JPH0953583A - 油冷式スクリュ二段圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造の簡素化と低圧段、高圧段圧縮機のロー
タ回転軸のスラスト負荷を軽減することにより油冷式圧
縮機の小型化を図るとともに、圧縮効率を向上させた油
冷式スクリュ二段圧縮機を提供する。 【解決手段】 ギヤケースの一方側の上下方向に、低圧
段圧縮機及び同圧縮機の回転軸に略並行した回転軸を備
えた高圧段圧縮機を設け、前記低圧段圧縮機の吸入口を
ギヤケース側に独立して、吐出口をギヤケースと反対側
に開口し、前記圧縮機の吐出口を中間段通路、ギヤケー
ス内空間を介して高圧段圧縮機の吸入口側に連通した油
冷式スクリュ二段圧縮機において、高圧段圧縮機の吐出
側軸受室と低圧段圧縮機の閉じ込み後の一ピッチの作用
空間とを連通させ、低圧段圧縮機の吐出側軸受室とその
吐出室とを連通し、また、高圧段圧縮機のスクリュロー
タの回転軸端に固着した被駆動ギヤの外径を、前記ロー
タの外径よりも小さくした油冷式スクリュ二段圧縮機。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術文野】本発明は、油冷式スクリュ二
段圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来公知の、ギヤケースの一側面の上下
方向に低圧段圧縮機と、前記低圧段圧縮機回転軸と略、
並行な回転軸を備えた高圧段圧縮機を配置し、共通する
増速ギヤ手段により、それぞれを駆動する形式の油冷式
スクリュ二段圧縮機は、低圧段圧縮機の吐出口と高圧段
圧縮機の吸入口とを端板（インレットケース）内に設け
たチャンネルを介して相互に連通し、かつ、低圧段圧縮
機から吐出する圧縮流体が前記ギヤケース内を流通する
ように構成している（例えば、昭和48年特許出願公開第
21806 号公報、昭和52年実用新案出願公告第8082号公
報、昭和52実用新案出願公告第33610 号公報、昭和54年
特許出願公告第28603 号公報等参照）。

【０００３】また、ギヤケースに内装した増速ギヤ（ド
ライブ及びドリブンギヤ）手段に向かって、レシーバタ
ンクから圧送される潤滑油が噴射ノズルを介して噴射・
供給され、ギヤケースの下底部に溜った潤滑油は、低圧
段圧縮機から吐出される圧縮空気とオイルミストと共に
高圧段圧縮機の吸入口から吸い込み・回収されるよう構
成されている。この種形式の油冷式スクリュ二段圧縮機
は、それ以前の形式、たとえば、くし形配置のスクリュ
二段圧縮機と比較して、部品点数を減らして装置を小型
化するとか、騒音の低下、組立・調整を容易にするなど
の特徴を備えている。

【０００４】しかしながら、前述の並列配置形油冷式ス
クリュ二段圧縮機には、 （ａ）インレットケースとギヤケースとを兼用させ、部
品点数を減らし、加工、加工・組立工数の低減、圧縮機
本体の小型化を図る。 （ｂ）ギヤケースの下底部に溜る潤滑油を高圧段圧縮機
により回収するようにし、増速ギヤ手段が潤滑油面を撹
拌しないようにすれば、エネルギーロスが減少し、ま
た、潤滑油回収管を不要にできれば、ギヤケースの形状
をよりコンパクトにまとめることが可能。

【０００５】（ｃ）高圧段圧縮機の吐出口側ロータ回転
軸受室の圧力を低下させて、ロータ回転軸にかかる吸入
口側へのスラスト荷重を低下させ、もって、小型軸受の
使用を可能にする。 （ｄ）低圧段圧縮機の吐出口側ロータ回転軸受室を中間
段通路に接続することにより、全負荷時における低圧段
圧縮機ロータ回転軸の逆スラスト荷重の発生を抑える。 等々の構成を開発することにより、圧縮機全体の構造を
コンパクトにまとめ、コストダウンを可能にする余地が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、油冷
式スクリュ二段圧縮機について指摘した上記の問題点を
すべて解消し、コンパクトで経済的な、新規構造の油冷
式スクリュ二段圧縮機を開発・提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下に述べるとおりの各構成要件を具備
する。 （１） シリンダ内に、おす・めすスクリュロータを収
納・噛み合わせ、各ロータ回転軸を両持ちに軸受して形
成した低圧段及び高圧段圧縮機、ギヤケースの一側面の
略、上下方向に、低圧段圧縮機と、前記低圧段圧縮機回
転軸と略、平行な回転軸を備えた高圧段圧縮機とを並列
・配置し、前記ギヤケースに内装した増速ギヤ手段によ
り、各圧縮機を駆動し、前記低圧段圧縮機の吐出口をギ
ヤケース内空間に連通してなる油冷式スクリュ二段圧縮
機において、低圧段圧縮機のロータ作用空間と、ギヤケ
ース内空間及び前記圧縮機の吐出側ロータ回転軸受室と
の間の一対のロータ軸部に、それぞれ軸封装置を設け、
前記吐出側ロータ回転軸受室の少なくとも一方と、前記
ギヤケース内空間との間を連通したことを特徴とする油
冷式スクリュ二段圧縮機。

【０００８】（２） シリンダ内に、おす・めすスクリ
ュロータを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸を両持ち
に軸受して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、ギヤケー
スの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機と、前記低
圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備えた高圧段圧
縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内装した増速
ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低圧段圧縮機
の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる油冷式スク
リュ二段圧縮機において、低圧段圧縮機のおす・めすス
クリュロータのいずれか一方のギヤケース側回転軸端に
被駆動ギヤを固着し、前記一方のスクリュロータの作用
空間とギヤケース側及び前記圧縮機の吐出側ロータ回転
軸受室との間の一対のロータ軸部に、それぞれ軸封装置
を設けると共に、前記スクリュロータのギヤケースと反
対側のロータ回転軸受室と、前記ギヤケース内空間とを
連通し、他方のスクリュロータのギヤケース側回転軸受
に軸受室を配設し、この軸受室を前記ギヤケース内空間
に対し隔壁によって遮断する一方、スクリュロータの作
用空間と前記吐出側ロータ回転軸受室との間のロータ軸
部に軸封装置を設けると共に、前記スクリュロータの圧
縮機吐出口側のロータ回転軸受室と、吸入閉じ込み後１
ピッチのロータ作用空間とを連通したことを特徴とする
油冷式スクリュ二段圧縮機。

【０００９】（３） シリンダ内に、おす・めすスクリ
ュロータを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸を両持ち
に軸受して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、ギヤケー
スの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機と、前記低
圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備えた高圧段圧
縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内装した増速
ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低圧段圧縮機
の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる油冷式スク
リュ二段圧縮機において、高圧段圧縮機のスクリュロー
タのギヤケース側回転軸端に固着した被駆動ギヤの外径
を、前記ロータの外径よりも小径にしたことを特徴とす
る油冷式スクリュ二段圧縮機。

【００１０】（４） シリンダ内に、おす・めすスクリ
ュロータを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸を両持ち
に軸受して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、ギヤケー
スの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機と、前記低
圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備えた高圧段圧
縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内装した増速
ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低圧段圧縮機
の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる油冷式スク
リュ二段圧縮機において、高圧段圧縮機のスクリュロー
タの吐出口側回転軸受室と、低圧段圧縮機の吸入閉じ込
み後１ピッチのロータ作用空間とを連通したことを特徴
とする油冷式スクリュ二段圧縮機。

【００１１】（５） シリンダ内に、おす・めすスクリ
ュロータを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸を両持ち
に軸受して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、ギヤケー
スの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機と、前記低
圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備えた高圧段圧
縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内装した増速
ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低圧段圧縮機
の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる油冷式スク
リュ二段圧縮機において、ギヤケース内空間とレリーフ
バルブの吸気側とを連通すると共に、前記レリーフバル
ブの排気側とレシーバタンクとを連通したことを特徴と
する油冷式スクリュ二段圧縮機。

【００１２】（６） 低圧段圧縮機の吐出口をギヤケー
スと反対側に設け、これを中間段通路を介して前記ギヤ
ケース内空間と連通し、高圧段圧縮機の吸入口を前記ギ
ヤケース内空間に開口し、増速ギヤ手段を構成する各歯
車をそれぞれ、はすば歯車としたことよりなる上記第
（１）または（２）項記載の油冷式スクリュ二段圧縮
機。 （７） 高圧段圧縮機のおす・めすロータのギヤケース
と反対側各回転軸受室の下部を内部通路により連通し、
前記おす・めすロータのギヤケースと反対側各回転軸受
室の内の、いずれか一方の軸受室の下部と、低圧段圧縮
機のロータの吸入閉じ込み後１ピッチの作用空間とを連
通したことよりなる上記第（４）項記載の油冷式スクリ
ュ二段圧縮機。 （８） 低圧段圧縮機のロータのギヤケースと反対側回
転軸受室の下方に中間段通路と連通する開口を設けたこ
とよりなる上記第（６）項記載の油冷式スクリュ二段圧
縮機。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明油冷式スクリュ二
段圧縮機の一実施形態について、図面に沿って説明する
が、本実施形態を構成する各要件のうちには、本出願当
時の当業界における通常の技術レベルの範囲内で、当業
者により各種の変形が可能なものを含むから、格別の理
由を示すことなく、本実施形態が開示する特定構成のみ
に基づいて、本発明の要旨を限定して解することは許さ
れない。

【００１４】図は、本発明油冷式スクリュ二段圧縮機の
一実施形態を示すもので、図１は、当該スクリュ二段圧
縮機の概略側断面で、図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面
図、図２は、図１においてＢ−Ｂ線矢視の一部を切り欠
いて示す正面図、図３は、図１におけるＣ−Ｃ線断面矢
視図で、図４及び５は、それぞれ図２におけるＤ−Ｄ
線、Ｅ−Ｅ線に沿う断面図を示す。

【００１５】図中、一つのギヤケース１の側面上方側に
低圧段圧縮機本体のシリンダ２を、同側面の下側方に高
圧段圧縮機本体のシリンダ３を、シリンダ軸心が相互に
並列するように取付けると共に、各シリンダ２，３内
に、それぞれ一対の低圧段及び高圧段の、おす・めすス
クリュロータ（以下、ロータという）４，４’及び５，
５’を内装・並設して、各ロータの回転軸41，41’及び
51，51’並びに各端板部材６，７及び前記ギヤケース１
側に設けた軸受42，42’，43，43’及び52，52’53，5
3’によって、それぞれ軸支して、各一対のロータ４，
４’及び５，５’を各々独立に軸架し、各一対のロータ
４，４’及び５，５’に形成したスクリュ歯形を互いに
噛み合わせると共に、いずれか一方側のロータ４，５の
回転軸41，51のギヤケース１側に延長した端部に、それ
ぞれ被駆動ギヤ44，54を取付け、それらをギヤケース１
に配設した軸受62，63に軸支される大径駆動ギヤ８に噛
み合わせ、それぞれ増速ギヤ手段を構成する。

【００１６】各一対のロータ間の回転伝導は、噛み合わ
せたスクリュ歯形面相互の滑動により行なわれる。ロー
タのスクリュ歯形の噛み合わせ面とシリンダ内壁、端板
により区画される作用空間はロータの回転に従って、そ
の容積を狭め、作用空間に吸入された空気を（ほぼ、断
熱）圧縮し終端において圧縮した空気を吐出する。各端
板部材６，７及び前記ギヤケース１側に設けた軸受42，
42’，43，43’及び52，52’，53，53’と、一対のロー
タ４，４’及び５，５’の各端面との間のロータ軸部に
は、それぞれ軸封装置47，47’，48，及び57，57’が設
けられ、各ロータ作用空間と外部環境との間をシールす
る。なお、前記軸封装置には、それぞれ高圧潤滑油を供
給し、特性・寿命の向上を図る。図中、圧縮機の内部空
間に示された矢印を有する曲線は、装置内を流通する空
気、オイルミストまたは圧縮空気の流れ方向を示してい
る。

【００１７】図３を参照して、増速ギヤ手段を構成する
上述の大径駆動ギヤ８及び被駆動ギヤ44，54は、それぞ
れ、はすば歯車よりなり、前記大径駆動ギヤ８と被駆動
ギヤ44，54の歯の捻じれ方向とその回転方向を、各ロー
タ軸に対し圧縮機の圧縮作用により発生するスラストと
反対方向のスラストが作用するように選定している。ま
た、少なくとも、高圧段圧縮機の被駆動ギヤ54の外径Ｄ
₂ は、同圧縮機のロータの径Ｄ₁ よりも、小さく構成さ
れている（図５参照）。そして、被駆動ギヤ54の外周下
側の方が、大径駆動ギヤ８の外周下側よりも低い位置を
占めるようにギヤケース１に組み付けてある（図３参
照）。

【００１８】上記ギヤケース１の上部に開口する給油孔
11，12からギヤケース１内にオイルクーラを通った高圧
潤滑油を供給・噴射し、前記潤滑油は、それぞれ増速ギ
ヤ手段、ギヤケースに設けた軸封装置、吸入口側または
被駆動ロータ回転軸受などのシール及び潤滑・冷却を行
う。なお、矢印で「OIL 」と記載した個所は、冷却潤滑
油の供給孔を示している。上記潤滑油の一部は、それぞ
れ所要の作用を果たした後、ギヤケース１の底部に重力
により落下し、そこで滞留する。

【００１９】〔低圧段圧縮機〕図１，４を参照して、低
圧段圧縮機は、そのシリンダ２のギヤケース１側端の一
部に空気の吸入口45を開口し、その反対側端板６側に、
吐出口46が開口している。前記吸入口45の外気との通路
はギヤケース１内空間とは別個で、前記通路はギヤケー
ス内空間に対し、ロータ回転軸41の軸封装置48及び軸受
43’の軸受室の隔壁により密封・遮断されており（図４
参照）、その開口部には吸入空気の容量制御装置（アン
ローダ）９を備えている。前記空気吐出口46の開口部
は、中間段通路20を通してギヤケース１の内部空間に連
通している。前記ギヤケース１の内部空間は、外気に対
し封止され、かつ、低圧段圧縮機の吸入口45の前記通路
と上述のとおり遮断されている。また、低圧段圧縮機の
ロータ４の吐出口側回転軸受室61下方を上記中間段通路
20に開放している（図１，２参照）。

【００２０】そして、ロータ４’の吐出口側回転軸軸受
室61’は、同ロータの吸入閉じ込み後１ピッチの作用空
間に連通している。しかし、ロータ４’のギヤケース側
回転軸受43’の軸受室をギヤケース１の内部空間に開放
した構成の場合には、軸受43’により支承する吸入口側
回転軸41’に軸封装置を設けると共に、ロータ４，４’
の吐出口側回転軸受室61，61’を、それぞれ前記中間段
通路20に連通する。

【００２１】シリンダ２の下側中央部に一体的に取り付
けた箱状部材21（図１参照）は、その内部空間をシリン
ダ２に穿設した孔22，22’を通して、ロータの作用空間
に連通し、オイルクーラを通って冷却した潤滑油を受入
れ、少なくとも作用空間の吸入閉め切り後１ピッチの作
用空間に、当該孔22，22’から噴射して前記作用空間で
断熱圧縮される空気を冷却し、また、ロータ相互面間の
シール、シリンダ内面、軸受に対する潤滑作用を行う。
なお、図で「OIL 」の文字を付した矢印は冷却潤滑油の
供給孔を示している。図４中、シリンダ２の横胴中間部
に開口する孔23は、高圧段圧縮機の吐出口側回転軸受室
71，71’に連通しており、同室に滞留する軸受潤滑油を
低圧段圧縮機側に回収する。また、軸受室71，71’の圧
力を低下させ、ロータ回転軸51，51’に対し吸入口方向
のスラストが低減するようにしている。

【００２２】〔高圧段圧縮機〕一方、図１，５を参照し
て、高圧段圧縮機本体はシリンダ３のギヤケース１側の
ケース内部空間の一部に空気吸入口55が開口して前記ギ
ヤケース１の内部空間と連通し、それと反対の端板７側
に吐出口56が開口している。すなわち、高圧段圧縮機の
吸入口55は、ギヤケース１の内部空間及び中間段通路20
を介して、低圧段圧縮機の吐出口46に連通している。し
たがって、前述のギヤケース１の内部空間は、外気環境
に対し、気密にシールされていなければならない。要す
るに本実施形態におけるギヤケース１は、従来の並列配
置形スクリュ二段圧縮機が具備するインレットケースの
機能を兼ね備えている。

【００２３】図２にも示すレリーフバルブ13は、前述ギ
ヤケース１に取り付けてあり、前記バルブ13の吸気口側
をギヤケース１内部空間と連通し、スプリングによりギ
ヤケース内部方向に付勢されたピストンを通して前記バ
ルブの排気口側を、図示してないレシーバタンクに連結
する。シリンダ３内に開口する潤滑油供給孔32は、高圧
段圧縮機のロータの吸入閉じ込み後１ピッチの作用空間
に、該孔32から冷却潤滑油を噴射・供給して作用空間内
で圧縮される空気を冷却すると共に、ロータ相互間のシ
ール、シリンダ内面、軸受に対する潤滑作用を行うよう
設けてある。さきに述べたとおり、高圧段圧縮機の被駆
動ギヤ54の直径Ｄ₂ は、ロータ５の径Ｄ₁ よりも小さ
い。

【００２４】図１，２を参照して、高圧段圧縮機の圧縮
空気吐出口56は、図示していないレシーバタンクに連通
する吐出管72に対し開口している。前記吐出管72とレシ
ーバタンクとの間には逆止弁73が設けてあり、圧縮機の
作動が停止した際にレシーバタンク内の高圧空気が圧縮
機内に逆流しないようにしている。

【００２５】ロータの吐出口側回転軸受室71，71’の空
間は通路を介して、図４に示すように低圧段圧縮機のシ
リンダ２の横胴中間部に設けた油回収孔23に連通してい
る。この油回収孔23のシリンダ壁開口位置は、ロータ歯
面とシリンダ壁とによって形成される作用空間の吸入閉
じ込み後１ピッチ進んだ空間と連通している。これによ
り、前記軸受室71，71’内との圧力差が大きく、軸受潤
滑油の回収も比較的適正に行われると同時に、圧縮機の
特性低下も全く認められない。本発明油冷式スクリュ二
段圧縮機の実施形態の詳細は、以上述べたとおりで、次
に、その作動について概略説明する。

【００２６】

【作用】アンローダ９を介して外気を、低圧段圧縮機の
吸入口45からロータ４，４’の作用空間に取り込み、同
空間の閉じ込み直後にシリンダ２に設けた孔22,22'から
冷却潤滑油を作用空間に噴射して作用空間に吸入した空
気を冷却し、かつ、シール効果を高めて、圧縮効率を向
上させると共に、ロータ噛み合い面相互、シリンダ内
壁、端面との間のシール及び潤滑を行う。前記ロータ
４，４’は、ギヤケース１内に装架した駆動ギヤ８、被
駆動ギヤ44を介して増速運転している。

【００２７】前記ギヤは、はすば歯車からなり、駆動ギ
ヤ８と被動ギヤ44の歯の捻じれ方向と回転方向は、ロー
タ軸に対し圧縮作用により発生するスラストと反対方向
に逆スラストが作用するように設けたので、その駆動回
転中、回転軸41に吐出口46方向（図中、右から左方向
に）のスラスト力を与え、それが作用空間内で圧縮され
ている空気の圧力に基づきロータ４，４’の回転軸41，
41’に作用する、吸入口方向（図中、左から右方向へ）
スラスト力と相殺する。前記作用は、高圧段圧縮機のロ
ータ５，５’の回転軸51，51’に対しても同様に生じ
る。

【００２８】これにより、軸受42…53’に掛かるスラス
ト力が軽減され、軸受装置を小型化することが可能にな
る。この増速ギヤ手段には、ギヤケース１に設けた孔1
1，12から潤滑油を射出・供給して歯面の潤滑・冷却を
行う一方、余剰の潤滑油をギヤケース１の底部に収集・
滞留させる。

【００２９】低圧段圧縮機の吐出口46の開口部から中間
段通路20に通じる部分とロータ４，４’の吐出口側軸受
42，42’の軸受室61，61’内との潤滑油を中間段通路20
に回収するようにして、低圧段圧縮機の吸入口側及び吐
出口側のロータ回転軸の軸端に加わる圧力差を小さくし
て、それに基づき全負荷時に吐出口46側に推される逆ス
ラストが高まらぬようにし、もって、軸受42，42’、4
3，43’の負荷を小さく摩耗を少なくし同軸受の小型化
を可能とする。また、軸受室61，61’空間に軸受を潤滑
した後の潤滑油が滞留しないので、軸受の油撹拌ロスが
低減する。ただし、この場合はロータのギヤケース側回
転軸41’の軸受43’の軸受室が、ギヤケース１の内部空
間に開放された構造を採用していることが条件となる。

【００３０】ロータのギヤケース側回転軸41’の軸受4
3’の軸受室がギヤケース１の内部空間と遮断されてい
る構造の場合は、前記軸受室61空間を中間通路20に連通
させ、別に軸受室61’の空間は、低圧段圧縮機のロータ
の吸入閉じ込み後１ピッチの作用空間に連通することに
より、ロータ回転軸に掛かるスラスト力を削減するする
ようにしている。この際は、回転軸41’の軸受43’の軸
受室内圧力が、ギヤケース１の内部空間圧力の影響を受
けないからである。このようにして、上記各軸受に掛か
る力を小さくすることができ、軸受装置の小型化を可能
とする。

【００３１】また、ロータ軸部に設けた各軸封装置47…
48及び隔壁は、ロータの作用空間とギヤケース１内空
間、軸受室等との間の空気の流通（洩れ）をなくし、こ
れによって、圧縮機の圧縮効率の向上を図る。その外、
シリンダ２の横胴中間部に潤滑油回収孔23を設け、これ
を高圧段圧縮機のロータ５，５’の吐出口側軸受室71，
71’の空間とを連通して、その室内圧力を低圧段圧縮機
のロータの吸入閉じ込み後１ピッチの作用空間に送り込
み同圧にして、回転軸51，51’の端面が吸入口側に推さ
れる力が高まらぬようにし、もって、軸受51，51’、5
2，52’に掛かるスラスト負荷を小さく摩耗を少なくし
小型軸受の使用を可能としている。さらに、軸受室71，
71’の空間には潤滑油が滞留しないから、軸受による潤
滑油撹拌ロスが軽減される。

【００３２】上記中間段通路20の他方側は、ギヤケース
１の内部に開口するから、低圧段圧縮機の吐出口46から
排出される高圧空気・オイルミストがギヤケース１内空
間に充満し、増速ギヤ、各軸受装置、軸封装置、その他
の潤滑、シール作用を行う。また、前記高圧オイルミス
トは、一部を除いて高圧段圧縮機の吸入口55から、その
作用空間に吸い込まれる。このような構造を採用してい
るので本実施形態は、従来装置に比べて構造が簡単であ
る。

【００３３】そのため、構成部品点数が節減され、余分
な機械加工、シール部構造の組立て、検査等の手間を省
くことができる。のみならず、装置全体の寸法を縮小す
ることができ、圧縮機容量の大きさに比べて狭いスペー
スでも設置することが可能になる。ギヤケース１に設け
たレリーフバルブ13は前記ケース内圧力がスプリングに
より予め設定された圧力を超えた場合、前記スプリング
によりギヤケース内方向に付勢されているピストンを押
し上げ、前記バルブの吸入口側と排出口側の通路を連通
し、前記ケース内圧力を図示していないレシーバタンク
に逃がすようにしており、低圧段圧縮機のみ作動して高
圧段圧縮機が機能しない等の事故が発生しても、ギヤケ
ース１内圧力が異常上昇しないよう用意されている。

【００３４】高圧段圧縮機の吸入口55は、ギヤケース１
の内部空間に向いて開口しており、その底部はロータ
５，５’の外周と一致し、かつ、前記ロータ５，５’の
径Ｄ₁を、被駆動ギヤ54の径Ｄ₂ よりも大きくしてい
る。そのため、ギヤケース１の底部に滞留する余剰潤滑
油の油面は、ロータ５の外周面下側よりも上方に上がる
ことがない。すなわち、潤滑油の油面がロータ５の外周
面下側よりも上方になるまで溜りそうになると、その分
だけ高圧段圧縮機の吸入口55からロータ作用空間内に流
れ込み、潤滑油が吸い込まれてしまうからである。

【００３５】この吸い込まれた潤滑油が高圧段圧縮機の
ロータ噛み合い面相互、シリンダ内壁・端面との間の潤
滑及びシール作用を行うことは勿論である。そのため、
ギヤケース１の底部に滞留する余剰潤滑油を別の方法を
使って外部へ排出する必要がなく、しかも、この油面を
被駆動ギヤ54が撹拌することがないから、オイル撹拌に
よる無用のエネルギーの消費を抑えることができる。加
えて、滞留潤滑油の油温の上昇が防止される。

【００３６】以上、述べたように、ギヤケース１の底部
に滞留する余剰潤滑油は、高圧段圧縮機の作用室を通し
て排出されるから、従来装置のように、別途にギヤケー
ス１に対し専用の潤滑油排油管を設ける必要が無い。さ
きに説明したように高圧段圧縮機の場合も、そのシリン
ダ３の中間部に冷却潤滑油供給孔32を設けて、作用空間
内で断熱圧縮される空気に噴射し、圧縮効率を上げるよ
うにしていることは、低圧段圧縮機の場合と同様であ
る。また、吐出側軸受室71，71’の空間を、低圧段圧縮
機のシリンダ２の横胴中間部に連通していること、それ
に基づく効果は、さきに述べたとおりである。高圧段圧
縮機の吐出口56は、吐出管72、逆止弁73を介して、図示
してないレシーバタンクに連通している。

【００３７】

【発明の効果】本発明油冷式スクリュ二段圧縮機は、以
上のとおりの構成よりなるから、 （１）低圧段圧縮機の吐出側軸受室を中間段通路に接続
することにより、全負荷時における逆スラスト荷重の発
生を抑える。 （２）インレットケースとギヤケースとを兼用する構成
としたので、部品点数及び組立て工数を低減し、また、
圧縮機本体の小型化を図ることができた。 （３）高圧段圧縮機の吐出側軸受室の圧力を低圧段圧縮
機の作用空間に開放することにより、前記軸受室の圧力
が低下し、吐出口側から吸入口側に向かって作用するス
ラスト荷重が低下する。よって軸受にかかる負荷を軽減
することができる。

【００３８】（４）ギヤケースの下部に溜った潤滑油
が、高圧段圧縮機側のロータに引かれて移送され、その
油面が常に、高圧段圧縮機の増速ギヤの外径よりも低く
なるので、当該ギヤが潤滑油を撹拌することが無い。よ
って、油撹拌ロスを低減することができる。 （５）ギヤケース内に滞留する潤滑油の油回収用配管が
不要となって、従来装置の場合のように前記配管を取り
付ける下部スペースが不要となり、圧縮機のパッケージ
ングをコンパクトにすることができる。等々、従来、公
知の油冷式スクリュ二段圧縮機に比べ、圧縮機本体の簡
素化、コンパクト化によるコストダウンを図ることがで
き、公知のスクリュ二段式圧縮機には期待することがで
きない、格別の作用、効果を奏するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明油冷式スクリュ二段圧縮機の実施の形態
例で、図２におけるＡ−Ａ線に沿う側断面図を示す。

【図２】一部を切り欠いて示す、図１におけるＢ−Ｂ矢
視図である。

【図３】図１におけるＣ−Ｃ線断面矢視図である。

【図４】図２におけるＤ−Ｄ線に沿う側断面図を示す。

【図５】図２におけるＥ−Ｅ線に沿う側断面図である。

【符号の説明】

１ ギヤケース ２ 低圧圧縮機側シリンダ ３ 高圧圧縮機側シリンダ ４，４’ 低圧圧縮機側おす・めすロータ ５，５’ 高圧圧縮機側おす・めすロータ ６ 低圧段圧縮機吐出口側端板 ７ 高圧段圧縮機吐出口側端板 ８ 駆動ギヤ

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【手続補正書】

【提出日】平成７年８月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 油冷式スクリュ二段圧縮機

【特許請求の範囲】

【０００１】

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術文野】本発明は、油冷式スクリュ二
段圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来公知の、ギヤケースの一側面の上下
方向に低圧段圧縮機と、前記低圧段圧縮機回転軸と略、
並行な回転軸を備えた高圧段圧縮機を配置し、共通する
増速ギヤ手段により、それぞれを駆動する形式の油冷式
スクリュ二段圧縮機は、低圧段圧縮機の吐出口と高圧段
圧縮機の吸入口とを端板（インレットケース）内に設け
たチャンネルを介して相互に連通し、かつ、低圧段圧縮
機から吐出する圧縮流体が前記ギヤケース内を流通する
ように構成している（例えば、昭和４８年特許出願公開
第２１８０６号公報、昭和５２年実用新案出願公告第８
０８２号公報、昭和５２実用新案出願公告第３３６１０
号公報、昭和５４年特許出願公告第２８６０３号公報等
参照）。

【０００３】また、ギヤケースに内装した増速ギヤ（ド
ライブ及びドリブンギヤ）手段に向かって、レシーバタ
ンクから圧送される潤滑油が噴射ノズルを介して噴射・
供給され、ギヤケースの下底部に溜った潤滑油は、低圧
段圧縮機から吐出される圧縮空気とオイルミストと共に
高圧段圧縮機の吸入口から吸い込み・回収されるよう構
成されている。この種形式の油冷式スクリュ二段圧縮機
は、それ以前の形式、たとえば、くし形配置のスクリュ
二段圧縮機と比較して、部品点数を減らして装置を小型
化するとか、騒音の低下、組立・調整を容易にするなど
の特徴を備えている。

【０００４】しかしながら、前述の並列配置形油冷式ス
クリュ二段圧縮機には、 （ａ）インレットケースとギヤケースとを兼用させ、部
品点数を減らし、加工または組立工数の低減や圧縮機本
体の小型化を図る。 （ｂ）ギヤケースの下底部に溜る潤滑油を高圧段圧縮機
により回収するようにし、増速ギヤ手段が潤滑油面を撹
拌しないようにすれば、エネルギーロスが減少し、ま
た、潤滑油回収管を不要にできれば、ギヤケースの形状
をよりコンパクトにまとめることが可能。

【０００５】（ｃ）高圧段圧縮機の吐出側ロータ回転軸
受室の圧力を低下させて、ロータ回転軸にかかる吸入側
へのスラスト荷重を低下させ、もって、小型軸受の使用
を可能にする。 （ｄ）低圧段圧縮機の吐出側ロータ回転軸受室を中間段
通路に接続することにより、全負荷時における低圧段圧
縮機ロータ回転軸の逆スラスト荷重の発生を抑える。 等々の構成を開発することにより、圧縮機全体の構造を
コンパクトにまとめ、コストダウンを可能にする余地が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、油冷
式スクリュ二段圧縮機について指摘した上記の問題点を
すべて解消し、コンパクトで経済的な、新規構造の油冷
式スクリュ二段圧縮機を開発・提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下に述べるとおりの各構成要件を具備
する。 （１） シリンダ内に、おす・めすスクリュロータを収
納・噛み合わせ、各ロータ回転軸の両側を軸受で軸受し
て形成した低圧段及び高圧段圧縮機、ギヤケースの一側
面の略、上下方向に、低圧段圧縮機と、前記低圧段圧縮
機回転軸と略、平行な回転軸を備えた高圧段圧縮機とを
並列・配置し、前記ギヤケースに内装した増速ギヤ手段
により、各圧縮機を駆動し、前記低圧段圧縮機の吐出口
をギヤケース内空間に連通してなる油冷式スクリュ二段
圧縮機において、低圧段圧縮機のシリンダ内と、前記シ
リンダを挾んでギヤケース内空間及び前記圧縮機の吐出
側ロータ回転軸受室との間の各一対のロータ軸部に、そ
れぞれ軸封装置を設け、前記シリンダを挾んでギヤケー
スと反対側のロータ回転軸受室の少なくとも一方と、前
記ギヤケース内空間との間を連通したことを特徴とする
油冷式スクリュ二段圧縮機。

【０００８】（２） シリンダ内に、おす・めすスクリ
ュロータを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸の両側を
軸受で軸受して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、ギヤ
ケースの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機と、前
記低圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備えた高圧
段圧縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内装した
増速ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低圧段圧
縮機の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる油冷式
スクリュ二段圧縮機において、低圧段圧縮機のおす・め
すスクリュロータのいずれか一方のギヤケース側回転軸
端に被駆動ギヤを固定し、前記一方のスクリュロータ
と、ギヤケース側及び前記シリンダを挾んでギヤケース
と反対側のロータ回転軸受室との間の各一対のロータ軸
部に、それぞれ軸封装置を設けると共に、前記シリンダ
を挾んでギヤケースと反対側のロータ回転軸受室と、前
記ギヤケース内空間とを連通し、他方のスクリュロータ
のギヤケース側回転軸受室を前記ギヤケース内空間に対
し隔壁によって遮断する一方、スクリュロータの作用空
間と前記吐出側ロータ回転軸受室との間のロータ軸部に
軸封装置を設けると共に、前記シリンダを挾んでギヤケ
ースと反対側のロータ回転軸受室と、前記圧縮機におけ
る吸入閉じ込み後１ピッチのロータ作用空間とを連通し
たことを特徴とする油冷式スクリュ二段圧縮機。

【０００９】（３） シリンダ内に、おす・めすスクリ
ュロータを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸の両側を
軸受で軸受して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、ギヤ
ケースの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機と、前
記低圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備えた高圧
段圧縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内装した
増速ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低圧段圧
縮機の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる油冷式
スクリュ二段圧縮機において、高圧段圧縮機のスクリュ
ロータのギヤケース側回転軸端に固定した被駆動ギヤの
外径を、前記ロータの外径よりも小径にしたことを特徴
とする油冷式スクリュ二段圧縮機。

【００１０】（４） シリンダ内に、おす・めすスクリ
ュロータを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸の両側を
軸受で軸受して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、ギヤ
ケースの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機と、前
記低圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備えた高圧
段圧縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内装した
増速ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低圧段圧
縮機の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる油冷式
スクリュ二段圧縮機において、高圧段圧縮機のスクリュ
ロータの吐出側回転軸受室と、低圧段圧縮機の吸入閉じ
込み後１ピッチのロータ作用空間とを連通したことを特
徴とする油冷式スクリュ二段圧縮機。

【００１１】（５） シリンダ内に、おす・めすスクリ
ュロータを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸の両側を
軸受で軸受して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、ギヤ
ケースの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機と、前
記低圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備えた高圧
段圧縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内装した
増速ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低圧段圧
縮機の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる油冷式
スクリュ二段圧縮機において、ギヤケース内空間とレリ
ーフバルブの吸気側とを連通すると共に、前記レリーフ
バルブの排気側を高圧段圧縮機の吐出口からレシーバタ
ンクまでの間に連通したことを特徴とする油冷式スクリ
ュ二段圧縮機。

【００１２】（６） 低圧段圧縮機の吐出口を、シリン
ダを挾んでギヤケースと反対側に設け、これを中間段通
路を介して前記ギヤケース内空間と連通し、高圧段圧縮
機の吸入口を前記ギヤケース内空間に開口し、増速ギヤ
手段を構成する各歯車をそれぞれ、はすば歯車としたこ
とよりなる上記第（１）または（２）項記載の油冷式ス
クリュ二段圧縮機。 （７） 高圧段圧縮機のシリンダを挾んでギヤケースと
反対側のおす・めすロータ各回転軸受室の下部を通路を
介して連通し、前記各回転軸受室の内の、いずれか一方
の軸受室の下部と、低圧段圧縮機のロータの吸入閉じ込
み後１ピッチの作用空間とを連通したことよりなる上記
第（４）項記載の油冷式スクリュ二段圧縮機。 （８） 低圧段圧縮機のシリンダを挾んでギヤケースと
反対側のおす・めすロータ各回転軸受室の下方に中間段
通路と連通する開口を設けたことよりなる上記第（６）
項記載の油冷式スクリュ二段圧縮機。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明油冷式スクリュ二
段圧縮機の一実施形態について、図面に沿って説明する
が、本実施形態を構成する各要件のうちには、本出願当
時の当業界における通常の技術レベルの範囲内で、当業
者により各種の変形が可能なものを含むから、格別の理
由を示すことなく、本実施形態が開示する特定構成のみ
に基づいて、本発明の要旨を限定して解することは許さ
れない。

【００１４】図は、本発明油冷式スクリュ二段圧縮機の
一実施形態を示すもので、図１は、当該スクリュ二段圧
縮機の概略側断面で、図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面
図、図２は、図１においてＢ−Ｂ線矢視の一部を切り欠
いて示す正面図、図３は、図１におけるＣ−Ｃ線断面矢
視図で、図４及び５は、それぞれ図２におけるＤ−Ｄ
線、Ｅ−Ｅ線に沿う断面図を示す。

【００１５】図中、一つのギヤケース１の側面上方側に
低圧段圧縮機本体のシリンダ２を、同側面の下側方に高
圧段圧縮機本体のシリンダ３を、シリンダ軸心が相互に
並列するように取付けると共に、各シリンダ２，３内
に、それぞれ一対の低圧段及び高圧段の、おす・めすス
クリュロータ（以下、ロータという）４，４’及び５，
５’を内装・並設して、各ロータの回転軸４１，４１’
と５１，５１’並びに各端板部材６，７と前記ギヤケー
ス１側に設けた軸受４２，４２’，４３，４３’及び５
２，５２’５３，５３’によって、それぞれ軸支して、
各一対のロータ４，４’及び５，５’を各々独立に軸支
し、各一対のロータ４，４’及び５，５’に形成したス
クリュ歯形を互いに噛み合わせると共に、いずれか一方
側のロータ４，５の回転軸４１，５１のギヤケース１側
に延長した端部に、それぞれ被駆動ギヤ４４，５４を取
付け、それらをギヤケース１に配設した軸受６２，６３
に軸支される大径駆動ギヤ８に噛み合わせ、それぞれ増
速ギヤ手段を構成する。

【００１６】各一対のロータ間の回転伝導は、噛み合わ
せたスクリュ歯形面相互の滑動により行なわれる。ロー
タのスクリュ歯形の噛み合わせ面とシリンダ内壁、端板
により区画される作用空間はロータの回転に従って、そ
の容積を狭め、作用空間に吸入された空気を（ほぼ、断
熱）圧縮し終端において圧縮した空気を吐出する。各端
板部材６，７と前記ギヤケース１側に設けた軸受４２，
４２’，４３及び５２，５２’と、一対のロータ４，
４’及び５，５’の端面との間のロータ軸部には、軸封
装置４７，４７’，４８，及び５７，５７’が設けら
れ、軸受４２，４２’及び５２，５２’を収容する軸受
室６１，６１’及び７１，７１’とシリンダ２及び３内
との間、ギヤケース１内空間とシリンダ３及び３内との
間の空気、オイルの流通が遮断されている。なお、前記
軸封装置には、それぞれ高圧潤滑油を供給し、特性・寿
命の向上を図る。図中、圧縮機の内部空間に示された矢
印を有する曲線は、装置内を流通する空気、オイルミス
ト及びオイルの流れ方向を示している。

【００１７】図３を参照して、増速ギヤ手段を構成する
上述の大径駆動ギヤ８及び被駆動ギヤ４４，５４は、そ
れぞれ、はすば歯車よりなり、前記大径駆動ギヤ８と被
駆動ギヤ４４，５４の歯の捻じれ方向とその回転方向
を、各ロータ軸に対し圧縮機の圧縮作用により発生する
スラスト力と反対方向の逆スラスト力が作用するように
選定している。また、少なくとも、高圧段圧縮機の被駆
動ギヤ５４の外径Ｄ_２は、同圧縮機のロータの径Ｄ_１よ
りも、小さく構成されている（図５参照）。そして、被
駆動ギヤ５４の外周下側の方が、大径駆動ギヤ８の外周
下側よりも低い位置を占めるようにギヤケース１に組み
付けてある（図３参照）。

【００１８】上記ギヤケース１の上部に開口する給油孔
１１，１２からギヤケース１内にオイルクーラを通った
高圧潤滑油を供給・噴射し、前記潤滑油は、それぞれギ
ヤケースに内装した増速ギヤ手段、軸受４３，５３，５
３’，６２，６３などの潤滑・冷却を行う。なお、矢印
で「ＯＩＬ」と記載した個所は、冷却潤滑油の供給孔を
示している。上記潤滑油の一部は、それぞれ所要の作用
を果たした後、ギヤケース１の底部に重力により落下
し、そこで滞留する。

【００１９】〔低圧段圧縮機〕図１，４を参照して、低
圧段圧縮機は、そのシリンダ２のギヤケース１側端の一
部に空気の吸入口４５を開口し、その反対側端板６側
に、吐出口４６が開口している。前記吸入口４５の外気
との通路はギヤケース１内空間とは別個で、前記通路は
ギヤケース内空間に対し、ロータ回転軸４１の軸封装置
４８及び軸受４３’の軸受室の隔壁により密封・遮断さ
れており（図４参照）、その開口部には吸入空気の容量
制御装置（アンローダ）９を備えている。前記吐出口４
６の開口部は、中間段通路２０を通してギヤケース１の
内部空間に連通している。前記ギヤケース１の内部空間
は、外気に対し封止され、かつ、低圧段圧縮機のシリン
ダ２内とも同ロータ回転軸４１，４１’に設けた軸封装
置４８及び軸受４３’の軸受室を形成する隔壁によって
密封、遮断されている。また、低圧段圧縮機のおすロー
タ４の吐出側回転軸受室６１下方を上記中間段通路２０
に開放している（図１，２参照）。

【００２０】そして、ロータ４’の吐出側回転軸軸受室
６１’は、めすロータ４’の吸入閉じ込み後１ピッチの
作用空間に連通している。しかし、ロータ４’のギヤケ
ース側回転軸受４３’の軸受室をギヤケース１の内部空
間に開放した構成の場合には、軸受４３’により軸支す
る吸入側回転軸４１’に軸封装置を設けると共に、ロー
タ４，４’の吐出側回転軸受室６１，６１’を、それぞ
れ前記中間段通路２０に連通する。

【００２１】シリンダ２の下側中央部に一体的に取り付
けた箱状部材２１（図１参照）は、その内部空間をシリ
ンダ２に穿設した孔２２，２２’を通して、ロータの作
用空間に連通し、オイルクーラを通って冷却した潤滑油
を受入れ、少なくとも作用空間の吸入閉め切り後１ピッ
チの作用空間に、当該孔２２，２２’から噴射して前記
作用空間で断熱圧縮される空気を冷却し、また、ロータ
相互面間のシール、シリンダ内面及び軸受に対する潤滑
作用を行う。なお、図で「ＯＩＬ」の文字を付した矢印
は冷却潤滑油の供給孔を示している。図４中、シリンダ
２の横胴中間部に開口する孔２３は、高圧段圧縮機の吐
出側回転軸受室７１，７１’に連通しており、同室に滞
留する軸受潤滑油を低圧段圧縮機側に回収する。また、
軸受室７１，７１’の圧力を低下させ、ロータ回転軸５
１，５１’に対し吸入口方向のスラストが低減するよう
にしている。

【００２２】〔高圧段圧縮機〕一方、図１，５を参照し
て、高圧段圧縮機本体はシリンダ３のギヤケース１側の
ケース内部空間の一部に空気吸入口５５が開口して前記
ギヤケース１の内部空間と連通し、それと反対の端板７
側に吐出口５６が開口している。すなわち、高圧段圧縮
機の吸入口５５は、ギヤケース１の内部空間及び中間段
通路２０を介して、低圧段圧縮機の吐出口４６に連通し
ている。したがって、前述のギヤケース１の内部空間
は、外気環境に対し気密にシールされていなければなら
ない。要するに本実施形態におけるギヤケース１は、従
来の並列配置形スクリュ二段圧縮機が具備するインレッ
トケースの機能を兼ね備えている。

【００２３】図２にも示すレリーフバルブ１３は、前述
ギヤケース１に取り付けてあり、前記バルブ１３の吸気
側をギヤケース１内部空間と連通し、スプリングにより
ギヤケース内部方向に付勢されたピストンを介して前記
バルブの排気側を、図示してないレシーバタンクに連通
している。シリンダ３内に開口する潤滑油供給孔３２
は、高圧段圧縮機のロータの吸入閉じ込み後１ピッチの
作用空間に、該孔３２から冷却潤滑油を噴射・供給して
作用空間内で圧縮される空気を冷却すると共に、ロータ
相互間のシール、シリンダ内面、軸受に対する潤滑作用
を行うよう設けてある。さきに述べたとおり、高圧段圧
縮機の被駆動ギヤ５４の直径Ｄ_２は、ロータ５の径Ｄ_１
よりも小さい。

【００２４】図１，２を参照して、高圧段圧縮機の吐出
口５６は、図示していないレシーバタンクに連通する吐
出管７２に対し開口している。前記吐出管７２とレシー
バタンクとの間には逆止弁７３が設けてあり、圧縮機の
作動が停止した際にレシーバタンク内の高圧空気が圧縮
機内に逆流しないようにしている。

【００２５】ロータの吐出側回転軸受室７１，７１’の
空間は通路を介して、図４に示すように低圧段圧縮機の
シリンダ２の横胴中間部に設けた油回収孔２３に連通し
ている。この油回収孔２３のシリンダ壁開口位置は、ロ
ータ歯面とシリンダ壁とによって形成される作用空間の
吸入閉じ込み後１ピッチ進んだ空間と連通している。本
発明実施形態では、低圧段圧縮機と高圧段圧縮機との圧
縮比を同じにすると比動力〔吐出空気量当りの消費動力
（ＫＷ／ｍ^３／ｍｉｎ）〕が良くなるので、中間段通路
内の圧力は、最終絶対圧力の平方根の値であることが理
想的である。一方、各段圧縮機の吸入口側と吐出口との
圧力差を比較すると、低圧段圧縮機の圧力差よりも高圧
段圧縮機の圧力差の方が遥かに大きくなるから、高圧段
圧縮機の圧縮作用に伴ってロータ回転軸に生じるスラス
ト力は、圧力差と同様に低圧段圧縮機のそれよりも大き
い。

【００２６】そのため、高圧段圧縮機におけるロータ回
転軸のスラスト力は、はすば歯車駆動による逆スラスト
力だけでは低減し切れないので、高圧段圧縮機の吐出側
回転軸端にかかる圧力を低圧段圧縮機の吸入閉じ込み後
１ピッチの作用空間に回収して高圧段圧縮機の吐出側ロ
ータ回転軸受け室の圧力を低下させ、回転軸に逆スラス
トを生じさせ、圧縮作用に伴って生じる前記スラスト力
を相殺する。これにより、前記軸受室７１，７１’内の
潤滑油の回収も比較的適正に行われると同時に、圧縮機
の特性低下も全く認められない。本発明油冷式スクリュ
二段圧縮機の実施形態の詳細は、以上述べたとおりで、
次に、その作動について概略説明する。

【００２７】

【作用】アンローダ９を介して外気を、低圧段圧縮機の
吸入口４５からロータ４，４’の作用空間に取り込み、
同空間の閉じ込み後にシリンダ２に設けた孔２２，２
２’から冷却潤滑油を作用空間に噴射して、ロータ噛み
合い面相互、シリンダ内壁・端面との間のシール及び潤
滑、ロータ、シリンダ等の冷却を行う。低圧段圧縮機の
おすロータ４は、ギヤケース１内に装架した駆動ギヤ
８、被駆動ギヤ４４を介して増速運転している。

【００２８】前記ギヤは、はすば歯車からなり、駆動ギ
ヤ８と被動ギヤ４４の歯の捻じれ方向と回転方向は、ロ
ータ軸に対し圧縮作用により発生するスラスト力と反対
方向に逆スラスト力が作用するように設けたので、その
駆動回転中、回転軸４１に吐出口４６方向（図中、右か
ら左方向に）の逆スラスト力を与え、それが作用空間内
で圧縮されている空気の圧力に基づきロータ４，４’の
回転軸４１，４１’に作用する吸入口方向（図中、左か
ら右方向へ）のスラスト力と相殺する。

【００２９】低圧段圧縮機の圧縮作用に伴いロータ回転
軸に生じるスラスト力は、はすば歯車の増速駆動によっ
て生じる逆スラスト力と略、同量であるため別にスラス
ト力相殺のための手段を必要としないので、吐出側軸受
室を中間段通路に連通して、ロータ両回転軸端に掛かる
力の釣合いを図っている。これにより、軸受４２…５
３’に掛かるスラスト力が軽減され、軸受装置を小型化
することが可能になる。この増速ギヤ手段には、ギヤケ
ース１に設けた孔１１，１２から潤滑油を射出・供給し
て歯面の潤滑・冷却を行う一方、余剰の潤滑油をギヤケ
ース１の底部に収集・滞留させる。

【００３０】低圧段圧縮機の吐出口４６の開口部から中
間段通路２０に通じる部分とロータ４，４’の吐出側軸
受４２，４２’の軸受室６１，６１’内との潤滑油を中
間段通路２０に回収するようにして、低圧段圧縮機の吸
入側及び吐出口側のロータ回転軸の軸端に加わる圧力差
を小さくし、それに基づき全負荷時に吐出口４６側に推
される逆スラストが高まらぬようにし、もって、軸受４
２，４２’、４３，４３’の負荷を小さく摩耗を少なく
し同軸受の小型化を可能とする。また、軸受室６１，６
１’空間に軸受を潤滑した後の潤滑油が滞留しないの
で、軸受の油撹拌ロスが低減する。ただし、この場合は
ロータのギヤケース側回転軸４１’の軸受４３’の軸受
室が、ギヤケース１の内部空間に開放された構造を採用
していることが条件となる。

【００３１】ロータのギヤケース側回転軸４１’の軸受
４３’の軸受室がギヤケース１の内部空間と遮断されて
いる構造の場合は、前記軸受室６１空間を中間通路２０
に連通させ、別に軸受室６１’の空間は、低圧段圧縮機
のロータの吸入閉じ込み後１ピッチの作用空間に連通す
ることにより、ロータ回転軸に掛かるスラスト力を削減
するするようにしている。この際は、回転軸４１’の軸
受４３’の軸受室内圧力が、ギヤケース１の内部空間圧
力の影響を受けないからである。このようにして、上記
各軸受に掛かる力を小さくすることができ、軸受装置の
小型化を可能とする。

【００３２】また、ロータ軸部に設けた各軸封装置４７
…４８及び隔壁は、ロータの作用空間とギヤケース１内
空間、軸受室等との間の空気の流通（洩れ）をなくし、
これによって、圧縮機の圧縮効率の向上を図る。その
外、さきに述べたとおり、高圧段圧縮機のロータ５，
５’の吐出側軸受室７１，７１’の圧力を可及的に低下
せしめ、回転軸５１，５１’の端面が吸入側に推される
力が高まらぬようにして、もって軸受５１，５１’、５
２，５２’に掛かるスラスト負荷を小さく摩耗を少なく
し小型軸受の使用を可能としている。さらに、軸受室７
１，７１’の空間には潤滑油が滞留しないから、軸受に
よる潤滑油撹拌ロスが軽減される。

【００３３】中間段通路２０は、ギヤケース１の内部に
開口するから、低圧段圧縮機の吐出口４６から排出され
る高圧空気・オイルミストがギヤケース１内空間に充満
し、増速ギヤ、各軸受装置、その他の潤滑を行う。ま
た、前記高圧空気・オイルミストは、すべて高圧段圧縮
機の吸入口５５から、その作用空間に吸い込まれる。こ
のような構造を採用しているので本実施形態は、従来装
置に比べて構造が簡単である。

【００３４】そのため、構成部品点数が節減され、余分
な機械加工、シール部構造の組立て、検査等の手間を省
くことができる。のみならず、装置全体の寸法を縮小す
ることができ、圧縮機容量の大きさに比べて狭いスペー
スでも設置することが可能になる。ギヤケース１に設け
たレリーフバルブ１３は前記ケース内圧力がスプリング
により予め設定された圧力を超えた場合、前記スプリン
グによりギヤケース内方向に付勢されているピストンを
押し上げ、前記バルブの吸入側と排出側の通路を連通
し、前記ケース内圧力を図示していないレシーバタンク
に逃がすようにしており、万一、低圧段圧縮機のみ作動
して高圧段圧縮機が機能しない等の事故が発生しても、
ギヤケース１内圧力が異常上昇しないよう用意されてい
る。

【００３５】高圧段圧縮機の吸入口５５は、ギヤケース
１の内部空間に向いて開口しており、その底部はロータ
５，５’の外周と一致し、かつ、前記ロータ５，５’の
径Ｄ_１を、被駆動ギヤ５４の径Ｄ_２よりも大きくしてい
る。そのため、ギヤケース１の底部に滞留する余剰潤滑
油の油面は、ロータ５の外周面下側よりも上方に上がる
ことがない。すなわち、潤滑油の油面がロータ５の外周
面下側よりも上方になるまで溜りそうになると、その分
だけ高圧段圧縮機の吸入口５５からロータ作用空間内に
流れ込み、潤滑油が吸い込まれてしまうからである。

【００３６】この吸い込まれた潤滑油が高圧段圧縮機の
ロータ噛み合い面相互、シリンダ内壁・端面との間の潤
滑及びシール作用及びロータ、シリンダ等の冷却を行う
ことは勿論である。そのため、ギヤケース１の底部に滞
留する余剰潤滑油を別の方法を使って外部へ排出する必
要がなく、しかも、この油面を被駆動ギヤ５４が撹拌す
ることがないから、オイル撹拌による無用のエネルギー
の消費を抑えることができる。

【００３７】以上、述べたように、ギヤケース１の底部
に滞留する余剰潤滑油は、高圧段圧縮機の作用空間を通
って吐出口から排出されるから、従来装置のように、別
途にギヤケース１に対し専用の潤滑油排油管を設ける必
要がない。さきに説明したように高圧段圧縮機の場合
も、そのシリンダ３の中間部に冷却潤滑油供給孔３２を
設けて、作用空間内に噴射し、潤滑及びシール、冷却し
ていることは、低圧段圧縮機の場合と同様である。ま
た、吐出側軸受室７１，７１’の空間を、低圧段圧縮機
のシリンダ２の横胴中間部に連通していること、それに
基づく効果は、さきに述べたとおりである。高圧段圧縮
機の吐出口５６は、吐出管７２、逆止弁７３を介して、
図示してないレシーバタンクに連通している。

【００３８】

【発明の効果】本発明油冷式スクリュ二段圧縮機は、以
上の構成よりなるから、 （１）低圧段圧縮機の吐出側軸受室を中間段通路に接続
することにより、全負荷時における過度の逆スラスト荷
重の発生を抑える。 （２）インレットケースとギヤケースとを兼用する構成
としたので、部品点数及び組立て工数を低減し、また、
圧縮機本体の小型化を図ることができる。 （３）高圧段圧縮機の吐出側軸受室の圧力を低圧段圧縮
機の作用空間に開放することにより、前記軸受室の圧力
が低下し、吐出口側から吸入口側に向かって作用するス
ラスト荷重が低下する。よって軸受にかかる負荷を軽減
することができる。

【００３９】（４）ギヤケースの下部に溜った潤滑油
が、高圧段圧縮機側のロータに引かれて移送され、その
油面が常に、高圧段圧縮機の増速ギヤの外径よりも低く
なるので、当該ギヤが潤滑油を撹拌することがない。よ
って、油撹拌ロスを低減することができる。 （５）ギヤケース内に滞留する潤滑油の油回収用配管が
不要となって、従来装置の場合のように前記配管を取り
付ける下部スペースが不要となり、圧縮機のパッケージ
ングをコンパクトにすることができる。 等々、従来、公知の油冷式スクリュ二段圧縮機に比べ、
圧縮機本体の簡素化、コンパクト化によるコストダウン
を図ることができ、公知のスクリュ二段式圧縮機には期
待することができない、格別の作用、効果を奏するもの
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明油冷式スクリュ二段圧縮機の実施の形態
例で、図２におけるＡ−Ａ線に沿う側断面図を示す。

【図２】一部を切り欠いて示す、図１におけるＢ−Ｂ矢
視図である。

【図３】図１におけるＣ−Ｃ線断面矢視図である。

【図４】図２におけるＤ−Ｄ線に沿う側断面図を示す。

【図５】図２におけるＥ−Ｅ線に沿う側断面図である。

【符号の説明】 １ ギヤケース ２ 低圧圧縮機側シリンダ ３ 高圧圧縮機側シリンダ ４，４’ 低圧圧縮機側おす・めすロータ ５，５’ 高圧圧縮機側おす・めすロータ ６ 低圧段圧縮機吐出口側端板 ７ 高圧段圧縮機吐出口側端板 ８ 駆動ギヤ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内に、おす・めすスクリュロー
   タを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸を両持ちに軸受
   して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、 ギヤケースの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機
   と、前記低圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備え
   た高圧段圧縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内
   装した増速ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低
   圧段圧縮機の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる
   油冷式スクリュ二段圧縮機において、 低圧段圧縮機のロータ作用空間と、ギヤケース内空間及
   び前記圧縮機の吐出側ロータ回転軸受室との間の一対の
   ロータ軸部に、それぞれ軸封装置を設け、 前記吐出側ロータ回転軸受室の少なくとも一方と、前記
   ギヤケース内空間との間を連通したことを特徴とする油
   冷式スクリュ二段圧縮機。
2. 【請求項２】 シリンダ内に、おす・めすスクリュロー
   タを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸を両持ちに軸受
   して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、 ギヤケースの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機
   と、前記低圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備え
   た高圧段圧縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内
   装した増速ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低
   圧段圧縮機の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる
   油冷式スクリュ二段圧縮機において、 低圧段圧縮機のおす・めすスクリュロータのいずれか一
   方のギヤケース側回転軸端に被駆動ギヤを固着し、 前記一方のスクリュロータの作用空間とギヤケース側及
   び前記圧縮機の吐出側ロータ回転軸受室との間の一対の
   ロータ軸部に、それぞれ軸封装置を設けると共に、前記
   スクリュロータのギヤケースと反対側のロータ回転軸受
   室と、前記ギヤケース内空間とを連通し、 他方のスクリュロータのギヤケース側回転軸受に軸受室
   を配設し、この軸受室を前記ギヤケース内空間に対し隔
   壁によって遮断する一方、スクリュロータの作用空間と
   前記吐出側ロータ回転軸受室との間のロータ軸部に軸封
   装置を設けると共に、前記スクリュロータの圧縮機吐出
   口側のロータ回転軸受室と、吸入閉じ込み後１ピッチの
   ロータ作用空間とを連通したことを特徴とする油冷式ス
   クリュ二段圧縮機。
3. 【請求項３】 シリンダ内に、おす・めすスクリュロー
   タを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸を両持ちに軸受
   して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、 ギヤケースの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機
   と、前記低圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備え
   た高圧段圧縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内
   装した増速ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低
   圧段圧縮機の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる
   油冷式スクリュ二段圧縮機において、 高圧段圧縮機のスクリュロータのギヤケース側回転軸端
   に固着した被駆動ギヤの外径を、前記ロータの外径より
   も小径にしたことを特徴とする油冷式スクリュ二段圧縮
   機。
4. 【請求項４】 シリンダ内に、おす・めすスクリュロー
   タを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸を両持ちに軸受
   して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、 ギヤケースの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機
   と、前記低圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備え
   た高圧段圧縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内
   装した増速ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低
   圧段圧縮機の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる
   油冷式スクリュ二段圧縮機において、 高圧段圧縮機のスクリュロータの吐出口側回転軸受室
   と、低圧段圧縮機の吸入閉じ込み後１ピッチのロータ作
   用空間とを連通したことを特徴とする油冷式スクリュ二
   段圧縮機。
5. 【請求項５】 シリンダ内に、おす・めすスクリュロー
   タを収納・噛み合わせ、各ロータ回転軸を両持ちに軸受
   して形成した低圧段及び高圧段圧縮機、 ギヤケースの一側面の略、上下方向に、低圧段圧縮機
   と、前記低圧段圧縮機回転軸と略、平行な回転軸を備え
   た高圧段圧縮機とを並列・配置し、前記ギヤケースに内
   装した増速ギヤ手段により、各圧縮機を駆動し、前記低
   圧段圧縮機の吐出口をギヤケース内空間に連通してなる
   油冷式スクリュ二段圧縮機において、 ギヤケース内空間とレリーフバルブの吸気側とを連通す
   ると共に、前記レリーフバルブの排気側とレシーバタン
   クとを連通したことを特徴とする油冷式スクリュ二段圧
   縮機。
6. 【請求項６】 低圧段圧縮機の吐出口をギヤケースと反
   対側に設け、これを中間段通路を介して前記ギヤケース
   内空間と連通し、 高圧段圧縮機の吸入口を前記ギヤケース内空間に開口
   し、 増速ギヤ手段を構成する各歯車をそれぞれ、はすば歯車
   としたことよりなる請求項１または２記載の油冷式スク
   リュ二段圧縮機。
7. 【請求項７】 高圧段圧縮機のおす・めすロータのギヤ
   ケースと反対側各回転軸受室の下部を内部通路により連
   通し、 前記おす・めすロータのギヤケースと反対側各回転軸受
   室の内の、いずれか一方の軸受室の下部と、低圧段圧縮
   機のロータの吸入閉じ込み後１ピッチの作用空間とを連
   通したことよりなる請求項４記載の油冷式スクリュ二段
   圧縮機。
8. 【請求項８】 低圧段圧縮機のロータのギヤケースと反
   対側回転軸受室の下方に中間段通路と連通する開口を設
   けたことよりなる請求項６記載の油冷式スクリュ二段圧
   縮機。 【０００１】