JPH10159764A - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】油冷式スクリュー圧縮機で、循環する油の温度
は高いと効率を落とし、低いとドレンが溜り、頻繁に抜
く作業を必要とする。このため、高い性能と容易な維持
管理の両立が難しかった。 【解決手段】吸入側軸受５への給油経路に専用の副油冷
却器２９を設け、作動室への給油よりも低温の油を供給
する。ロータ軸周囲のすきま１９からの排油が吸入室９
内に飛び散ったとしても、油温が低いため、吸い込まれ
てくる空気への加熱は少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスクリュー圧縮機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】スクリュー圧縮機は回転型圧縮機の１種
であり、往復運動する部分がないため同容量のレシプロ
式圧縮機に比較して振動や騒音が小さい。また、高速回
転が可能なため、比較的小型化しやすい。これらの理由
などからスクリュー式圧縮機は汎用空気圧縮機や空調冷
凍用冷媒圧縮機として普及している。

【０００３】スクリュー圧縮機の圧縮原理を図８を用い
て簡単に説明する。スクリューロータ（以下単にロータ
と記す）の歯溝は他方のスクリュー歯とロータを取り囲
むボア内面により囲まれて、作動室と呼ぶほぼ閉じた空
間を形成する。ここで完全に閉じた空間とならない理由
はロータを円滑に回転するためにロータ外周とボア内周
面，ロータ端面とボア端面、ならびにロータ相互間に微
小なすきまが設けられているからである。ロータを回転
すると作動室は吸入側端部で生成され、軸方向に移動し
ながら内容積を拡大し、その後、内容積は縮小に転じ吐
出側端部で消失する。

【０００４】作動室は内容積拡大中にボアに開けられた
吸入口７と連通し、そこを通じてケーシング３内に形成
された吸入室９から被圧縮気体を吸入する。作動室容積
がほぼ最大の時に、作動室は吸入口７の輪郭から回転に
よりずれ、吸入口７に対して閉じる。その後の作動室容
積の縮小により内部に閉じ込められた被圧縮気体は圧縮
され、次第に内圧が上昇する。吐出口８のある位置まで
作動室が移動すると吐出口８に開口し、圧縮された気体
は吐出口８から吐き出される。

【０００５】油冷式圧縮機では作動室容積がほぼ最大と
なり吸入動作が完了して吸入口が閉じる時点、あるいは
その前後に、作動室に油が注入される。この油は二つの
ロータ相互間の接触回転を助ける潤滑剤，作動室周囲の
すきまを埋めて被圧縮気体の漏れを減らすシール剤、そ
して、圧縮に伴い発熱する被圧縮気体の熱を吸収する冷
却剤と３種の役を担う。したがって、作動室への油の注
入がない無給油式（別名ドライ式）圧縮機に比較し、給
油式圧縮機は一般的に効率が良い。

【０００６】ロータを回転自在に軸支する軸受は通常ロ
ータの両端にそれぞれ設けられ、潤滑と冷却を目的に給
油を必要とする。給油系の簡素化を目的に軸受への給油
は作動室に注入するものと同一の油を利用するのが一般
的である。したがって、図８に示すように圧縮機本体２
０にはその外部から油が供給され、多くは作動室に注入
され、一部は分岐して各軸受に供給される構造とするの
が一般的である。

【０００７】軸受に供給した油は潤滑や冷却の役目を終
えた後に軸受周囲から排出する必要がある。吸入側軸受
５の場合には、内圧が低く油の循環経路でもある吸入完
了前後の作動室、あるいは作動室へ流入しやすい吸入室
９へ軸受周囲から排油するのが一般的である。この構造
は特別な排油手段を付加する必要がなく、軸受ハウジン
グの吸入室側に開口部１９を設けるのみで実現できるの
で多用される構造である。また、吐出側軸受６の場合に
は圧力の高い吐出口付近へは排油できないため、後端か
ら吸入途中の作動室に面するボアに通じる吐出側軸受排
油管１８を設けておく。

【０００８】軸受排油と作動室に直接注入された油は圧
縮された被圧縮気体と共に圧縮機本体の吐出口８から出
て、吐出管２１を経て油分離器２２に至る。油分離器２
２は遠心力と比重の差を利用し、油と圧縮された気体を
分離し、分離した油８１を内部の下部に蓄える。したが
って、油分離器２２からの気体出口２３は上部に、油出
口２４は下部に設けられる。また、一番底からはドレン
排出時や油交換時の排出配管３１が外部まで導かれ、運
転中は閉めておく排出バルブ３２が途中に設けられる。

【０００９】被圧縮気体の吐出温度は圧縮熱により上昇
し、被圧縮気体から熱を受け取った油もそれに近い温度
まで上昇している。分離後に被圧縮気体は圧縮機外部に
供給される。一方、油は油分離器２２の油出口２４から
出て油冷却手段である油冷却器３０を通過することによ
り油温を下げ、再び圧縮機本体２０に送られ循環利用さ
れる。この流路の途中には濾過機能である油濾過器２５
を備え、油に混入したゴミ等を除去し、流路の詰まりや
圧縮機への噛み込みを防止するのが一般的である。な
お、油の流れは高い油分離器２２の内圧と低い各給油位
置の内圧の差によって起きるので、送油ポンプ等の強制
給油手段を必要としない機種が一般的である。

【００１０】圧縮機の運転開始時特に冬季には油の温度
が極めて低く粘性が高いため運転には適さない場合があ
る。そのため、早急に加熱する必要から油冷却器３０を
通過させるバイパス流路２７を設けておき、油温が設定
値よりも低い場合には油を冷却せずにバイパスさせる。
油流路の切り替えはバイパス流路２７の途中あるいは分
岐に設けた油温調節弁２８により、自動的に行われ、定
常運転持続時は設定値に維持される。したがって、供給
する油温の設定値は油冷却器３０の冷却能力の許す範囲
内で油温調節弁２８の設定で決まる。

【００１１】油配管はバイパス流路と合流し、再び三つ
に分岐する。最も流量の多い経路は作動室給油口１５へ
のもので、他に吸入側軸受給油口１６，吐出側軸受給油
口１７へ至る。したがって、これら３カ所の給油温度は
同じである。

【００１２】吐出温度は吸入圧力，吐出圧力やスクリュ
ーロータの回転速度などの圧縮条件を一定とした条件の
下では圧縮機本体に給油する温度と単位時間当りの給油
量（以下単に給油量と記述する。）に左右される。油温
が低く、給油量が多いほど吐出温度は低くなる。

【００１３】圧縮機の効率からみると、油温はある程度
低いことが好ましい。なぜなら、作動室内で被圧縮気体
の冷却が促進され、圧縮に費やすエネルギが少なくてす
むためである。また、作動室に注入した油の逆流や軸受
排油が吸入室内にオイルミストとなって浮遊し、吸入途
上の被圧縮気体を加熱し、いわゆる吸気加熱を起こす。
吸気加熱はオイルミストによらずとも、配管表面との熱
交換などからもわずかには起こるものの、オイルミスト
は表面積が極めて大きく吸気加熱の主因をなす。吸気加
熱は被圧縮気体の温度を上昇させ体積を傍聴させるため
に、一定体積の気体を吸入する容積型圧縮機では吸入質
量の減少をもたらし、体積効率を低下させる。したがっ
て、吸気加熱を縮小するためにも油温は低い方が好まし
い。

【００１４】ここで、吸気加熱を起こすオイルミストに
ついて説明する。オイルミストの発生要因は二つある。
一つは作動室に注入した油が圧縮された被圧縮気体の作
動室間のすきまかすきまからの漏れに添って逆流し、吸
入室に吹き出すためである。吸入口から閉じた作動室へ
の注入であっても、油はスクリューロータ周囲のすきま
などから若干は逆流し、吸入室に入ってしまう。スクリ
ューロータは高速回転しているので、スクリューロータ
とともに回転している作動室から吸入室へ吹き出した油
は飛散し霧状になりやすい。オイルミストの発生要因の
もう一つは吸入側軸受排油である。先に述べたように、
この排油は軸受周囲から吸入室へ入り、被圧縮気体とと
もに作動室に吸い込まれる。油が軸受周囲から吸入室に
流れる課程で、スクリューロータの回転軸表面を伝わる
場合などは、遠心力で周囲に撒き散らされ霧状になりや
すい。

【００１５】油温が低ければよいといっても、極端に低
いと油の粘性が増し、軸受損失やスクリューロータによ
るボア内部での油の撹拌損失を増大させる。このため、
圧縮条件や油の性質にも左右されるが、効率の面からは
油温の最適値は供給時でおよそ４０〜５０℃である。

【００１６】一方、圧縮機の維持管理の点では油温はあ
る程度高いことが望ましい。被圧縮気体に水蒸気として
水分が混入していると、油分離器内部で凝縮し、底に水
が溜るいわゆるドレン８２が発生する。このドレン８２
はある程度以上溜ると油８１に混ざって循環し、圧縮機
に損傷を与える可能性が高いので、定期的に取り除く必
要がある。空気圧縮機では、予防的にドレン検出手段を
備え、一定以上のドレンが溜ると、運転を自動的に停止
する手段がとられるものも多い。産業用空気圧縮機の場
合には大気中から取り入れた空気を圧縮するために、湿
度の高い梅雨の時期など最低でも毎日のドレン抜き作業
を必要とする。しかし、油温が高ければ水蒸気が凝縮し
にくいためドレンの発生が抑制され、油分離器２２下部
に溜った状態でおよそ８０℃以上ではドレン抜き作業が
不要となる。このため、毎日の作業がいらず、圧縮機の
維持管理が容易となる。

【００１７】以上の二つの観点から高い効率と維持管理
の容易さを両立する方法は難しい。圧縮機本体２０の発
熱量はほぼ一定なので、給油量を減らせば供給油温を４
５℃、分離後の油温を９０℃とすることも、熱計算上は
可能である。しかし、給油量を減らすと空気と触れる面
積が減り熱交換が不十分となるほか、油の冷却以外の働
きであるシールや潤滑の面からも単純な給油量削減では
対処が難しい。

【００１８】そこで、その解決策の一つとして、特許公
開平7−35067号公報に一例が示されている。その方法は
循環油を二つの系統に分岐し、一方は冷却して吸入側作
動室に注入し、他方は冷却せずに吐出寄りで注入するも
のである。この方法は被圧縮気体の圧縮熱吸収と油分離
器内部の油温について考慮されているものの軸受排油な
どによるオイルミストの起こす吸気加熱の問題点に関し
て言及していない。また、油冷却器は分岐のない単純な
熱交換器１個のみ使用する例が述べられており、その具
体的な構造に関しても触れられていない。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】吸気加熱を防止する方
法は、吸い込み直前の被圧縮気体とオイルミストの熱交
換を抑制すればよく、吸入室内部のオイルミストを減ら
すか、オイルミストの温度を低くすることが考えられ
る。

【００２０】上記公知例でも、吸入側軸受へ冷却した油
の供給を触れているが、作動室への給油からの分岐であ
り、その温度を十分に低くすることは難しい。なぜな
ら、作動室に注入する以上は潤滑やシールの目的から、
ある程度の給油量を必要とするが、あまり低温にすると
吐出寄りの高温油注入によってもドレンの発生を抑制す
るに十分な温度まで吐出温度を上げられなくなるためで
ある。ここで、ドレンの発生抑制のため吐出寄りの高温
油注入の増量が考えられるが、注入する作動室の内圧が
高いため困難であることと、たとえ実現しても撹拌損失
を増加する理由から効率上実施のメリットが相殺される
懸念がある。

【００２１】本発明の目的は吸気加熱を抑制し、圧縮機
性能を向上させながら、ドレンの発生しにくい油温を維
持し、取り扱いも容易であるスクリュー圧縮機を実現さ
せることにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに以下の手段を用いる。

【００２３】圧縮機本体は作動室内に吸入し閉じ込めた
被圧縮気体に油を注入する注入機能を備える。また、圧
縮機本体から被圧縮気体は注入した油と混合状態で吐出
されるため、それらを分離する油分離器、ならびに、分
離した油を冷却し循環利用する機能を備える。これら
に、電動機などの動力源，制御装置や全体を載せる台
座、必要によっては防音と安全と美観のため全体を覆う
パッケージなどを一体化し、油冷式スクリュー圧縮機が
構成される。

【００２４】圧縮機本体内部では雌雄二つのスクリュー
ロータは各々回転自在に軸受により軸支される。通常は
吸入側と吐出側の両端を軸支され、各々の軸受に給油機
構を備える。給油機構は軸受専用油の供給は無駄なので
作動室へ注入する油を流用し、循環流路から油の一部を
分岐し軸受に供給する軸受給油経路を備える。加えて、
供給した油の排油経路も必要であり、吸入側の軸受にお
ける排油は内圧の低い吸入室もしくは吸入動作中の作動
室へ導く。この排油経路は隣合う軸受室と吸入室をつな
ぐ穴があればよいので、構造が極めて簡単である。排油
は循環油に再合流し、被圧縮気体の圧縮に利用される。

【００２５】循環流路は従来から油冷却手段を持つが、
軸受給油経路における油冷却手段による油の温度降下は
前者に勝るものとする。軸受給油経路を流れる油量は通
常、循環流路を流れる油量の数分の１程度であるため、
軸受給油経路における油冷却手段の冷却能力（言い替え
ると単位時間当りの伝熱量）は循環流路における冷却手
段の冷却能力より小さくても降下温度は大きくとること
ができる。

【００２６】軸受給油経路が従来からの油冷却機能の下
流で分岐するように構成することも可能である。その場
合、軸受給油経路は構造上は分岐から軸受までの経路を
指すが、熱的には油分離器の油出口から分岐までの経路
も循環流路と兼用する形で含まれる。したがって、軸受
給油経路における冷却手段は循環流路における冷却手段
に分岐後の軸受給油経路専用の冷却手段を加えたものと
なる。分岐後に作用する冷却手段が従来のものに加算さ
れるため、分岐後の冷却手段は比較的弱い冷却能力であ
っても十分である。

【００２７】上記目的を達成させる手段の具体的実現方
法の一つとして、次のように油の経路や冷却手段とする
と、効率よい構成となる。

【００２８】油の冷却手段として油冷却器を用いる。油
冷却器は圧縮後の被圧縮気体との分離時の油よりも低温
の流体である冷却流体と油との熱交換器である。冷却流
体は通常は空気か水あるいは添加剤入りの水を用いる。

【００２９】前述の油の循環流路における油冷却器(便
宜上以下、主油冷却器と表現する。)の下流側に分岐を
設ける。分岐側でない主流路は通常の循環流路として、
圧縮機本体の作動室注入手段へ至る。分岐した油流路は
軸受給油経路となり、途中に新たな油冷却器を設ける。
新たな油冷却器は前記した主油冷却器を拡張して形成
し、外見上は二つの油冷却器が一体となっているが、便
宜上以下「副油冷却器」と表現する。副油冷却器を通り
油と熱交換する冷却流体は主油冷却器に供給される冷却
媒体と同じものであってもよいが、温度は低いものが、
供給されるように冷却媒体経路を構成する。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図１と図２を用いて、本発
明の第１の実施例である油冷式スクリュー圧縮機の構成
と動作を説明する。図１は本実施例における油冷式スク
リュー圧縮機の圧縮機本体２０の正面断面図に油の系統
図を組み合わせた図である。図２は同じ油冷式スクリュ
ー圧縮機本体２０の平面断面図である。

【００３１】本実施例で、従来の技術で述べた内容と重
複する事項については説明を省略する。また、被圧縮気
体として空気を例とするが、冷媒や他の気体であっても
作用や効果に変わりはない。

【００３２】雄スクリューロータ１と雌スクリューロー
タ２は噛み合って、主ケーシング３内部に形成された一
部を共有する各々の円筒状ボア空間に収納される。な
お、雄と雌のスクリューロータ１，２を総称してスクリ
ューロータと呼び、また、省略して単にロータと記す。
両ロータの吐出側端面は主ケーシング３と一体となる吐
出側ケーシング４で塞がれる。空気の流れに沿って、図
中左方向を吸入側、右方向を吐出側と呼ぶ。両ロータ
は、吸入側端部は軸受５により、吐出側端部は軸受６に
より、両端を回転自在に軸支される。吐出側の軸受６は
円筒ころ軸受とアンギュラ玉軸受による組み合わせ軸受
であり、ラジアル荷重とスラスト荷重の両方を受けるこ
とができる。

【００３３】主ケーシング３内部のロータ１，２の吸入
側端部には吸入室９が位置する。ロータの歯溝によって
形成される作動室のうち、容積拡大中のものは吸入室９
と吸入口７で連通し、他の作動室は吸入口７から回転方
向にずれた位置にあるためボア端面に塞がれて、連通し
ない。反対側の吐出側ケーシング４には容積縮小中の作
動室と連通し、作動室がほぼ消滅するまで連通が継続す
る輪郭形状の吐出口７が開けられ、そこから外部へ吐出
流路８が伸ばされる。

【００３４】吸入室９の入り口は吸入フランジ１３とな
っており、上流側の配管に連なる。上流側には大気から
吸い込む空気に含まれる塵埃を除去する空気清浄器や吸
い込む量を調整する吸入絞り弁を備えることが、一般的
であるが、本発明に直接関与しないため説明を割愛す
る。

【００３５】両ロータ１，２は雄ロータ軸１０の端部１
１から回転動力を伝動されることにより噛み合い回転す
る。雄ロータ軸１０の外表面やケーシングにあけられた
雄ロータ軸１０を通す穴を伝わり油が圧縮機本体２０外
に漏洩せぬよう軸シール１２が備えられる。

【００３６】吐出口８下流は吐出管２１を経て油分離器
２２に至る。油分離器２２からの空気出口２３は上部
に、油出口２４は下部に設けられ、一番底からは油交換
時に使う排出配管３１が外部まで導かれ、通常は閉めて
おく排出バルブ３２が途中に設けられる。

【００３７】油出口２４から伸びる油配管は油濾過器２
５を経て分岐３３，３４に至る。３本に分割した流路の
うち、２本は主油冷却器２６と油温調節弁２８を通った
後で合流し、再び分岐し作動室給油口１５と吐出側軸受
給油口１７の両方に接続する。油温調節弁２８の前後の
配管は主油冷却器２６をバイパスし油温が低すぎる場合
に油冷却器２６をバイパスするバイパス流路２７であ
る。一方、分岐３４から分岐した残りの１本は副油冷却
器２９を通り、吸入側軸受給油口１６に接続する。各軸
受給油口１６，１７からは雌雄各ロータ１，２の軸受へ
流路が形成されている。以上の給油配管は同じ太さであ
る必要はなく、作動室給油口１５に至る経路は他に比較
して流量を多くするため太い配管を用いる。また、流量
調整のため、配管に弁やオリフィスを追加してもよい。

【００３８】主油冷却器２６は従来用いられていたもの
と同程度の冷却能力を有するが、副油冷却器２９の冷却
能力（すなわち単位時間当たりの交換熱量）は比較的小
さくてもよい。なぜなら、吸入側軸受５の必要とする給
油量は作動室に注入する量の数分の１程度であるからで
ある。但し、冷却の結果である降下温度すなわち副油冷
却器２９によって下げられる油温は主油冷却器２６によ
る降下温度よりも低くなるのに十分な冷却能力とする。

【００３９】吸入側軸受５の吐出側のロータ軸１０の周
囲のケーシング３には十分なすきま１９を開けておく。

【００４０】次に本実施例による油冷式スクリュー圧縮
機の動作を説明する。

【００４１】定常運転時で、油８１は油出口２４から出
て、油濾過器２５を通過した後、二方に分岐する。一方
は副油冷却器２０により、常に能力最大の冷却をされて
温度を下げてから、吸入側軸受給油口１６から圧縮機本
体２０に入り、吸入側軸受５を潤滑冷却する。他方は温
度調節弁２８の働きにより、主油冷却器２６を通る量と
バイパス流路２７を通る量でほぼ一定温度に制御され、
作動室給油口１５ならびに吐出側軸受給油口１７に供給
される。この時の給油温度は温度調節弁２８に設定され
ており、副油冷却器２９通過後の油温に比較して高い。

【００４２】吸入側軸受５に供給された油はすきま１９
から吸入室９に入り、吸入フランジ１３から入ってきた
空気とともに吸入口７から作動室に吸い込まれる。吐出
側軸受６に供給された油は吐出側軸受排油管１８を通っ
て吸入中の作動室に吸い込まれる。吸入がほぼ完了した
作動室には作動室給油口１５から軸受給油よりも多い油
が注入され、各軸受排油と合流する。これらの油は作動
室の容積縮小による空気の圧縮に伴い、圧縮熱を受入れ
温度が上昇する。そして、高温高圧となった空気ととも
に吐出口８から出て、吐出管２１を通り油分離器２２に
入る。油は空気よりも比重が重いため、分離後は下に溜
り、再度の循環に供される。

【００４３】油分離器２２下部に溜る油８１の温度はほ
ぼ吐出温度（吐出口８における空気と油の温度）であ
り、この温度が８０〜９０℃になるように温度調節弁２
８を設定しておく。吸入側軸受５への給油量は比較的少
量で済むので、副油冷却器２９は小形で済む。同時に、
他への給油量は従来とほとんど変わらないので主油冷却
器２６の構造や温度調節弁２８の設定などの設計変更は
必要ない。

【００４４】吸入側軸受５への給油温度は常に低く維持
され、その排油温度も軸受の損失分と流路でのわずかな
熱交換のみなので、比較的低温のままである。そのた
め、すきま１９から吸入室９内部にオイルミストとなっ
て飛散しても吸気加熱する度合いは従来に比較して少量
であり、体積効率低下への悪影響も小さく抑えることが
できる。また、吐出温度や油分離器２２下部に溜った油
８１の温度はドレンの発生しにくい温度まで高くしてお
くことができるので、ドレン抜き作業の不要な空気圧縮
機とすることができる。

【００４５】本実施例によれば、従来の空気圧縮機の構
造をほとんど変更せずに、一部の部材追加と配管変更の
みで、本発明を実施することができる。

【００４６】以下、図３ないし図６を用いて、本発明の
第２の実施例である油冷式スクリュー空気圧縮機の構成
と動作を説明する。図３は本実施例における油冷式スク
リュー圧縮機本体２０の正面断面図に油の系統図を組み
合わせた図である。図４は本実施例にて用いる空冷式油
冷却器の斜視図である。図５は図４の空冷式油冷却器の
設置状態を示す油冷式スクリュー圧縮機内部の配置図で
ある。なお、第１の実施例と共通する構造，作用，効果
などについては説明を省略する。

【００４７】まず、給油経路に関して図３を用いて説明
する。軸受給油経路は主油冷却器２６の下流側に分岐を
設け、そこから分かれた経路上に副油冷却器２９を設け
る。副油冷却器２９の下流でさらに二手に分岐し、吸入
側軸受給油口１６と吐出側軸受給油口１７に至る。油分
離器２２下部の排出配管は廃し、全部の油を抜く必要の
ある時は油配管の一部をはずして抜き取る構造とする。

【００４８】次に油冷却器の構造について図４を用いて
説明する。図４は本実施例による主油冷却器２６と副油
冷却器２９を一体とした空冷式油冷却器の斜視図であ
る。基本構造は一般的なアルミニウム製直交流コンパク
ト型隔壁式熱交換器である。

【００４９】両側にタンク構造の上流ヘッダ４１，中間
ヘッダ４２ならびに下流ヘッダ４３を備え、それらを複
数の四角断面チューブ４５〜４６で流路的かつ構造的に
結合してある。上流ヘッダ４１と下流ヘッダ４３は外見
上は一つの連続体に見えるが内部に隔壁４４が設けられ
ており、直接油が行き来することはできない。チューブ
相互間にはフィン４７が詰められ、空気との伝熱面積を
増やしている。各ヘッダには配管の接続する穴があけら
れ、各々、上流口４８，中間口４９，下流口５０とす
る。

【００５０】主冷却器２６は上流口４８から入り、上流
ヘッダ４１から上端のチューブ４５など７本のチューブ
を並列に左方向へ通り抜け中間ヘッダ４２までで構成さ
れる。中間ヘッダ４２は分岐を兼ねており、作動室給油
口１５への配管は中間口４９から引かれる。副油冷却器
２９は引き続き中間ヘッダ４２から下端のチューブ４６
など残り２本のチューブを並列に右方向へ通り抜け、下
流ヘッダ４３に至り、下流口５０までで構成される。し
たがって、本油冷却器の上部が主油冷却器２６であり、
下部が副油冷却器２９である。従来は主油冷却器２６の
みで油冷却器を構成しており、副油冷却器２９部分は油
冷却器を新たに拡張した部分ということができる。

【００５１】本油冷却器は空冷式であり、フィン４７の
すきまを冷却流体である空気が紙面裏側から手前側に通
り抜ける時にアルミニウム製部材を介して油と熱交換す
る。この冷却空気の流れについて図５を用いて説明す
る。図５は本実施例における油冷式スクリュー圧縮機内
部の配置図であり、油冷却器と冷却空気の流れを中心に
簡素化して示す。

【００５２】各部材は台座５１上に配置され、パッケー
ジ５２で覆われる。圧縮機本体２０は電動機５３の上に
架台に載せられ配置され、ベルト５４により回転動力が
伝導される。圧縮機本体２０から吐出管２１が油分離器
２２に接続し、その下部から油配管が油濾過器２５を経
て主油冷却器２６に至る。バイパス流路２７は油冷却器
の上に設けられ、上流ヘッダ４１と中間ヘッダ４２をつ
なぐ。パッケージ５２には主吸気口５７と副吸気口５８
の二つの空気取り入れ口が設けられる。パッケージの左
側面には上下方向に長い空間であるダクト５９が設けら
れ、その下側は主油冷却器２６に対して開口し、上端近
くではシロッコファン５６の吸い込み口に開口する。シ
ロッコファン５６は専用の電動機５５で回転される。

【００５３】シロッコファン５６の運転により、ダクト
５９内部は負圧になり、冷却する空気は主油冷却器２６
を通りパッケージ５２内部から吸い込まれ、上方へ排気
する。パッケージ２内へは主吸気口５７と副吸気口５８
の両方から外気が取り入られるが、副吸気口５８からの
外気は最初に副油冷却機２９を通る。

【００５４】パッケージ５２内部は圧縮機本体２０や電
動機５３の廃熱などにより外気よりも高温となってい
る。そのため、主油冷却機２６を冷す空気よりは副油冷
却機２９を冷す直接の外気の方が低温であり、より低温
まで油を冷却するのに適している。

【００５５】本実施例によれば、従来の油冷却器に若干
の設計変更を加えるのみで、二つの油冷却器を構成する
ことができる。副油冷却器への冷却空気に直接外気を用
いるため、冷却能力も大きさの割に期待することができ
る。また、吐出側軸受にも低温の油を供給するため、軸
受寿命の延長が図られる。

【００５６】本実施例で、空冷式の油冷却器を用いた
が、次に述べる水冷式の油冷却器を用いることもでき
る。図６は本実施例に用いることができる主油冷却器２
６と副油冷却器２９を一体とした水冷式油冷却器の断面
構造図である。基本構造は一般的なフィンアンドチュー
ブ式熱交換器である。

【００５７】上流側タンク６１と下流側タンク６２は並
行して多数のチューブ６３で構造的かつ流路的に接続さ
れ、チューブ全体はシェル６４で覆われる。シェル６４
で覆われた空間には隔壁６５が上下交互にすきまを開け
ながら配置され、チューブ６３は導流板６５を貫通して
いる。シェル６５の外周には油入口６６，主油出口６
７，副油出口６８が設けられる。また、上流タンク６１
には水入口６９が、下流タンク６２には水出口７０が設
けられる。

【００５８】冷却水は水入口６９から上流タンク６１に
入り、各チューブ６３を通り抜けながら、チューブの管
壁を通して油と熱交換し、下流側タンク６２に集合した
後に水出口７０から外部に出る。油分離器２２から送ら
れてきた油は油入口６６からシェル６４内に入り、導流
板６５に沿って蛇行しながら図中右側に流れ、その課程
でチューブ６３を通して冷却水と熱交換する。多くの油
は主油出口６７から出て圧縮機本体２０の作動室給油口
１５に至る。一部の油はさらにシェル６４内を蛇行し続
けて温度を下げられ、副油出口６８から出て各軸受給油
口１６，１７に至る。したがって、本水冷式油冷却器の
主油出口６７よりも左側は主油冷却器２６であり、右側
は副油冷却器として機能する。

【００５９】本水冷式油冷却器を用いることにより、空
冷式油冷却器と同様に従来の油冷却器に若干の設計変更
を加えるのみで、二つの油冷却器を構成することができ
る。副油冷却器への冷却水は外部から入ってすぐの比較
的低温のものが使われる対抗流方式ため、冷却効率が大
きい。また、水の比熱が大きいことから空冷式に比較し
て小型化が可能である。

【００６０】以下、図７を用いて、本発明の第３の実施
例である油冷式スクリュー空気圧縮機の構成と動作を説
明する。図７は本実施例における油冷式スクリュー圧縮
機本体の正面断面図である。油の系統は第２の実施例と
同一である。

【００６１】ロータ軸１０の吸入側軸受５よりも少しだ
け吐出側寄りに円周に沿って幅の狭い溝７１を設ける。
その溝の周囲には排油室７２を主ケーシング３内部に形
成し、その底から排油流路７３を主ケーシング３に穴を
開けて形成し、その末端は吸入中の作動室に面するボア
面に至る。ロータ軸周囲のすきま１９は従来例よりも小
さく、ロータ軸１０と主ケーシング３が接触しない程度
離れていればよい。吸入室９の底７４はロータ１の外周
とほぼ同じ深さにする。

【００６２】本実施例では、吸入側軸受５からの排油は
ロータ軸１０表面を伝って吐出側に流れても、溝７１に
より遮られ、遠心力によりロータ軸１０から離される。
排油室７２内に飛び散った排油は底に溜まり、排油流路
７３を通って作動室に吸い込まれる。僅かにロータ軸１
０表面を伝って吸入室９に入る油や、作動室から吸入室
９へ逆流する油もあるが、吸入室９の底がロータ１外周
と同程度の高さにあるため停留することなく吸い込まれ
る。

【００６３】本実施例によれば、吸入室９を浮遊するオ
イルミストが減少し、第１ならびに第２の実施例で述べ
たオイルミストの温度低下の降下に加えて、吸気加熱を
低減することができる。

【００６４】

【発明の効果】本発明により、吸気加熱を防止し高い体
積効率を持ちながら、ドレンの発生しにくい維持管理作
業の容易な油冷式スクリュー圧縮機を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例における油冷式スクリュー圧縮機
の説明図。

【図２】油冷式スクリュー圧縮機における圧縮機本体の
平面断面図。

【図３】第２の実施例における油冷式スクリュー圧縮機
の説明図。

【図４】第２の実施例で用いる空冷式油冷却器の斜視
図。

【図５】第２の実施例における油冷式スクリュー圧縮機
内部の配置図。

【図６】第２の実施例にて用いることができる水冷式油
冷却器の斜視図。

【図７】第３の実施例における油冷式スクリュー圧縮機
の圧縮機本体の正面断面図。

【図８】従来の油冷式スクリュー圧縮機の油の流れを中
心とする系統図。

【符号の説明】

１…雄ロータ、３…主ケーシング、４…吐出側ケーシン
グ、５…吸入側軸受、６…吐出側軸受、７…吸入口、８
…吐出口、９…吸入室、１０…雄ロータ軸、１１…雄ロ
ータ軸端部、１２…軸シール、１３…吸入フランジ、１
５…作動室給油口、１６…吸入側軸受給油口、１７…吐
出側軸受給油口、１８…吐出側軸受排油管、１９…軸周
囲のすきま、２０…圧縮機本体、２１…吐出管、２２…
油分離器、２３…空気出口、２４…油出口、２７…バイ
パス流路、２８…油温調節弁、３１…排出配管、３２…
排出バルブ、３３，３４…分岐。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】雌雄二つのスクリューロータと、それらを
   収納するボアを内部に形成したケーシングと前記スクリ
   ューロータの両端をそれぞれ軸支する軸受を備え、前記
   スクリューロータが互いに噛み合いながら回転すること
   により被圧縮気体を吸入，圧縮，吐出する機能を有する
   圧縮機本体に、作動室内に吸入し閉じ込めた被圧縮気体
   に油を注入しうる機能を備え、前記圧縮機本体から混合
   状態で吐出した被圧縮気体と油を分離する手段ならび
   に、分離した油を冷却する手段等からなる油循環流路を
   備えて一体とした油冷式スクリュー圧縮機において、 前記油循環流路から油の一部を分岐し、別に設けた冷却
   手段通過後に前記軸受のうち少なくとも吸入側端部の軸
   受に油を供給する軸受給油経路を備え、前記軸受通過後
   の排油は吸入室もしくは吸入動作中の作動室に至り前記
   油循環流路に再合流する排油経路を備え、 前記油循環流路における油冷却手段に比較し、前記軸受
   給油経路における油冷却手段による油の温度降下が勝る
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。