作用するようにピストンを押圧する。
実公昭62―18390号公報
ところで、バランスピストン構造を有する圧縮機の場合、回転数の増加に伴い油浴内に配置されたピストンによる油の攪拌量が増大し、メカニカルロスが大きくなってしまう。また、特許文献1に示されるように、転がり軸受によりロータ軸を支持する構造では圧縮機を長寿命とすることが困難である。
本発明は、圧縮機のバランスピストン部の高速化対応および圧縮機の長寿命化を図ることを目的としている。
前記課題を解決するための手段として、本発明は、スクリュであるロータ本体と、前記ロータ本体の両側から伸びるロータ軸とを有するスクリュロータと、前記ロータ本体の両側に位置し、前記ロータ軸のラジアル荷重を受けるラジアル軸受と、前記ロータ軸の一方の軸部に位置するスラスト軸受と、前記ロータ軸の他方の軸部の端部に固定されるスラストプレートと、前記スラスト軸受に作用するスラスト荷重を低減するバランス機構と、を備え、前記バランス機構が、前記スラストプレートとの間の潤滑剤を介して前記スラストプレートを押圧するすべり軸受と、作動流体の圧力により前記すべり軸受を前記スラストプレートに向かって押圧するバランスピストン部と、を備える圧縮機を提供する。
本発明では、スラストプレートが直接的に作動流体に支持されないことから、作動流体を撹拌することによる動力損失を低減することができ、圧縮機のバランスピストン部の高速化対応が可能となる。また、スラストプレートがすべり軸受により支持されるため、転がり軸受に比べて圧縮機の長寿命化を図ることができる。
この場合において、スラスト荷重の大きさに応じて前記作動流体の圧力を調整することにより、前記バランスピストン部が前記すべり軸受を押圧する力を制御する制御部をさらに備えることが好ましい。
この態様では、スラスト軸受の過負荷を防止しつつバランス機構による不要な押圧力を削減することができる。
さらにこの場合において、前記潤滑剤が潤滑油であり、前記スラストプレートと前記すべり軸受との間に前記潤滑油を供給する潤滑油供給流路をさらに備え、前記制御部は、スラスト荷重の大きさに応じて前記潤滑油供給流路における潤滑油の流量または圧力を制御することが好ましい。
この態様では、バランス機構によるスラストプレートへの押圧力が不要なときに、すべり軸受への油量を減らすことができ、スラストプレートによる撹拌ロスを抑制することができる。
具体的に、前記制御部は、少なくとも起動時に前記作動流体の圧力、および、前記潤滑油供給流路の潤滑油の流量または圧力を下げることが好ましい。
この態様では、より適切にバランス機構を制御することができる。
また、本発明において、前記すべり軸受は、前記スラストプレートと対向するパッドを有し、前記パッドは、前記スラストプレートに追随して傾斜可能に構成されていることが好ましい。
この態様では、スラストプレートが傾斜した場合であっても、すべり軸受のパッドがその傾斜に追従するので、スラストプレートがすべり軸受のパッドの一部にのみ接触するいわゆる片当たりが抑制される。よって、すべり軸受の寿命の低下がさらに抑制される。
また、本発明において、前記ラジアル軸受は、すべり軸受であることが好ましい。
この態様では、ラジアル軸受の大きさを抑えることができるとともに、ラジアル軸受を長寿命とすることができる。
以上のように、本発明によれば、圧縮機のバランスピストン部の高速化対応および長寿命化を図ることができる。
本発明の一実施形態の圧縮機の構成の概略を示す図である。 図1に示す圧縮機のバランス機構の近傍の拡大図である。 スラスト軸受の平面図である。 スラスト軸受の機構を説明するための展開図である。 スラスト軸受の機構を説明するための展開図である。 圧縮機に作用する力を示す図である。 制御部の動作内容の概略を示すフローチャートである。 図1に示す圧縮機の比較例を示す図である。
本発明の一実施形態のスクリュ圧縮機について、図1から図7を参照しながら説明する。
図1及び図2に示されるように、本実施形態のスクリュ圧縮機は、ケーシング10と、ケーシング10に収容された一対のスクリュロータ20と、バランス機構70と、ケーシング10に接続された作動流体供給流路84と、図2に示すケーシング10に接続された潤滑油供給流路82と、制御部80とを備えている。なお、図1では、潤滑油供給流路82及び制御部80の図示は省略されている。
図1及び図2に示されるように、ケーシング10は、一対のスクリュロータ20を収容可能な空間を有する。ケーシング10内には、一対のスクリュロータ20間に形成される圧縮空間10aと、歯車室12aと、作動流体を収容する流体収容室12bとが設けられている。なお、流体収容室12bはバランス機構70の一部でもある。ケーシング10は、圧縮空間10a内に流体を吸い込むための吸込口11と、圧縮空間10aから流体を吐出するための吐出口(図示略)とを有している。
本スクリュ圧縮機には、前記圧縮空間に開口する前記吐出口につながった吐出ラインに圧力センサ(図示略)が設けられており、制御部80は、その圧力センサの検出値(吐出圧)を読み取り可能となっている。また、前記圧縮空間に開口する前記吸込口11につながった吸込ラインに圧力センサ(図示略)が設けられており、制御部80は、その圧力センサの検出値(吸込圧)を読み取り可能となっている。
潤滑油供給流路82には第一弁82aが設けられ、作動流体供給流路84には第二弁84aが設けられる。本実施形態では、制御部80は、吸込圧と吐出圧との間の差圧に基づいて第一弁82aを調整することにより潤滑油供給流路82の潤滑油の流量(または圧力)を制御する。同様に、制御部80は、吸込圧と吐出圧との間の差圧に基づいて作動流体供給流路84に設けられた第二弁84aを調整することにより、流体収容室12b内の作動流体の圧力を制御する。本スクリュ圧縮機の駆動状態においては、吐出圧と吸込圧との差圧が主たる要因の1つとなり、雄ロータ軸25に作用する径方向の荷重(ラジアル荷重)及び軸方向の荷重(スラスト荷重)が変化する。
図1に示す一対のスクリュロータ20は、雌ロータ22と、雄ロータ24とを備える。雄ロータ24は、雌ロータ22と噛み合ながら雌ロータ22の回転方向と反対方向に回転する。各ロータ22,24は、吸込口11から前記圧縮空間10a内に吸い込まれる流体を圧縮して吐出口から吐出する。
雄ロータ24は、スクリュであるロータ本体24aと、雄ロータ軸25と、同期歯車24dとを有する。雄ロータ軸25はロータ本体24aの両側から伸びる。以下、雄ロータ軸25の図1における右側の部位を「第一軸部24b」といい、左側の部位を「第二軸部24c」という。第一軸部24bは図示省略のモータに接続される。同期歯車24dは第二軸部24cに固定される。第二軸部24cの端部にはスラストプレート46が固定される。スラストプレート46は、平坦な板面46aを有する円盤状である。本実施形態では、スラストプレート46は、その板面46aが第二軸部24cと直交する姿勢で当該第二軸部24cに固定されており、雄ロータ軸25とともに回転する。雌ロータ22はスラストプレート46が設けられない点を除いて雄ロータ24と同様の構成であり、スクリュであるロータ本体と、雌ロータ軸と、雌ロータ軸に固定される同期歯車22dとを備える。スクリュ圧縮機では、雄ロータ24の同機歯車24d、雌ロータ22の同機歯車22d、および、スラストプレート46が歯車室12aに収容されている。
第一軸部24bおよび第二軸部24cには、すべり軸受であるラジアル軸受42a,44が配置される。ラジアル軸受42a,44により雄ロータ軸25を中心とする径方向(以下、単に「径方向」という。)において雄ロータ24が支持される。また、第一軸部24bにはすべり軸受であるスラスト軸受42bが配置される。スラスト軸受42bにより雄ロータ軸25の軸方向(以下、単に「軸方向」という。)において雄ロータ24が支持される。
図1及び図2に示されるように、バランス機構70は、ピストン60(「ピストンボディ」と呼ばれることもある。)と、ティルティングパッドタイプのすべり軸受であるスラスト軸受50と、流体収容室12bとを備える。スラスト軸受50は、スラストプレート46と軸方向に対向する。
図2に示されるように、流体収容室12bは、作動流体を供給するための供給口12cと、流体収容室12bから作動流体を排出するための排出口12dとを有している。流体収容室12bは、作動流体供給流路84から供給口12cを通じて供給される作動流体を収容する。本実施形態では、作動流体として油が用いられる。
ピストン60は、歯車室12aと流体収容室12bとを仕切る形状の仕切部62と、環状部64とを有している。
径方向において、仕切部62は、その全周にわたってケーシング10の内周面と対向する対向面を有する。仕切部62のうちスラストプレート46側の面には、流体収容室12bに向かって窪む円環状の凹部62aが形成されている。
環状部64は、仕切部62の周縁部から前記軸方向についてスラストプレート46側へ向かって延びる形状を有している。環状部64は、その外周面がケーシング10の内周面と全周にわたって対向する形状を有する。環状部64の外周面には、全周に亘って環状の溝部64aが形成されている。これにより、ケーシング10と溝部64aとの間には、環状の空間が形成される。この環状の空間には、ケーシング10に形成された二点鎖線にて示す内部流路を通じて潤滑油供給流路82から潤滑油が送られ、当該空間からスラスト軸受50へと潤滑油が供給される。
本実施形態では、仕切部62の外周面と環状部64の外周面との二箇所、より具体的には、ロータ軸の軸方向について前記環状の空間(溝部64a)の両側の二箇所にOリング66が取り付けられている。これにより、流体収容室12bに供給された作動流体の歯車室12aへの漏出が防止される。
スラスト軸受50はピストン60の環状部64の内側に配置される。流体収容室12b内に供給された作動流体によってピストン60がスラスト軸受50をスラストプレート46に向かって押圧する。このように、バランス機構70では、流体収容室12bおよびピストン60により、スラスト軸受50をスラストプレート46に向かって押圧するバランスピストン部が形成される。スラスト軸受50は油膜を介してスラストプレート46に軸方向に当接し、スラストプレート46を回転可能に支持しつつスクリュ圧縮機の吸込口側から吐出口側へと押圧する。
スクリュ圧縮機では、バランス機構70が設けられることにより、図1に示すスラスト軸受42bに作用するスラストプレート46へと向かう、すなわち、吐出口側から吸込口側へと向かうスラスト荷重を低減することができる。
図3は、スラスト軸受50の平面図である。スラスト軸受50は、ベース部54と、ベース部54上に配置された複数のパッド52とを備える。隣接するパッド52の間には、潤滑油を供給するノズル部544が形成される。ノズル部544は、図2中に二点鎖線にて示すスラスト軸受50の内部流路、溝部64aおよびケーシング10内の二点鎖線にて示す内部流路を介して潤滑油供給流路82に繋がる。ノズル部544から潤滑油が供給されることにより、パッド52とスラストプレート46との間に潤滑油の油膜が形成される。
図4はスラスト軸受50の内部構造を模式的に示す展開図の一部である。ベース部54は、ベースリング541と、ベースリング541上に配置される複数のロア部材543と、複数のアッパ部材542とを備える。以下の説明では、図4の下側であるベースリング541側を単に下側といい、図4の上側であるパッド52側を単に上側という。ただし、上側および下側という表現は重力方向の上側および下側に一致する必要はない。
複数のロア部材543および複数のアッパ部材542は周方向、すなわち、図4における左右方向に交互に配置される。アッパ部材542上にはパッド52が配置される。ロア部材543の周方向における両端部はそれぞれ、隣接するアッパ部材542の同方向の端部の下側に配置される。
ところで、スクリュ圧縮機では、スラスト軸受50に対してスラストプレート46により周方向に偏った荷重が生じる場合がある。図5は偏荷重が生じた状態のスラスト軸受50を模式的示す展開図である。以下の説明では、図5における中央のパッド52および中央のアッパ部材542をそれぞれ「パッド52a」および「アッパ部材542a」という。図5では、パッド52aの軸方向の位置を二点鎖線にて示している。パッド52aに最も大きな力が作用した場合、パッド52aおよびパッド52aの下側に位置するアッパ部材542aが下方に大きく沈み込む。アッパ部材542aの周方向の両側のロア部材543は、アッパ部材542a側の部位が下方へ向かうようにロア部材543とベースリング541との接点を中心として傾倒する。当該ロア部材543により、アッパ部材542aの両側に位置する他のアッパ部材542は上方へ向かう力を受ける。その結果、パッド52aの周方向の両側に位置するパッド52は、パッド52aよりも僅かに上方に位置することとなる。
このように、スラスト軸受50では、アッパ部材542およびロア部材543が傾倒することにより最も大きな荷重を受けるパッド52a以外の他のパッド52に対して上方へと向かう力が作用し、スラストプレート46の傾きに追従するように各パッド52の軸方向の位置が調整される。スラスト軸受50がパッド52の軸方向の位置を調整可能ないわゆるセルフレベリングタイプであることにより、スラストプレート46がパッド52の一部にのみ接触する片当たりが抑制される。その結果、スラスト軸受50の損傷が防止される。
次に、図6および図7を参照しながら、制御部80の動作内容を含めた本スクリュ圧縮機の駆動動作について説明する。なお、図6は、駆動時にスクリュ圧縮機に作用する力も示している。力F1は、スクリュ圧縮機の定常運転時におけるスラスト荷重、より厳密には、流体収容室12b内に作動流体の圧力を生じさせないと仮定したときにスラスト軸受42bに作用するスラスト荷重である。力F2は、バランス機構70がスラストプレート46を押圧する力である。
スクリュ圧縮機が起動されると(ステップST10)、図1に示す一対のスクリュロータ20が回転し、吸込口11から吸い込まれた流体が、圧縮空間10aで圧縮されて吐出口から吐出され始める。起動時には、スラスト荷重を生じさせる主要因である吸込口11と吐出口との間における差圧が十分に小さく、雄ロータ軸25に加わるスラスト荷重が小さい。差圧が予め定めた閾値よりも小さいことから(ステップST11)、制御部80により第一弁82aおよび第二弁84aの開度が下げられる(ステップST12)。流体収容室12bでは第二弁84aにより作動流体の供給が制限され、作動流体の圧力がほとんど発生しない。その結果、力F2(図2参照)がほとんど発生せず、スラスト軸受50とスラストプレート46との間の油膜圧力によりクリアランスが確保される。なお、第二弁84aは全閉とされてもよい。これにより、スラストプレート46とスラスト軸受50とが強く接触することによるスラスト軸受50における動力損失を低減することができる。さらに、第一弁82aの開度が小さいことから潤滑油供給流路82からスラスト軸受50への潤滑油の過剰供給が抑制され、スラストプレート46が潤滑油を攪拌してしまうことが防止される。その結果、スラスト軸受50における動力損失をより低減することができる。
スクリュ圧縮機が定常運転に移行し、差圧が所定の閾値を上回ると(ステップST11)、制御部80により、第一弁82aおよび第二弁84aの開度が上げられ(ステップST13)、潤滑油供給流路82からスラスト軸受50への潤滑油の供給量、および、作動流体供給流路84から流体収容室12bへの作動流体の供給量が増大する。流体収容室12bでは、作動流体の圧力が上昇し、図6に示すバランス機構70がスラストプレート46を押圧することにより、スラスト軸受42bに作用するスラスト荷重が、力F1から力F2を減じた値(F1−F2)となる。これにより、スラスト軸受42bへの過負荷が防止される。また、スラスト軸受50には潤滑油が十分に供給されることから、スラスト軸受50とスラストプレート46との間の油膜を確保することができる。その後においても、スクリュ圧縮機では、差圧の大きさに応じて第一弁82aおよび第二弁84aの開度の調整が行われる。
以上、本発明の一の実施形態に係るスクリュ圧縮機について説明したが、図8に示す比較例に係るスクリュ圧縮機では、スラストプレート46が流体収容室12b内に直接配置されることから、スラストプレート46の回転に伴って流体収容室12b内の作動流体が撹拌される。そのため、特に高速回転時にスラストプレート46に作用する作動流体の抵抗が大きくなり、動力の損失が大きくなってしまう。これに対し、本実施形態のスクリュ圧縮機では、ピストン60を介してスラストプレート46が押圧されることから、作動流体が撹拌されることによる動力損失を低減することができる。その結果、図8の比較例に比べて、スクリュ圧縮機をより高速にて運転することができる。
スラスト軸受50がすべり軸受であることにより、転がり軸受が用いられる場合に比べて軸受を長寿命とすることができる。
本実施形態に係るスクリュ圧縮機では、スラスト荷重の大きさに応じて流体収容室12b内の作動流体の圧力が調整されることによりバランスピストン部がスラスト軸受50を押圧する力が制御され、スラスト軸受42bへの過負荷を防止しつつバランスピストン部による不要な押圧力を削減することができる。また、スラスト荷重の大きさに応じて潤滑油供給流路82における潤滑油の流量(または圧力)が制御されることにより、スラストプレート46とスラスト軸受50との間における潤滑油の攪拌ロスを抑制することができる。
ラジアル軸受44がすべり軸受であることから、転がり軸受に比べてラジアル軸受44の径方向の大型化を避けながら当該ラジアル軸受44の寿命の低下の抑制が可能となる。
バランス機構70では、スラスト軸受50の径により受圧面積が決まることから、スラスト軸受50に加わる面圧やスラスト軸受50の温度が許容される場合には、スラスト軸受50の大きさを小さくすることができる。その結果、部品コストや必要な潤滑油の量などを減らすことができる。
スクリュ圧縮機では、起動時以外、例えば、停止時に吐出側と吸込側との間の差圧が小さくなることから、第二弁84aの開度を下げることにより、バランスピストン部によるスラスト軸受50を押圧する力が小さくされてもよい。また、第一弁82aの開度を小さくしてスラスト軸受50に供給される潤滑油の量が抑えられてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
本実施形態のスクリュ圧縮機では、スラスト荷重の大きさに応じてスラスト軸受50とスラストプレート46との接触状態が変化するため、スラスト軸受50の温度も変化する。このため、スラスト軸受50の温度を測定することによりスラスト荷重の大きさを推定することができることから、制御部80は第一弁82aの開閉をスラスト軸受50の温度に基づいて行ってもよい。さらに、スクリュ圧縮機の回転数やスクリュロータ20の軸方向への変動量に基づいて第一弁82aの開閉の制御が行われてもよい。第二弁84aの開閉の制御の場合も同様である。このように、第一弁82aおよび第二弁84aの開閉の制御は、スラスト荷重の大きさを推定可能な様々な指標に基づいて行われてよい。もちろん、スラスト荷重を直接的に測定してもよい。第一弁82aおよび第二弁84aの開閉の制御は異なるタイミングで行われてもよい。また、第一弁82aの開度はスラスト荷重に応じて連続的に調整されてもよい。第二弁84aも同様である。
上記実施形態では、スラスト軸受50とピストン60とが別体で構成された例が示されたが、これらは一体の部材で構成されてもよい。
上記実施形態では、流体収容室12bに供給される作動流体として圧縮ガスなど他の流体が用いられてもよい。ラジアル軸受44の径方向の幅が許容される場合は、ラジアル軸受44として玉軸受が用いられてもよい。スラスト軸受50には潤滑油以外の潤滑剤が用いられてもよい。
バランス機構70は必ずしもスクリュ圧縮機の吸込側に設けられる必要はなく、吐出側に設けられてもよい。さらに、バランス機構70は雌ロータ22に設けられてもよい。バランス機構70を設ける手法は、雌ロータを駆動するスクリュ圧縮機に適用されてよく、シングルスクリュタイプの圧縮機に適用されてもよい。
10 ケーシング
20 一対のスクリュロータ
22 雌ロータ
24 雄ロータ
24b 第一軸
24c 第二軸
25 雄ロータ軸
44 ラジアル軸受
46 スラストプレート
50 スラスト軸受
60 ピストン
62 仕切部
64 環状部
64a 溝部
66 Oリング
70 バランス機構
80 制御部
82 潤滑油供給流路
84 作動流体供給流路

Claims (4)

  1. スクリュであるロータ本体と、前記ロータ本体の両側から伸びるロータ軸とを有するスクリュロータと、
    前記ロータ本体の両側に位置し、前記ロータ軸のラジアル荷重を受けるラジアル軸受と、
    前記ロータ軸の一方の軸部に位置するスラスト軸受と、
    前記ロータ軸の他方の軸部の端部に固定されるスラストプレートと、
    前記スラスト軸受に作用するスラスト荷重を低減するバランス機構と、
    を備え、
    前記バランス機構が、
    前記スラストプレートとの間の潤滑剤を介して前記スラストプレートを押圧するすべり軸受と、
    作動流体の圧力により前記すべり軸受を前記スラストプレートに向かって押圧するバランスピストン部と、
    を備え
    スラスト荷重の大きさに応じて前記作動流体の圧力を調整することにより、前記バランスピストン部が前記すべり軸受を押圧する力を制御する制御部をさらに備え、
    前記潤滑剤が潤滑油であり、
    前記スラストプレートと前記すべり軸受との間に前記潤滑油を供給する潤滑油供給流路をさらに備え、
    前記制御部は、スラスト荷重の大きさに応じて前記潤滑油供給流路における潤滑油の流量または圧力を制御し、
    前記バランスピストン部は、前記すべり軸受を保持しつつ前記作動流体の圧力により当該すべり軸受けを前記スラストプレートに向かって押圧するピストンを有し、
    前記ピストンの外周面には、前記潤滑油供給流路から供給された潤滑油を前記スラストプレートと前記すべり軸受との間に導くための空間を形成する溝部が形成されており、
    前記溝部は、前記ピストンの周方向の全域にわたって連続的につながる形状を有している、圧縮機。
  2. 請求項に記載の圧縮機において、
    前記制御部は、少なくとも起動時に前記作動流体の圧力、および、前記潤滑油供給流路の潤滑油の流量または圧力を下げる、圧縮機。
  3. 請求項1又は2に記載の圧縮機において、
    前記すべり軸受は、前記スラストプレートと対向するパッドを有し、
    前記パッドは、前記スラストプレートに追随して傾斜可能に構成されている圧縮機。
  4. 請求項1ないしのいずれかに記載の圧縮機において、
    前記ラジアル軸受は、すべり軸受である圧縮機。
JP2013221710A 2013-10-25 2013-10-25 圧縮機 Active JP6019003B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013221710A JP6019003B2 (ja) 2013-10-25 2013-10-25 圧縮機
EP14183654.4A EP2865845B1 (en) 2013-10-25 2014-09-05 Compressor
US14/485,953 US9816553B2 (en) 2013-10-25 2014-09-15 Compressor having balance mechanism for a thrust bearing
CN201410572472.4A CN104564674B (zh) 2013-10-25 2014-10-24 压缩机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013221710A JP6019003B2 (ja) 2013-10-25 2013-10-25 圧縮機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015083776A JP2015083776A (ja) 2015-04-30
JP6019003B2 true JP6019003B2 (ja) 2016-11-02

Family

ID=51492189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013221710A Active JP6019003B2 (ja) 2013-10-25 2013-10-25 圧縮機

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9816553B2 (ja)
EP (1) EP2865845B1 (ja)
JP (1) JP6019003B2 (ja)
CN (1) CN104564674B (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018052463A1 (en) 2016-09-16 2018-03-22 Vilter Manufacturing Llc High suction pressure single screw compressor with thrust balancing load using shaft seal pressure and related methods
JP6815911B2 (ja) * 2017-03-22 2021-01-20 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置
JP6767948B2 (ja) * 2017-08-25 2020-10-14 株式会社神戸製鋼所 油冷式2段型スクリュ圧縮機
US20210017987A1 (en) * 2018-03-21 2021-01-21 Johnson Controls Technology Company Systems and methods for enhanced compressor bearing life
BE1026119B1 (nl) * 2018-03-29 2020-01-07 Atlas Copco Airpower Nv Schroefcompressorelement en machine
CN108730341B (zh) * 2018-07-26 2023-07-18 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种基于气压控制的联锁结构及联锁方法
CN112012926B (zh) * 2019-05-28 2023-04-28 复盛实业(上海)有限公司 无油双螺旋气体压缩机
CN111173568A (zh) * 2020-01-08 2020-05-19 林文润 一种用于工业余热回收的螺杆膨胀机
DE102021003198A1 (de) * 2021-06-22 2022-12-22 Gea Refrigeration Germany Gmbh Schraubenverdichter
CN117249089B (zh) * 2023-11-17 2024-01-23 山东天瑞重工有限公司 一种螺杆压缩机轴向力调节装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2813761A (en) * 1955-02-02 1957-11-19 Worthington Corp Thrust bearing
JPH0658041B2 (ja) * 1985-07-05 1994-08-03 株式会社前川製作所 スクリユ−式回転機のスラスト力つり合い方法
US4682560A (en) 1985-07-08 1987-07-28 Outboard Marine Corporation High force release and reset mechanism for supporting a structure from a boat hull
JPS6218390U (ja) 1985-07-17 1987-02-03
SE465527B (sv) * 1990-02-09 1991-09-23 Svenska Rotor Maskiner Ab Skruvrotormaskin med organ foer axialbalansering
SE469396B (sv) 1991-11-13 1993-06-28 Svenska Rotor Maskiner Ab Skruvrotormaskin med axialbalanserade lager
JP2002317782A (ja) * 2001-04-24 2002-10-31 Kobe Steel Ltd オイルフリースクリュ圧縮機
WO2006013636A1 (ja) * 2004-08-03 2006-02-09 Mayekawa Mfg.Co.,Ltd. 多系統潤滑式スクリュー圧縮機の潤滑油供給システム及び運転方法
JP4846645B2 (ja) * 2007-03-30 2011-12-28 株式会社神戸製鋼所 スクリュ圧縮機
JP5017052B2 (ja) * 2007-10-22 2012-09-05 株式会社神戸製鋼所 スクリュ流体機械
JP4319238B2 (ja) * 2008-02-06 2009-08-26 株式会社神戸製鋼所 油冷式スクリュ圧縮機
JP2012122450A (ja) * 2010-12-10 2012-06-28 Kobe Steel Ltd スクリュ圧縮機

Also Published As

Publication number Publication date
US20150118092A1 (en) 2015-04-30
US9816553B2 (en) 2017-11-14
JP2015083776A (ja) 2015-04-30
EP2865845A1 (en) 2015-04-29
EP2865845B1 (en) 2016-08-17
CN104564674B (zh) 2016-09-14
CN104564674A (zh) 2015-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6019003B2 (ja) 圧縮機
KR20060096377A (ko) 단일 플래이트 플로팅 실을 가진 스크롤기계
JP2012017656A (ja) スクロール型圧縮機
JP2010242746A (ja) スクリュー圧縮機
JP5963854B2 (ja) 回転機械および冷凍サイクル機器
CN110925194A (zh) 止推板、动涡旋部件和涡旋压缩机
JP2014196692A (ja) 固定スクロール体およびそれを用いたスクロール流体機械
CN208996942U (zh) 涡旋压缩机
JP2014152747A (ja) 容積型圧縮機
JP6184648B1 (ja) 軸受ユニット及び圧縮機
WO2018150706A1 (ja) 圧縮機
CN102345601A (zh) 一种无油润滑开式涡旋压缩机
US9574606B2 (en) Thrust bearing for HVAC compressor
JP4706599B2 (ja) スクロール圧縮機
JP2017015000A (ja) スクロール型流体機械
CN113530827A (zh) 涡旋压缩机
JP6017023B2 (ja) ベーン型圧縮機
JP5149850B2 (ja) スクロール型流体機械
JP2020094557A (ja) 流体機械
CN212155162U (zh) 涡旋压缩机
JP2008274861A (ja) ロータリコンプレッサ
JP2007247562A (ja) 冷媒圧縮機
JP4807332B2 (ja) 圧縮機
JP2009008006A (ja) スクロール圧縮機
JP2005171952A (ja) スクロール圧縮機

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150901

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160404

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160921

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161003

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6019003

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150