JPH04365985A - オイルフリースクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はオイルフリ−スクリュ
−圧縮機の改良に関している。

【０００２】

【従来の技術】オイルフリ−スクリュ−圧縮機は、よく
知られているように、ケ−シングがたがいに連通させら
れたふたつのボア、ボアの一端に位置しかつボアにつな
がる吸入通路およびボアの他端に位置しかつボアにつな
がる吐出通路をもっている。おすロ−タおよびめすロ−
タは、らせん溝をもっているとともに、わずかのすき間
を形成して、ケ−シングのボアの各々に収容されていて
、回転させたときに、らせん溝およびケ−シングとのあ
いだに形成された圧縮空間の各々に吸入通路を経由して
ガスを順次に吸い込み、圧縮し、吐出通路に順次に吐き
出すようにしている。

【０００３】このようなスクリュ−圧縮機では、固定潤
滑剤からなるコ−ティングが、たとえば二硫化モリブテ
ン（ＭｏＳ２　）からなるコ−ティングがおすロ−タお
よびめすロ−タの表面に施され、ロ−タ同志のギャップ
を最小に維持させ、圧縮性能の維持および確保をおこな
っている。しかしながら、コ−ティングは高温の圧縮ガ
スによって熱劣化やはく離などをおこしやすいため、初
期性能をオ−バホ−ルにいたるまで維持することができ
ない。たとえば７ｋｇｆ／ｃｍ２　ｇの吐出圧力をもつ
典型的な単段オイルフリ−スクリュ−圧縮機では、吸込
ガス温度が２０°Ｃのときに、吐出ガス温度は３３６°
Ｃになり、ロ−タの最高温度部分は吐出ポ−トにおける
ラジアルポ−トに接する部分に発生し、ここの温度は３
１０°Ｃにもなり、コ−ティングの耐熱温度はバインダ
につかわれている樹脂の耐熱温度よりもたかくなる。

【０００４】ロ−タやケ−シングの熱変形をすくなくす
ることは、たとえば、特開昭６２−９３４９１号公報お
よび特開昭６３−４５４８８号公報に記載されている。 前者では高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間にもれ
たガスの一部を外部に排気するとともに、もれた圧縮空
間の吸込ガス量を増大させて、吐出ガスの温度を低減さ
せることが記載されており、また、後者では吐出ポ−ト
につながる前の圧縮空間にあるいは吐出開始直後の吐出
口にアフタク−ラなどによって冷却されたガスを吹き込
み、圧縮ガスと混合させて、吐出ガス温度を低減するこ
とが記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６２−９３４９１号公報および特開昭６３−４５４８８
号公報のいずれも、吐出ガスの温度を低下させることが
できても、これを吐出ガス温度をコ−ティングの耐熱温
度以下になるまで低減させることができず、もしコ−テ
ィングの耐熱温度よりも低下させると、圧縮性能をいち
じるしく低下させる。

【０００６】本発明の目的は、圧縮性能を犠牲にするこ
となしに、ロ−タにたいするコ−ティングの高温ガスに
よる熱劣化やはく離などを最小限にすることができる、
改良されたオイルフリ−スクリュ−圧縮機を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のオイルフリ−スクリュ−圧縮機は、一端を
吐出ポ−トの一部を形成しているとともに、ロ−タのら
せん溝およびケ−シングによって形成される吸い込みを
おこなっている圧縮空間と吐き出しをおこなっている圧
縮空間とのあいだの連通を防止している部分に開放され
、他端を冷却気体源につながれている冷却気体供給通路
をケ−シングに具備させている。

【０００８】

【作用】オイルフリ−スクリュ−圧縮機では、ロ−タの
ロ−ブとケ−シングとによって形成される圧縮空間にお
ける吐出側が吐出ポ−トにつながると、ロ−タにおける
ロ−ブの表面が吐出ポ−トにある前記連通防止部分に位
置し、ロ−タがさらに回転され、圧縮空間が吐出ポ−ト
からはずれるようになると、ロ−ブの吐出側側面が連通
防止部分に位置する。冷却気体源からの冷却気体が冷却
気体供給孔をつうじてロ−タの吐出側端面に吹き付けら
れると、ロ−ブの表面を直接に冷却したあと、ロ−ブの
側面あるいは端面を冷却し、ロ−タの回転にともなって
、これらがロ−タにあるロ−ブの各々にたいしてくり返
され、ロ−タの温度を低下させ、ロ−タがこれに施され
ているコ−ティングが耐熱温度をこえるのを防止する。

【０００９】

【実施例】本発明のオイルフリ−スクリュ−圧縮機の実
施例は、以下に、添付図面とともに説明する。

【００１０】このスクリュ−圧縮機は、図１に示すよう
に、圧縮機本体１０が吸込口および吐出口を水冷あるは
空冷のアフタク−ラ１１および逆止め弁１２を介在して
他の機器につながれていて、圧縮機本体１０に組み込ま
れたロ−タが電動機などの駆動源によって回転させられ
ると、ガスが圧縮機本体１０に取り込まれ、圧縮された
あと、圧縮機本体１０から吐き出され、アフタク−ラ１
１によって冷却されたあと、他の機器に送り出されるよ
うになっている。

【００１１】圧縮機本体１０はケ−シングとおすロ−タ
およびめすロ−タとをもっている。ケ−シングは本体２
１、ケ−シング本体の一端に取り付けられたカバ−２２
およびケ−シング本体２１の反対端に取り付けられたカ
バ−２３からなっている。ケ−シング本体２１は、ボア
２４、ケ−シング外部にボア２４の一端を連通させるガ
ス吸入通路２５およびボア２４の他端をケ−シング外部
に連通させるガス吐出通路２６をもっている。ボア２４
は、図２に示されているように、ふたつの孔の一部を連
通させためがね形のものからなっている。ガス吸入通路
２５はケ−シング本体２１の周面とボア２４の一端との
あいだにわたってケ−シング本体２１およびカバ−２２
に設けられていて、吸込口がケ−シング本体２１の周面
に位置する端部に、吸入ポ−ト２７がカバ−２２にある
端部にそれぞれ設けられている。ガス吐出通路２６はケ
−シング本体２１の周面とボア２４の他端とのあいだに
わたってケ−シング本体２１に設けられていて、吐出口
がケ−シング本体２１の周面に位置する端部に、吐出ポ
−ト２８がボア２４側にある端部にそれぞれ設けられて
いる。

【００１２】おすロ−タ３１およびめすロ−タ３２は、
らせん溝を周面にもっていて、らせん溝を形成するロ−
ブ３１ａ、３２ａをかみ合わせて、ケ−シング本体２１
にあるボア２４に挿入されている。各々のロ−タにおけ
る吸込側シャフト３３はカバ−２２に組み込まれた円筒
コロ軸受３５によって、また吐出側シャフト３４はケ−
シング本体２１およびカバ−２３に組み込まれた円筒コ
ロ軸受３６および組み合せアンギュラ玉軸受３７に保持
されている。そして、各々のロ−タにある吐出側シャフ
ト３４におけるカバ−２３の内部にのびる端部にはタイ
ミングギア３８が取り付けられ、タイミングギア３８は
めすロ−タ３２の吐出側シャフト（図示せず）における
カバ−２３の内部にのびる端部に取り付けられたタイミ
ングギアに噛み合い、これらのタイミングギアが回転角
をたがいに同期させておすロ−タ３１およびめすロ−タ
３２を回転させるとともに、ロ−ブ３１ａとロ−ブ３２
ａとのあいだに、せまいすき間を形成しかつたがいに接
触しない状態で回転をなさせている。ロ−タの回転は、
おすロ−タ３１にある吸入側シャフト３３におけるカバ
−２２から突出する端部に取り付けたピ二オン３９を外
部にある電動機などの駆動源によって回転させることに
よってなされている。

【００１３】また、カバ−２２には潤滑油の給油孔４０
および排油孔４１が設けられ、潤滑油が給油孔４０に送
り込まれと、軸受３５を潤滑し、排油孔４１から外部に
排出されるようになっている。カバ−２３にも潤滑油の
給油孔４３および排油孔４４が設けられ、潤滑油が給油
孔４３にからカバ−の内部空間に送り込むことによって
、タイミングギアを潤滑し、排油孔４４から外部に排出
されるようになっている。そして、ケ−シング本体２１
には給油孔４３から分岐して給油孔が設けられていて、
潤滑油が給油孔４３に送り込まれたときに、この分岐孔
を経由してながれて軸受３６、３７の潤滑をおこない、
排油孔４４から排出されるようになっている。さらに、
ボア２４およびロ−タ３１、３２のらせん溝によって形
成される圧縮室の気密を保つために、吸込側シャフト３
３とケ−シングとのあいだにはオイルシ−ル４５および
ガスシ−ル４６が、吐出側シャフト３４とケ−シングと
のあいだにはオイルシ−ル４７およびガスシ−ル４８が
設けられられている。

【００１４】おすロ−タ３１およびめすロ−タ３２の表
面には、これらのロ−タとボア２４とのすき間をできる
だけ小さくするために、固体潤滑剤からなるコ−ティン
グが施されている。コ−ティングは、たとえば二硫化モ
リブテン（ＭｏＳ２）を主成分とするもので、万一、ロ
−タ３１およびロ−タ３２が接触しても、焼き付かない
ようにさせている。

【００１５】さらに、このスクリュ−圧縮機では、吐出
ポ−ト２８における、これの一部を形成しているととも
に、ロ−タ３１、３２にあるロ−ブ３１ａ、３２ａおよ
びケ−シング本体１１によって形成される吸い込みをお
こなっている圧縮空間と吐き出しをおこなっている圧縮
空間とのあいだの連通を防止する部分５０に開放された
冷却気体供給孔５１を具備している。

【００１６】この連通防止部分５０は、図２に示すよう
に、吐出ポ−ト２８につながる圧縮空間ａと吸込ポ−ト
２７につながる圧縮空間ａ’との連通を阻止し、前者の
圧縮空間ａにある圧縮ガスが後者の圧縮空間ａ’にもれ
ないようにさせるもので、吐出ポ−ト２８の一部に設け
らている。冷却気体供給孔５１は、一端がこの連通防止
部分５０に開放され、他端がケ−シング周面に開放する
ようにケ−シング本体１１に設けられている。そして、
冷却気体供給孔５１におけるケ−シング周面にある開口
は、アフタク−ラ１１における圧縮ガスの出口に分岐管
５２によってつながれ、アフタク−ラ１１によって冷却
された圧縮ガスがロ−タの吐出側端部に供給されるよう
している。なお、分岐管５２にはフィルタ５３、逆止め
弁５４およびオリフィス５５がつながれている。

【００１７】このスクリュ−圧縮機では、ロ−タ３１、
３２が回転されると、ガスが吸込口からケ−シングの内
部にはいり、吸込ポ−ト２７をとおって、ロ−タ３１、
３３のらせん溝およびケ−シング本体１１によって形成
される圧縮空間の各々に順次に吸い込まれ、ロ−タの回
転にともなって圧縮され、圧縮空間が吐出ポ−ト２８に
一致するごとに、順次に吐出ポ−ト２８に吐き出される
。吐き出された高温の圧縮ガスは、たとえば７ｋｇｆ／
ｃｍ２　ｇの圧力をもっていて、約４５°Ｃの温度まで
アフタク−ラ１１によって冷却されかつドレンを分離さ
れたあと、逆止め弁１２をとおって、サ−ビスガスとし
て末端の機器に供給される。

【００１８】これとともに、アフタク−ラ１１において
冷却された圧縮ガスの一部が、逆止め弁１２とアフタク
−ラ１１とのあいだから分岐管５２にながれたあと、フ
ィルタ５３、逆止め弁５４およびオリフィス５５をとお
って、冷却気体供給孔５１に送り込まれ、ロ−タ３１、
３２の吐出側端面にむかって吹き付けられる。

【００１９】吹き出した冷却ガスは、ロ−タ３１、３２
の端面とケ−シング本体１１とのあいだにあるギャップ
に充満して、ロ−タ３１、３２のらせん溝およびケ−シ
ング本体１１によって形成される吸い込みをおこなって
いる圧縮空間ａ’と吐き出しをおこなっている圧縮空間
ａとのあいだにシ−ルを形成し、前者の圧縮空間から後
者の圧縮空間にたいする圧縮流体のもれを防止する。

【００２０】これと同時に、冷却気体供給孔５１をつう
じてロ−タ３１、３２の吐出側端面に吹き付けられたア
フタク−ラ１１からの冷却ガスが、ロ−タ３１、３２の
回転にともなって、ロ−タ３１、３２にあるロ−ブ３１
ａ、３２ａの表面を直接に冷却したあと、ロ−ブ３１ａ
、３２ａの側面あるいは端面を冷却し、これらがロ−タ
の回転にともなってロ−タにあるロ−ブの各々にたいし
てくり返され、ロ−タ３１、３２の温度を低下させ、ロ
−タ３１、３２に施されているコ−ティングが耐熱温度
をこえるのを防止する。くわしく説明する。

【００２１】このスクリュ−圧縮機では、図２に示すよ
うに、ロ−タ３１、３２が回転させられ、ロ−タのロ−
ブ３１ａ、３２ａとケ−シング本体１１とによって形成
される圧縮空間ａにおける吐出側が吐出ポ−ト２８につ
ながるようになると、ロ−タにおけるロ−ブ３１ａ、３
２ａの表面が吐出ポ−ト２８にある連通防止部分５０に
位置し、ロ−タがさらに時計方向に回転され、圧縮空間
ａが吐出ポ−ト２８からはずれるようになると、ロ−ブ
３１ａ、３２ａの吐出側側面あるいは端面が連通防止部
分５０に位置する。このときに、アフタク−ラ１１から
の冷却ガスが冷却気体供給孔５１をつうじてロ−タ３１
、３２の吐出側端面に吹き付けられ、この冷却ガスによ
ってロ−ブ３１ａ、３２ａの表面を直接に冷却したあと
、これらのロ−ブ３１ａ、３２ａの側面あるいは端面を
冷却し、ロ−タ３１、３２の回転にともなって、ロ−タ
３１、３２にあるロ−ブの各々にたいしてこれらがくり
返され、ロ−タ３１、３２の温度を低下させて、ロ−タ
３１、３２の表面に施されているコ−ティングが耐熱温
度をこえるのを防止する。

【００２２】本発明によるスクリュ−圧縮機は、このよ
うに、吐出ポ−ト２８にあるラジアルポ−トに常時直接
に触れ、高温にさらされているロ−タ３１、３２にある
ロ−ブ３１ａ、３２ａの表面および吐出側端面を冷却ガ
スによって直接に冷却しているばかりか、圧縮機本体１
０の吐出ガス温度の変化、圧力比の増加による吐出ガス
温度上昇などによって、吐出ガスが温度上昇しても、こ
れらの影響をうけることなしに、安定して両ロ−タ３１
、３２における最高温度部分の表面温度を低下させるこ
とができるので、ロ−タの各々に施されているコ−ティ
ングの寿命低下を確実に防止することができる。

【００２３】なお、冷却気体供給孔５１から吹き出され
る冷却ガスの量は、たとえば、圧縮機本体１０から吐き
出されるガスの約１０〜２０％を必要とするが、冷却ガ
スは圧縮されたガスを吐き出している圧縮空間ａにたい
してなされるので、圧縮性能の低下や動力損失をともな
うことなしに、ロ−タ３１、３２に施されているコ−テ
ィングの熱劣化や損傷を防げる。

【００２４】

【発明の効果】本発明のスクリュ−圧縮機は、以上説明
したように、おすロ−タおよびめすロ−タにおけるロ−
ブのみを直接に冷却気体によって冷却しているので、圧
縮性能の低下や動力の損失などを生じることなしに、各
々のロ−タの表面に施されているコ−ティングの寿命を
向上させることができるばかりか、各々のロ−タの吐出
側におけるコ−ティングが経年劣化によってはく離して
も、ロ−タがつねに冷却されていて、ロ−タ同志が熱膨
張によって直接に接触しないので、焼き付きなどによる
損傷などの重大な事故も防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオイルフリ−スクリュウ圧縮機の一実
施例を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線にそう横断面図である。

【符号の説明】

１０…圧縮機本体、１１、２２、２３…ケ−シング、１
３…冷却気体源、２４…ボア、２５…吸入通路、２６…
吐出通路、２８…吐出ポ−ト、３１…おすロ−タ、３２
…めすロ−タ、５０…圧縮ガスの連通を防止する部分、
５１…冷却気体供給孔、ａ…圧縮空間。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　たがいに連通させられたふたつのボア
   、ボアの一端に位置しかつボアにつながる吸入通路およ
   びボアの他端に位置しかつボアにつながる吐出通路をも
   つケ−シングと、ケ−シングのボアの各々に収容された
   らせん溝をもつおすロ−タおよびめすロ−タとを具備し
   、ロ−タを回転させたときに、らせん溝とボアとによっ
   て形成される圧縮空間の各々に吸入通路からガスを順次
   に、吸い込み、圧縮し、吐出通路に吐き出す圧縮機本体
   を具備しているオイルフリ−スクリュ−圧縮機において
   、ケ−シングが一端を吐出ポ−トの一部を形成するとと
   もに、ロ−タのらせん溝およびケ−シングによって形成
   される吸い込みをおこなっている圧縮空間と吐き出しを
   おこなっている圧縮空間とのあいだの連通を防止してい
   る部分に開放され、他端を冷却気体源につながれている
   冷却気体供給通路を具備していることを特徴とするオイ
   ルフリ−スクリュ−圧縮機。
2. 【請求項２】　　冷却気体供給源が圧縮機本体の吐出通
   路につながれたアフタ−ク−ラからなり、冷却気体供給
   孔がこのアフタ−ク−ラにおける圧縮流体出口につなが
   れている請求項１に記載の圧縮機。