JPS6166889A - 回転空気圧縮機 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はオイルシール型回転空気圧縮機、特に偏心ロー
タ摺動ベーン型回転空気圧稲沢に関する。「オイルシー
ル型圧縮派」と（は油を圧縮空間中に射出し、次いで圧
縮空気から回収して再循環させる型の圧Ｎ機のことであ
る。

［従来の技術］ 鍋心ロータ店動ベーン型圧縮機は、ステータに偏心して
取付けられ且つ内部に複数の等間隔の半径方向スロット
（溝孔）が形成されたロータ（回転子）を有する。スロ
ットは各ベーン（翼）を摺動可能に収容し、これらベー
ンがステータ（固定子）とロータとにより画定される三
日月形の作動空間を個々の圧′＠至に分割する。

ロータが回転すると各圧縮至の容積が徐々に最大値まで
増大し、次いで零付近まで減少する。

入口通路がステータを閉じる両端板の一方を通って、端
板内面に形成された凹所と連通する。

この凹所は圧縮室容積の増大が行なわれる領域に対応す
る角度範囲に亘って延びる。ステータ内に形成された１
つ又は複数の出口通路は各圧縮至の容積が最低値に達す
る少し前に順次当該圧縮室と連通するよう位置決めされ
ている。従って、操業時には、空気は各圧縮室に、容積
が増大している時に入り、至容積が減少するにつれて圧
縮され、当該圧縮室が適当な位置に到達した時点で出口
から流出する。

上記した型式の圧Ｍ機の典型的な例が英国特許第１１３
４２２４号に開示されている。この圧縮機では、ロータ
・ステータユニットが外ハウジングに収容され、ハウジ
ングの下部は溜めを構成して油が満されている。

操業時には、圧Ｎ空間に油を射出してベーンを潤滑する
ことにより、ベーンがステータとステータを閉じる端板
とに対し信頼性の高いシールを構成し、又、空気圧縮に
よる発生熱の大部分が除去される。油は小滴の形で圧縮
空気に同伴され、圧縮空気と共に゛ステータ出口から流
出する。次いで、油は普通は２段階で圧縮空気から除去
される。即ち、第１の分離段階は同伴した油滴の大部分
を集結させ油溜めに流下させるよう外ケーシング内に配
した曲りくねった通路（ｔｏｒｔｕｏｕｓ　ｐａｔｈ）
又は１つ乃至複数の面で構成される。第２の分離段階は
、外ケーシングに連結した別個のケーシング内に配する
１つ又は複数のフィルタ即ち集結素子で構成され、圧縮
空気中に残余している油滴を回収して再使用のために戻
すものである。

［発明が解決しようとする問題点１ 空気圧縮機で絶えず発生する問題の１つに凝縮がある。

圧縮機内は一般に７又は１０バールもの高圧であるため
、空気の露点は一般に６０℃である。圧縮機が連続運転
中は６０’Ｃ以上の温度となっているため問題がない。

しかし、冷えた状態から始動する時には、圧縮機内で最
初に凝縮が発生しやすい。圧縮機がその後長時間に亘っ
て運転されるならこの凝縮水は蒸発する。か、短時間に
間欠的に運転される場合には、凝縮水は圧縮機内で次第
に蓄積されることがある。そうすると、いろいろな問題
が発生する可能性があり、中でも、油が水に浮（ことか
ら油でなくて水がステータに入り込む恐れがあり、そう
すると圧縮機仝休が焼き付く。

この問題は完全には解消することはできないが、圧縮機
をできるだけ早く通常運転温度に到達させることにより
最少限にすることが可能である。ステータに射出した油
は、圧縮機の外ケーシングで画定される油溜めから一般
に圧縮殿内の差圧により抜き出し、次に射出する前に油
冷却器を通過させる。圧縮機が通常運転温度に達した時
には冷却器の使用は望ましいが、冷却器を最初から使う
と、圧縮機が運転温度に達するのに掛かる時間が増加す
ることになる。

これを回避するため、油冷却器に熱作動バイパス弁を設
けて、圧縮機の温度が通常運転値に達した時点で始めて
冷却器を油回路に連結することが公知である。こうすれ
ば確かに圧縮機の昇温が早まるが、問題の最適な解決策
とは思われない。何故なら、熱バイパス弁が取付けられ
た場合でも、圧縮機モータの働きにより圧縮機の金属部
品のみならず油全てが圧縮機の運転温度に加熱されるこ
とになり、この油の加熱に圧縮機の仝熱量のかなりの部
分が黄されることになるからである。しかも、油回路は
一般に空気通路から離れてあり、凝縮発生を妨げるため
にできるだけ早く約６０℃まで加熱せねばならないのは
空気通路の方であって油回路ではないのである。

［発明が解決しようとする問題点］ 従って、既知の圧Ｉｌｌよりも早く通常運転温度に加熱
でき、発生熱が少なくとも運転の初期加熱段階で油通路
よりも空気通路に優先的に供給されるオイルシール式回
転圧縮機を提供することが本発明の目的である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、オイルシール型回転空気圧Ｍ機はロー
タを含むステータと、ステータ内部に油を射出する１つ
又は複数の油射出素子と、第１の油通路により前記油射
出素子に接続された油溜めと、前記第１の油通路に設け
られた油冷却器と、前記第１の油通路に設けられ油温度
が所定値に達した時のみ開くよう構成された感熱弁を含
んでいる。

圧縮機の始動時点では、油の温度は所定値より低いので
油射出素子からの油の射出はないが、このことは圧Ｎ機
の運転に悪影響を及ぼすざない。何故なら、油が油射出
素子を通じて射出される主たる目的はロータとステータ
の冷却であり、そのような冷却は圧縮機の始動時、即ち
圧縮機が通常運転温度に達する前は必要ない。又、ステ
ータに油を射出するのは圧縮素子を潤滑し、圧縮素子相
互間又は圧縮素子とステータとの間に信頼性のあるシー
ルを形成するという副次的目的を持っている。しかし、
この目的のためには油は極くわずかでよいし、実際には
、相当な期間潤滑及びシール機能を果せるだけの充分な
量の油がステータに残留している。そして相当な期間が
経過する前に温度はいずれにしろ所定値に達して感熱弁
が開くので、油射出素子により油の射出が開始される。

しかしながら、圧縮機には、一定の潤滑を必要とし潤滑
なしでは加熱段階で運転不能な部品も含まれている。そ
こで、本発明の好適実施例においては、圧縮機は偏心ロ
ータ摺動ベーン型のものでステータの両端は各端板によ
り閉じられ、端板には各々中ぐり孔が形成されて、その
中ぐり孔にロータを支持する軸受が収容され、油溜めか
ら両軸受の一方又は両方か、端板の一方又は両方か、の
一方又は両方に延びる第２の油通路が設けられる。第２
の油通路は圧Ｎ機の始動時に直ちに油が流れる構成とな
っている。

従来の偏心ロータ固動ベーン型圧縮□では、ロータ軸受
の各々、端板の各々に通ずる油供給ラインが設けられる
が、本発明では対応する軸受と端板の両方に油を供給す
る単一の第２の油通路をステータ各端に設けるのが望ま
しい。端板に供給される油は勿論ステータの残留油量を
増大し、潤滑及びシール機能を助長する。油はポンプに
より油溜めから扱き出してもよいが、操業中の圧Ｗ３機
内に存在する差圧のみによって油の循環を行うことが望
ましい。

従って、圧縮機始動時には油が油射出素子により射出さ
れず、圧縮により発生した熱はほぼ全部が〇−タ、ステ
ータ、及び少缶の同伴油と共に圧縮される空気の加熱に
消費される。従って、ロータ、ステータ、及びステータ
排出側の空気通路は従来よりも急速に昇温する。又、少
なくとも初期において、油溜めの油は比較的緩やかに加
熱される。

好適実施例において、ステータは油溜めを画定する外ケ
ーシング内に収容されてあり、圧縮機は更に圧縮空気か
らほぼ全ての同伴油を除去する一次及び二次油分離素子
を含んでいる。一次分離素子は１つ又は複数の面を含み
、ステータを出た圧縮空気が抑制されてこれ又はこれら
の面に衝突し、それによって油滴の一部が集結して油溜
めへと落下する。二次油分離素子は１つ又は複数の集結
素子を含み、圧縮空気が抑制されてこれ又はこれらの素
子を通過し、残余の同伴油のほぼ全てを集結させる。こ
れ又はこれらの素子は二次分離ハウジング内に収容され
る。

二次分離ハウジングは一次分離素子の少なくとも一部の
下方に配置されて第１の分離素子により集結される油の
少なくとも一部は二次分目ｔハウジングの外面上を流れ
落らるよう配置される。

従って、圧縮機の始動時には、圧縮空気に同伴された熱
い油滴の大部分が一次分Ｉｉ！ｉ素子により集結されて
二次分離ハウジングの表面上を流れ落とされる。油は熱
量のほとんどを二次分離ハウジングに放出するため、二
次分離素子及び圧＃ｉ別内の圧縮空気通路の大部分が運
転温度にまで急速に加熱される。この熱伝達は、油の方
が空気よりもはるかに熱容量が大きいため、油の場合の
方か空気よりも効率良く行われる。最初に油溜めに到達
する油は既に充分に冷却されてあり、ステータ内に発生
した熱は油より“ｂ圧縮空気通路の方に優先的に向けら
れ、圧縮空気通路の昇温を最大限にし、又、凝縮の形成
の危険を最少限にする。

１実施例では、一次分離素子は二次分離ハウジングの周
りに延びる環状の一次分離空間を含んでいる。一次分離
空間は環状隔壁板により部分的に画定され、その隔壁板
は二次分離ハウジングの周りに延びるが必ずしもそれに
接続されない。圧縮機は圧縮空気をステータから一次分
離空間に送るよう配された排出管と、圧Ｍ空気を二次分
離素子に送るよう配されて一次分離空間から遠い環状隔
壁板の側に開口端を持つ追加の管を備えてもよい。この
場合には圧縮空気が隔壁板の一方から他方に通る必要が
ある。これは隔壁板と二次分離ハウジングとの間に設け
た間隙により起こしてもよいが、その代りに又はそれに
加えて、環状隔壁板に排出管から周方向にオフセットし
た１つ又は複数の開口を設けるのが望ましい。

［実　施　ＶＡ］ 本発明の特徴及び詳細は、添付図面を参照した本発明の
実施例についての下記の説明で更に明らかとなる。この
実施例は単なる例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲内で種々変更を加え得ることは勿論でおる。

圧縮機はアルミ鋳物の外ケーシング２を含み、又、ステ
ータ４を含む。ステータ４内に偏心回転するよう取付け
られたロータ６は等間隔の半径方向スロットが複数本（
図示では８個）が設けられ、各スロットには開動ベーン
８が収容される。ロータ６とステータ４とにより三日月
形の運転空間が画定され、この運転空間は通常の仕方で
ベーン８により複数の圧縮室に分割される。ステータ４
の両端は２つの端板１０．１２により閉じられ、一方の
端板１０は外ケーシング２と一体であり、他方の端板１
２は以上に詳述する如くセパレータ鋳物即ち二次分離ハ
ウジング１４により定位置に保持される。端板１２に形
成された中ぐり孔はロータ６に一体の短軸を支える軸受
１６を収容し、端板１０に形成された同様の中ぐり孔は
ロータ駆動軸２０を支える軸受１８を収容する。

駆動軸２０は圧縮機を外部の駆動モータに接続する駆動
カップリング２２に接続される。

駆動カップリング２２は２つ以上のファン羽根２４を担
持し、駆動軸２０の周りはドーナッツ状の油冷却器２６
が延びる。操業時には、ファン羽根２４が回転して油冷
却器２６を介し空気を吸引し、これにより油冷却器内を
流れる刊滑油を冷却する。

ステータ４の端板１２を通じて延びる入口通路２８は弁
座３２と協動する弁板３０を備えた逆止弁を内蔵する。

。入口通路２８は端板１２と二次分離ハウジング１４と
で画定された入口空間に連通する。

単一の出口通路３４がステータ４壁を通して延び、以下
に詳述する排出管３６と連通する。端板１０を通して延
びる１つ又は複数の油射出ノズル１１（第１図）により
操業時、油が順次圧縮至に射出される。

二次分離ハウジング１４の周りに延び且つハウジング１
４から離間した入口カウル（ｉｎｌｅｔ　ｃｏｗｌ）３
８は二次分離ハウジング１４上の複数のりブ４０と共に
複数の空気入口開口を画定する。カウル３８はねじ４２
により閉止板４４に固定され、閉止板４４は二次分離ハ
ウジング１４に連結されて二次分離ハウジング１４と共
に二次分離空間４６を画定する。

二次分離ハウジング１４の周りに延び入口カウル３８と
閉止板４４上の周フランジ４８とにより定位置に保持さ
れた部分環状フィルタ５０は両端；が金属帯金５２とね
じ５４により繋ぎ合わされる。入口カウル３８と閉止板
４４とにより画定される空間はフィルタ５０と二次分離
ハウジング１４に形成された複数の穴又はスロット（図
示せず）とを介し、二次分離ハウジング１４と端板１２
とにより画定された入口空間に連通する。

排出管３６はステータ４の出口３４にねじ込まれ防音器
と連通ずる。この防音器は外管５８が周りを延びる内管
５６から成る。内管５６は杓５ｍｍ長の不連続部６０が
内部に形成され、一次分離空間６２と連通ずる。

一次分離空間６２は充分に囲い込まれ、三方を二次分離
ハウジング１４により、又、残りの一方を環状の、半径
方向に延びる隔壁板６４により画定される。隔壁板６４
は内端が二次分離ハウジング１４かられずかに離間して
いる。隔壁板６４は排出管３６から４０’以上変位（オ
フセット）した地点に１つ又は複数の小開口を有する。

二次分離ハウジング１４は単一のボルト６８により定位
置に固定された単一の円筒形の集結素子即ちフィルタ６
６を含む。フィルタ６６は、本例では、極細ホウケイ酸
塩ガラス繊維から成る。フィルタ６６内の空間は開端管
７０により隔壁板６４右側（第１図）の外ケーシング２
とステータ４との間の空間に連通している。

二次分離ハウジング１４の下部は、操業時にフィルタ６
６により集結された油が集まる油収集空間を画定する。

油収集空間と、二次分離ハウジング１４と端板１２とに
より画定された入口空間との間に延びる通路７２が設け
られ、この通路７２は逆止弁７４により制御される。逆
止弁７４は、圧縮芸の通常運転中、入口空間から油収集
空間をシールする。が、二次分離空間４６内の圧力が所
定値（例えば７バール）を越えた場合に瀬次開くよう構
成されている。逆止弁７４は、わずか０１１ｍｍ’程の
面積の１つ又は複数の溝又はスロットを弁座に有する単
一の、ばね内蔵の玉弁である。

外ケーシング２の下部は、通路７８を介し油冷ｆＪ］器
２６と連通する油溜め７６を画定する。通路７８は単一
の感熱弁８０を含み、この感熱弁８０は油溜め６４中の
油の温度が７０’Ｃを越えた時のみ弁８０を開いて油が
流れるよう（Ｒ成された感熱素子を備えている。更に２
つの通路（その１つが７７として第１図に示されている
）が油溜め７６と、ロータ端面と各々ロータ短軸及び駆
動軸との間の２つの角部との間に延びて、操業時に端板
内面とロータ軸受に油を供給する。

操業時に、駆動軸が回転し、各圧縮苗は入口通路２８を
通じて空気を吸引しながら容積か順次増大し、続いて減
少し、減少の終了時に圧ｆｉ至中の圧縮空気がステータ
出口３４から排出される。

空気は入口カウル３８とりブ４０とにより画定される隙
間を介し、そして次にフィルタ６６、そして最後に二次
分離ハウジング１４のスロットを介し入口空間へと吸引
される。通常運転中、油は外ケーシング２内の高圧によ
り、通路７７を経て［１−タ軸受と端面に、又、通路７
９を経て油射出ノズル１１に供給される。油射出ノズル
１１への油通路は、ファン羽根２４により圧縮別外部か
ら吸引される空気で継続的に冷却される油冷却器２６内
を通る。

油滴を同伴した圧縮空気は消音器を通過し、消音器の内
管５６の不連続部６０と外管５８とによりステータ４か
らの排気は効率よく消音される。

圧縮空気は次いで一次分離器空間６２に流れ込み、その
壁に衝突する。圧縮空気は隔壁板６４と二次分離ハウジ
ング１４との間の間隙若しくは隔壁板６４のオフセット
した孔を介し曲がりくねった通路を辿らされ且つ二次分
離空間６２の壁と衝突するため、同伴の油滴の大部分が
集結して二次分離ハウジング１４の周りから滴り落ち油
溜め７６に入る。隔壁板６４の周りを通過した圧縮空気
は管７０に入りフィルタららの内部に流入し、フィルタ
６６は同伴油滴の残余を除去し、その油が滴り落ちて油
収集空間４６に集まる。はぼ脱油された圧縮空気は次い
で閉止板４４の圧縮出口（図示せず）を通じて流出する
。

通常運転時には、逆止弁７４は閉じたままになっている
が、その弁座内の溝により油収集空間４６と入口空間と
の間に絶えず小さな洩れかある。

洩れ同は油がフィルタ６６により集められる率とほぼ等
しくなるよう設定されるので、収集空間４６に集まる油
は圧縮別入口に戻され通常の仕方で圧縮機内を通過する
。もし圧縮空気の需要か圧縮される率以下に落らた場合
、二次分離空間４６中の圧力は通常運転値よりも大きく
なる。圧力の上昇に応えて、逆止弁７４は幾分間いて不
要な圧縮空気を入口空間に戻す。逆止弁７４がこのよう
に開くことにより、油収集空間４６内に岳槓されていた
余剰の油は勿論直ちに戻される。

圧Ｎ機が冷めた状態から始動した場合、油溜め７６中の
油の温度は所定温度より低いので、感温弁８０は閉じる
。即ち、始動時には油は射出ノズル１１から射出されな
い。しかし、油は通路７７により端板と軸受に供給され
、この少量の油とステータ中に残留している油とで潤滑
及びシールの目的は充分達せられる。油がステータに射
出されないため、同伴油と圧縮空気は従来の場合よりも
急速に加熱される。圧縮空気と幾分小の減少した同伴油
は通常の空気通路に沿って流れ、上記の如く一次分！１
１ｉ空間６２で分離された油はセパレータ鋳物即ち二次
分離ハウジング１４の外面上を滴り落ちる。この油は空
気よりはるかに高い熱容量を持つので二次分離ハウジン
グ１４は急速に加熱される。この油は油溜め７６に達す
る時までに熱エネルギーの大半を放出する。従って、油
溜め７６中の油は始動時にはほとんど加熱されない。ロ
ータ６とステータ４が通常運転温度付近の温度に達した
ならば、二次分離ハウジング１４は外面上を流れる熱い
油によって通常運転温度付近の温度に急速に達する。こ
の時、初めて油溜め７６の油が充分加熱され始める。こ
れは、即ち、圧縮機内の空気通路が最大限速く通常運転
温度に到達し、圧縮機内で凝縮が形成され易い期間を最
少限にすることを意味する。

油溜め７６中の油が約７０°Ｃに達すると感温弁８０が
開いて、通常の仕方で油か射出ノズル１１を経てステー
タ４に射出される。

［発明の効果］ 以上から明らかなように本発明の回転空気圧縮機によれ
ば、圧縮機内を急速に通常運転温度に昇温できて、凝縮
の発生を妨げることができるという優れた効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転空気圧縮機の縦断面図、第２図は
第１図のＡ−Ａ方向矢視図である。 図中、２は外ケーシング、４はステータ、６はロータ、
１０．１２は端板、１１は油躬出ノズル、１４はセパレ
ータ鋳物即ち二次分離ハウジング、１６、１８は軸受、
２６は油冷却器、３６は排出菅、５６は内管、６２は一
次分離空間、６４は隔壁板、６６は集結素子即ちフィル
タ、７０は開端管、７６は油溜め、７７、７８．７９は
通路、８０は感熱弁を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ロータを含むステータと、ステータ内部に油を射出
   する１つ又は複数の油射出素子と、第１の油通路により
   油射出素子に連結される油溜めと、第１の油通路内に配
   した油冷却器とを含むオイルシール型回転空気圧縮機に
   おいて、第１の油通路内に、油温度が所定値に達した時
   のみ開くよう構成された感熱弁を設け、油温が前記所定
   値に達するまで油が油射出素子を通じて射出されること
   がないようにしたことを特徴とする回転空気圧縮機。 ２）偏芯ロータ摺動ベーン型の圧縮機であつて、ステー
   タの両端が各々端板で閉じられ、各端板には各々中ぐり
   孔が形成されてロータを支持する各軸受を収容し、第２
   の油通路が油溜めから軸受の一方又は両方と、端板の一
   方又は両方との、いずれか一方又は両方に延び、前記第
   ２の油通路は圧縮機始動時に直らに油を流すよう構成さ
   れた特許請求の範囲第１）項に記載の回転空気圧縮機。 ３）ステータを収容する外ケーシングが、油射出素子に
   連結された油溜めを画定し、又、圧縮空気から同伴油の
   ほぼ全てを除去する一次及び二次油分離素子を含み、一
   次分離素子は１つ又は複数の面を含んでステータを出た
   圧縮空気が抑制されて前記面に衝突して油滴の一部か集
   結させられて油溜めへと滴り落ら、第２の分離素子が１
   つ又は複数の集結素子を含んで圧縮空気か抑制されて前
   記集結素子を通り同伴油滴の残余のほとんどが集結され
   、前記集結素子は二次分離ハウジング内に収容され、該
   二次分離ハウジングは一次分離素子の少なくとも一部の
   下に配して一次分離素子により集結された油の少なくと
   も一部か二次分離ハウジングの外面上を滴り落ちるよう
   構成した特許請求の範囲第１）項又は第２）項に記載の
   回転空気圧縮機。 ４）一次分離素子が、二次分離ハウジングの周りに延び
   る環状の一次分離空間を含む特許請求の範囲第３）項に
   記載の回転空気圧縮機。 ５）一次分離空間が、二次分離ハウジングの周りに二次
   分離ハウジングと連結せずに延びる環状の隔壁板により
   部分的に画定される特許請求の範囲第４）項に記載の回
   転空気圧縮機。 ６）ステータからの圧縮空気を一次分離空間に送るよう
   排出管を配し、圧縮空気を二次分離素子に送るよう追加
   の管を配し、該管の、一次分離空間から離れた方の環状
   隔壁板側に開放端を設けた特許請求の範囲第５）項に記
   載の回転空気圧縮機。 ７）環状の隔壁板が、排出管から周方向にオフセットし
   た１つ又は複数の開口を有する特許請求の範囲第６）項
   に記載の回転空気圧縮機。