KR101361390B1

KR101361390B1 - 물분사식 스크류 압축기

Info

Publication number: KR101361390B1
Application number: KR1020120012203A
Authority: KR
Inventors: 도오루 노구찌
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2014-02-10
Also published as: US20120201710A1; CN102635553A; CN102635553B; US8747091B2; JP2012163068A; TWI518246B; JP5798331B2; TW201250125A; KR20120090851A

Abstract

흡입류로부터 흡입된 기체를 로터실내에 공급하고, 상기 로터실에 공급된 물과 함께 압축해서 압축 유체로서 토출 유로에 토출하는 물분사식 스크류 압축기에 있어서, 상기 토출 유로에 설치되고, 상기 압축 유체로부터 물과 기체를 분리하는 수분리기와, 상기 수분리기와 압축기 본체를 접속하고, 상기 수분리기(7)에서 분리된 물을 로터실에 공급하기 위한 수류로와, 오일 펌프, 오일 필터 및 오일 저류용 하우징이 개재 장착되어, 윤활이 필요한 부위에 오일을 공급하기 위한 오일 순환 유로가 구비되고, 상기 수류로의 일부가, 상기 오일 저류용 하우징내 하방에 형성되는 오일 저류부를 통과하도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 오일 쿨러 등의 오일의 냉각 수단을 없애서 구성을 간단화하면서, 유온의 상승을 억제할 수 있다.

Description

물분사식 스크류 압축기{WATER INJECTION TYPE SCREW COMPRESSOR}

본 발명은 서로 맞물리는 암수 한쌍의 스크류 로터를 갖는 스크류 압축기에 있어서, 냉각액으로서 오일 대신에 물을 사용하는 물분사식 스크류 압축기에 관한 것이다.

종래에, 공기 등의 기체를 압축해서 압축 기체로서 이용하기 위한 압축기에는, 소위 유냉식 압축기(유냉식 스크류 압축기)가 많이 채용되고 있다. 유냉식 압축기에서는, 압축시에 발생하는 열에 의한 압축 공기 등의 온도 상승을 방지하거나, 압축 공기를 생성하고 있는 영역인 압축 작용 공간중에 있어서의 스크류 로터, 로터 케이싱 등의 기계 요소끼리의 간극을 밀봉하거나 할 필요가 있기 때문에, 압축 도중의 압축 작용 공간내나, 증속 기어나 구름 베어링에 오일이 주입되고 있다.

유냉식 압축기에는, 통상 토출측 유로에 오일 분리기 등의 유분 분리 장치가 부설되어 있다. 즉, 유냉식 압축기에서는, 유분을 포함한 압축 기체가 토출되지만, 상기의 오일 분리기 등의 유분 분리 장치에 의해 유분이 제거되어, 압축 기체의 공급처에는 유분을 포함하지 않는 압축 기체가 공급되도록 구성되어 있다.

그러나, 실제로는 유분을 완전하게 제거하는데는 상당한 곤란함이 수반된다. 따라서, 유분을 포함하지 않는 청정한 압축 공기의 공급을 필요로 하는 식품 공장, 약품 공장, 정밀 기기 공장 등에서는 유냉식 압축기를 사용할 수 없다. 그 때문에, 오일 대신에 물을 사용하는 물분사식 압축기(물윤활식 압축기)가 제안되어, 사용되고 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2007-162484호 공보 참조).

물분사식 압축기에서 생성되는 압축 기체는 유분을 포함하지 않기 때문에, 청정한 압축 공기를 필요로 하는 공장에서도 사용이 가능하다. 그러나, 물분사식 압축기가 소위 스크류 압축기이며, 그 물분사식 스크류 압축기의 압축 공간에 수용하는 암수의 스크류 로터가 금속제인 경우, 압축 공간에 물이 공급되고 있어도, 물의 점도는 오일의 그것에 비해서 낮기 때문에, 암수의 스크류 로터끼리를 직접 맞물리게 할 수 없다.

그 때문에, 통상의 물분사식 스크류 압축기에서는, 암수의 스크류 로터의 단부에 동기 기어를 설치하고, 암수의 스크류 로터끼리의 사이에서 간극을 유지하면서, 그 동기 기어에 의해 스크류 로터를 회전하도록 구성되어 있다. 그 동기 기어나 증속 기어, 스크류 로터를 지지하는 베어링(구름 베어링 등)을 물로 윤활할 수는 없으므로, 그것들을 오일로 윤활할 필요가 있다. 이들 동기 기어 등의 구성품을 오일로 윤활하는 방식으로서는, 동기 기어 등의 구성 부품을 수용하는 하우징내에 오일을 저류하고, 그 구성 부품의 적어도 일부를 오일에 침지시키는 오일욕 방식이나, 그 구성 부품을 통해서 오일을 강제적으로 순환시키는 강제 순환 방식이 있다.

또한, 물윤활식 스크류 압축기에 있어서, 오일의 윤활을 줄이도록(필요로 하지 않도록) 구성하기 위해서는, 점도가 낮은 물이 존재하는 환경하에서도 스크류 로터끼리를 직접 맞물리게 하는 것이 가능한 수지제의 스크류 로터를 채용하고, 또한 스크류 로터를 지지하는 베어링에 물윤활 미끄럼 베어링을 채용하는 것 등이 필요하게 된다.

그러나, 물윤활식 스크류 압축기에 있어서, 다음과 같은 문제점이 있다. 예를 들어, 동기 기어 등의 구성품에 대한 오일의 윤활을 필요로 하는 타입에 있어서는, 상술한 오일욕 방식으로는 동기 기어 등의 회전수가 올라가면 교반 로스가 증대하기 때문에, 유온이 상승하고, 윤활 불량이나 윤활유 수명 저하가 야기된다. 또한, 오일의 교체가 없기 때문에, 이물질이 발생해도, 용이하게 제거할 수 없다.

한편, 상술한 강제 순환 방식에서는, 오일을 오일 순환 펌프 등에 의해 강제적으로 순환시키므로, 오일욕 방식과 같은 교반 로스가 적다. 또한, 오일이 순환하는 배관 도중에 오일 필터를 설치할 수 있으므로, 항상 깨끗한 오일이 동기 기어 등에 공급되고, 오일욕 방식에 비해 신뢰성이 높다. 단, 유온의 상승을 억제하기 위해서는, 오일 쿨러 등의 냉각 수단을 오일의 순환 유로에 개재 장착할 필요가 있어, 설비의 소형화, 비용의 저감이라는 관점으로부터, 개선의 여지가 있다.

또한, 오일의 윤활을 줄이도록(필요로 하지 않도록) 구성한 타입에서도, 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 수지제 스크류 로터는 금속제 스크류 로터에 비해 선팽창 계수가 높아, 경년과 함께 물을 흡수해 팽창할 우려가 있다. 그로 인해, 미리 암수의 스크류 로터간의 간극을 비교적 크게 해야만 되어, 압축의 효율이 떨어진다. 또한, 물윤활 미끄럼 베어링의 경우에는, 일반적으로 구름 베어링보다도 간극이 크고, 베어링으로서의 성능이 떨어지고, 내마모성에도 우려가 있다. 금속제 스크류 로터와 구름 베어링의 조합보다도, 수지성 스크류 로터와 물윤활 미끄럼 베어링의 조합쪽이 일반적으로 고가여서, 여기에서도 비용의 저감이라고 하는 관점으로부터, 개선의 여지가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 물윤활식 스크류 압축기 중에서도, 특히 강제 윤활 방식에서의 각 구성품의 오일의 윤활을 필요로 하는 형식의 물윤활식 스크류 압축기에 있어서, 오일 쿨러 등의 오일의 냉각 수단을 없애서 구성을 간단화하면서, 유온의 상승을 억제할 수 있는 물윤활식 스크류 압축기를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 흡입한 기체를 물과 함께 압축해서 토출하는 물분사식 스크류 압축기이며, 내부에 로터실이 형성된 케이싱과; 상기 로터실에 회전 가능하게 수용되고, 회전하여 상기 로터실내에 공급된 기체를 압축하는 암수 한쌍의 스크류 로터와; 상기 스크류 로터를 회전 구동하는 구동 모터와; 상기 로터실에서 압축한 기체를 통과시키는 토출 유로와; 상기 토출 유로에 설치되고, 상기 압축 유체로부터 물과 기체를 분리하는 수분리기와; 상기 수분리기와 상기 압축기 본체를 접속하고, 상기 수분리기에서 분리된 물을 상기 로터실에 공급하기 위한 수류로와; 오일 펌프, 오일 필터 및 오일 저류용 하우징이 개재 장착되어, 윤활에 필요한 부위에 오일을 공급하기 위한 오일 순환 유로로 이루어지고, 여기서 상기 수류로의 일부가, 상기 오일 저류용 하우징내 하방에 형성되는 오일 저류부를 통과한다.

상기 구성의 물분사식 스크류 압축기에 따르면, 상기 수류로의 일부가, 상기 오일 저류용 하우징내 하방에 형성되는 오일 저류부를 통과하고 있으므로, 종래 필요했던 오일의 냉각 수단이 필요 없게 된다. 즉, 오일 쿨러 등의 오일의 냉각 수단을 없애서 구성을 간략화하면서, 유온의 상승을 억제할 수 있는 물윤활식 스크류 압축기가 가능해진다.

상기 구성의 본 발명의 물분사식 스크류 압축기에 있어서, 암수의 상기 스크류 로터의 단부에, 서로 맞물리는 동기 기어가 구비되고, 이 동기 기어가, 상기 케이싱에 연결된 동기 기어 케이싱내 상방에 수용되는 동시에, 상기 오일 저류용 하우징이 상기 동기 기어 케이싱인 것으로 해도 된다. 이와 같은 구성에 따르면, 분리 독립한 오일 탱크가 필요 없게 되어, 구성의 간단화를 한층 도모할 수 있다.

상기 구성의 본 발명의 물분사식 스크류 압축기에 있어서, 상기 스크류 로터의 암수 어느 한쪽의 스크류 로터 단부와, 상기 구동 모터의 모터 축의 단부에, 서로 맞물리는 대소 기어로 이루어지는 증속기가 구비되고, 이 증속기가, 상기 케이싱에 연결된 증속기 케이싱내 상방에 수용되는 동시에, 상기 오일 저류용 하우징이 상기 증속기 케이싱인 것으로 해도 된다. 이와 같은 구성에 의해서도, 분리 독립한 오일 탱크가 필요 없게 되어, 구성의 간단화를 한층 도모할 수 있다.

상기 구성의 본 발명의 물분사식 스크류 압축기에 있어서, 상기 오일 저류부에 있어서의 오일의 흐름 방향과, 상기 오일 저류부를 통과하는 상기 수류로의 일부에 있어서의 물의 흐름 방향이 대략 대향 방향을 이루도록 해도 좋다. 이와 같은 구성에 따르면, 상기 오일 저류부의 오일과 상기 수류로내를 흐르는 물이 양호하게 열교환해서 냉각 효율이 좋다.

상기 구성의 본 발명의 물분사식 스크류 압축기에 있어서, 상기 오일 저류용 하우징의 내부에 있어서, 상기 동기 기어와 오일 저류부의 사이에, 대략 수평으로 배치된 구획 판형상 부재가 구비되고, 상기 구획 판형상 부재의 일단부측과 상기 오일 저류용 하우징의 내벽면 사이에 개구부가 형성되는 동시에, 상기 구획 판형상 부재의 타단부측의 상기 오일 저류부 하부의 하우징에 오일 유출구가 형성되고, 상기 오일 저류부를 통과하는 상기 수류로의 일부는, 이 오일 저류부에 대략 수평 배치된 관통 관로에서 형성되어 있어도 된다. 이와 같은 구성에 따르면, 상기 오일 저류부에 낙하된 배유가 오일 유출구를 향하여 흐를 때에, 상기 관통 유로내를 통과하는 냉각수와 대략 대향하면서 열교환해서 냉각 효율이 양호해진다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 물분사식 스크류 압축기의 모식적 계통도.
도 2는 본 발명의 실시형태 2에 관한 물분사식 스크류 압축기의 구성을 일부 절단하여 도시하는 평면도.
도 3은 본 발명의 실시형태 2에 관한, 도 2의 화살표 A-A를 나타내는 도면에 오일 순환 유로를 모식적으로 추기한 모식적 화살표 도면.
도 4는 본 발명의 실시형태 3에 관한 물분사식 스크류 압축기의 구성을 일부 절단하여 도시하는 평면도.
도 5는 본 발명의 실시형태 3에 관한 것으로, 도 4의 화살표 B-B를 나타내는 도면에 오일 순환 유로를 추기한 모식적 화살표 도면.
도 6은 본 발명의 실시형태 4에 관한 것으로, 도 3의 화살표 C-C에 해당하는 도면에 냉각수 및 오일의 흐름을 추기한 모식적 화살표 도면이다.

우선, 본 발명의 실시형태 1에 관한 물분사식 스크류 압축기에 대해서, 이하 첨부 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 물분사식 스크류 압축기의 모식적 계통도이다.

본 발명의 실시형태 1에 관한 물분사식 스크류 압축기(1)는 내부에 로터실(도시하지 않음)이 형성된 케이싱(2)을 갖는다. 그리고, 그 로터실에는, 후술하는 구동측(수형) 스크류 로터와 종동측(암형) 스크류 로터가, 서로 맞물려서 회전 가능하게 수용되어 있다. 즉, 내부에 로터실이 형성된 케이싱(2)과, 상기 로터실에 회전 가능하게 수용된 암수의 스크류 로터에 의해, 압축기 본체가 구성되어 있다.

그리고, 로터실의 한쪽에는 흡입 유로(3)가 접속되고, 이 흡입 유로(3)를 통해서 압축하는 기체가 흡입되는 한편, 로터실의 다른쪽에는 토출 유로(4)가 접속되고, 이 토출 유로(4)를 통해서 압축된 압축 기체가 토출된다. 또한, 흡입 유로(3)에는, 흡입 필터(5)가 개재 장착되어 있다. 한편, 케이싱(2)은, 그 내부에 상술한 로터실이 형성되는 본체 케이싱(2a)과, 그 본체 케이싱(2a)의 흡입 유로(3)측에 위치하는 증속기 케이싱(2b)과, 본체 케이싱(2a)의 토출 유로(4)측에 위치하는 동기 기어 케이싱(2c)으로 크게 구별된다. 그리고, 동기 기어 케이싱(2c)의, 본체 케이싱(2a)과 연결되는 단부면과는 반대측의 단부면에는, 모터 케이싱(6)이 연결되어 있다.

증속기 케이싱(2b)의 내부에는, 구동측(수형) 스크류 로터의 로터축(도시하지 않음)이 연신되어 있다. 그 증속기 케이싱(2b)의 내부로 연신된 구동측(수형) 스크류 로터의 로터축에는, 후술하는 증속 기어중 소기어가 설치되어 있다. 그리고, 증속 기어중 대기어가, 상기 소기어에 맞물려서 회전 가능하게 수용되어 있다. 증속 기어중 대기어는, 모터 케이싱(6)의 내부에 수용되어 있는 모터 로터의 모터 로터축(도시하지 않음)의 단부에 접속되어 있다.

한편, 동기 기어 케이싱(2c)의 내부에는, 구동측(수형) 스크류 로터의 로터축(도시하지 않음)과 종동측(암형) 스크류 로터의 로터축(도시하지 않음)이 함께 연신되어 있다. 그리고, 각각의 로터축의 단부에는 상기 동기 기어가 설치되어 있다.

그리고, 모터 로터의 모터 로터축의 회전이, 증속기 케이싱(2b) 내에 수용된 증속기(증속 기어)를 통해서, 구동측(수형) 스크류 로터의 로터축에 전달된다. 그리고, 구동측(수형) 스크류 로터의 로터축의 회전이, 동기 기어 케이싱(2c)에 수용된 동기 기어를 통해서, 종동측(암형) 스크류 로터의 로터축에 전달된다. 구동측(수형) 스크류 로터 및 종동측(암형) 스크류 로터가, 서로 맞물린 상태에서, 미소한 간극을 유지한 채(즉, 직접적으로는 스크류 로터끼리가 접촉하는 일이 없이) 회전한다.

즉, 그 암수의 스크류 로터의 회전에 의해, 이 물분사식 스크류 압축기(1)는, 흡입 유로(3)로부터 흡입된 기체를 로터실내에서 압축하고, 그 로터실에 공급된 물과 함께 압축 유체로서 토출 유로(4)에 토출한다. 또한, 암수의 스크류 로터는 각각 그 로터축에서, 구름 베어링을 주체로 하는 복수의 베어링에 의해 지지되어 있다. 또한, 로터실에 물을 공급하기 위한 구성에 대해서는 후술한다.

토출 유로(4)에는, 그 토출 유로(4)를 통해서 토출되는 압축 유체로부터, 압축 기체와 물을 분리하고, 물을 회수하기 위한 물회수기(수분리기)(7)가 개재 장착되어 있다. 이 물회수기(7)의 하방으로부터는 흡입 유로(3)에 연통된 수류로(8), 또는 로터실의 압축 도중의 압축 작용 공간에 연통된(점선으로 도시함) 수류로(8a)가 신장되어 있다. 이들 수류로(8)에는, 통과하는 물을 냉각하기 위한 물 쿨러(9), 오일 저류용 하우징인 오일 탱크(10)가 개재 설치되어 있다. 또한, 수류로(9)의 오일 탱크(10)를 통과하는 유로 부분은, 그 오일 탱크(10)의 내부 하방에 형성된 오일 저류부(10a)를 관통하여, 관통 관로(8b)가 구성되어 있다.

그리고, 이 물분사식 스크류 압축기(1)는, 윤활이 필요한 부위에 오일을 공급하기 위한 오일 순환 유로(11)를 구비하고 있다. 이 오일 순환 유로(11)에는, 상술한 오일 탱크(10), 오일을 송출하기 위한 오일 펌프(12) 및 통과하는 오일로부터 불순물을 포착해서 청정화하기 위한 오일 필터(13)가 개재 장착되어 있다. 오일 탱크(10)의 내부 하방에는 상술한 오일 저류부(10a)가 형성된다. 오일은, 오일 탱크(10)의 내부 하방의 오일 저류부(10a)로부터, 오일 펌프(12) 및 오일 필터(13)를 통해서 오일 순환 유로(11)를 통하여, 윤활이 필요한 부위, 구체적으로는 암수의 스크류 로터를 지지하는 베어링, 동기 기어 및 증속기 등에 공급된다. 그리고, 오일은 윤활이 필요한 부위를 통과한 후, 다시 오일 순환 유로(11)를 통하여, 오일 탱크(10)에 복귀되고, 반복해서 오일 순환 유로(11)를 순환한다.

토출 유로(4)로 토출된 압축 유체, 나아가서는 물회수기(7)에서 분리된 물은 상당한 고온으로 되어 있다. 따라서, 물회수기(7)에서 분리된 물을 다시 로터실에 공급하기 전에는 그 물을 냉각할 필요가 있고, 그 때문에 상술한 물 쿨러(9)가 설치되어 있다. 그러나, 본 발명의 실시형태 1에 관한 물분사식 스크류 압축기(1)에서는, 그 물 쿨러(9)에서 냉각된 물의 수류로(8)의 일부가, 로터실에 접속되기 전에 오일 탱크(10)의 오일 저류부(10a)를 관통하도록 구성되어 있다. 따라서, 종래에 필요했던 오일 쿨러 등의 오일의 냉각 수단이 필요 없게 된다. 즉, 오일 쿨러 등의 오일의 냉각 수단을 없애서 구성을 간단화하면서, 유온의 상승을 억제할 수 있는 물윤활식 스크류 압축기(1)가 실현되어 있다.

다음에, 본 발명의 실시형태 2에 관한 물분사식 스크류 압축기를 이하 첨부 도 2 및 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시형태 2에 관한 물분사식 스크류 압축기의 구성을 일부 절단하여 도시하는 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시형태 2에 관한 것으로, 도 2의 화살표 A-A를 도시하는 도면에 오일 순환 유로를 모식적으로 추가한 모식적 화살표 도면이다.

본 발명의 실시형태 2에 관한 물분사식 스크류 압축기(1a)는, 상술한 본 발명의 실시형태 1에 관한 물분사식 스크류 압축기(1)와 많은 구성이 공통된다. 단, 본 발명의 실시형태 1에 관한 물분사식 스크류 압축기(1)에서는, 동기 기어 케이싱(2c)과는 분리 독립한 오일 탱크(10)가 설치되어 있었던 바, 본 발명의 실시형태 2에 관한 물분사식 스크류 압축기(1a)에서는 오일 탱크(10)가 없고, 동기 기어 케이싱(2c)이 오일 저류용 하우징과 겸용되어 있다.

그리고, 동기 기어 케이싱(2c)의 내부 하방에 오일 저류부(10a)가 형성되고, 그 오일 저류부(10a)에, 수류로(8)의 일부가 통과하는 관통 관로(8b)가 형성되어 있다. 또한, 도 1에서는 각종 구성의 도시가 생략되어 있지만, 도 2 및 도 3에서는 그들의 상세가 도시되어 있다. 도 1에 도시한 본 발명의 실시형태 1에 관한 물분사식 스크류 압축기(1)의 설명과 중복하는 곳도 많지만, 본 발명의 실시형태 2에 관한 물분사식 스크류 압축기(1a)의 구성을 이하 첨부 도 2 및 도 3을 참조하면서 설명한다.

본 발명의 실시형태 2에 관한 물분사식 스크류 압축기(1a)는, 내부에 로터실(18)이 형성된 케이싱(2)을 갖는다. 그리고, 그 로터실(18)에는, 구동측(수형) 스크류 로터(14)와 종동측(암형) 스크류 로터(15)가 회전 가능하게 수용되어 있다. 즉, 내부에 로터실(18)이 형성된 케이싱(2)과, 로터실(18)에 회전 가능하게 수용된 암수의 스크류 로터(14, 15)에 의해 압축기 본체가 구성되어 있다.

그리고, 로터실(18)의 한쪽, 즉 흡입구(3a)에 접속된 흡입 유로(3)와, 로터실(18)의 다른쪽, 즉 토출구(4a)에 접속된 토출 유로(4)가 설치되어 있다. 또한, 흡입 유로(3)에는, 흡입 필터(5)가 개재 장착되어 있다. 케이싱(2)은, 그 내부에 상술한 로터실(18)이 형성되는 본체 케이싱(2a)과, 그 본체 케이싱(2a)의 흡입 유로(3)측에 위치하는 증속기 케이싱(2b)과, 본체 케이싱(2a)의 토출 유로(4)측에 위치하는 동기 기어 케이싱(2c)으로 크게 구별된다. 본체 케이싱(2a)과 접속하는 일단부면과는 반대측의 증속기 케이싱(2b)의 타단부면에는, 모터 케이싱(6)이 접속되어 있다. 또한, 본체 케이싱(2a)은 로터실(18), 흡입구(3a) 등을 포함하는 로터 케이싱(2a-1)과, 토출구(4a) 등을 포함하는 토출 케이싱(2a-2)으로 구성되어 있다.

증속기 케이싱(2b)의 내부에는, 구동측(수형) 스크류 로터(14)의 로터축(14a)이 연장되어 있다. 그 증속기 케이싱(2b)의 내부로 연장되는 구동측(수형) 스크류 로터(14)의 로터축(14a)의 단부에는, 증속 기어(16)중 소기어(16a)가 장착되어 있다. 그리고, 증속 기어(16)중의 대기어(16b)가, 상기 소기어(16a)에 서로 맞물리는 동시에, 모터 케이싱(6)의 내부에 수용되어 있는 모터 로터의 모터 로터축(6a)의 단부에 장착되어 구성되어 있다.

한편, 동기 기어 케이싱(2c)의 내부에는, 구동측(수형) 스크류 로터(14)의 로터축(14b)과, 종동측(암형) 스크류 로터(15)의 로터축(15b)이 함께 연장되어 있다. 각각의 로터축(14b, 15b)의 단부에는, 동기 기어(17)가 장착되어 있다. 그리고, 모터 로터의 모터 로터축(6a)의 회전이, 증속 케이싱(2b) 내에 수용된 증속기(16)[증속 기어(16a, 16b)]를 통해서, 구동측(수형) 스크류 로터(14)의 로터축(14a)에 전달되고, 이 로터축(14a)[즉 로터축(14b)]의 회전이, 동기 기어 케이싱(2c)에 수용된 동기 기어(17)를 통해서, 종동측(암형) 스크류 로터(15)의 로터축(15b)에 전달된다.

그리고, 구동측(수형) 스크류 로터(14), 종동측(암형) 스크류 로터(15)가, 서로 맞물린 상태에서, 미소한 간극을 유지한 채[즉, 직접적으로는 스크류 로터(14, 15)끼리가 접촉하는 일이 없이] 회전한다. 이들 암수의 스크류 로터(14, 15)의 회전에 의해, 이 물분사식 스크류 압축기(1a)는, 흡입 유로(3)로부터 흡입된 기체를 로터실(18) 내에서 압축하고, 그 로터실(18)로 공급된 물과 함께 압축 유체로서 토출 유로(4)에 토출한다. 또한, 암수의 스크류 로터(14, 15)는 각각 그 로터축(14a, 14b, 15a 및 15b)에서, 구름 베어링을 주체로 하는 복수의 베어링(19, 20, 21 및 22)에 의해 지지되어 있다. 또한, 로터실(18)에 물을 공급하기 위한 구성에 대해서는 후술한다.

토출 유로(4)에는, 그 토출 유로(4)를 통해서 토출되는 압축 유체로부터, 압축 기체와 물을 분리하고, 물을 회수하기 위한 물회수기(7)가 개재 설치되어 있다. 그 물회수기(7)의 하방으로부터는 로터실(18)의 압축 도중의 압축 작용 공간(18a)에 연통하는 수류로(8)가 배치되어 있다. 이 수류로(8)에는, 통과하는 물을 냉각하기 위한 물 쿨러(9), 상술한 동기 기어 케이싱(2c)이 개재 설치되어 있다. 또한, 수류로(8)의, 오일 저류용 하우징인 동기 기어 케이싱(2c)을 통과하는 부분은, 그 동기 기어 케이싱(2c)의 내부 하방에 형성되는 오일 저류부(10a)를 관통하는 관통 관로(8b)로서 구성되어 있다.

동기 기어 케이싱(2c)의 내부 하방에 형성되는 오일 저류부(10a)의 오일면은, 동기 기어 케이싱(2c)의 내부 상방에 수용되는 동기 기어(17)의 하단부보다도 하방에 위치된다. 즉, 오일 저류부(10a)의 오일면은, 동기 기어(17)나 베어링(20, 22)이 오일 저류부(10a)에 잠기지 않는 정도로 충분히 낮은 위치로 유지된다. 그리고, 동기 기어 케이싱(2c)의 내부 하방에 형성되는 오일 저류부(10a)를 통과하는 관통 관로(8b)는 동기 기어 케이싱(2c)에 규격품의 동관을 삽입하고, 그 동관의 양단부를 서모커플(thermocouple)식의 조인트로 고정해서, 오일이 동기 기어 케이싱(2c) 외부로 유출하지 않도록 시일해서 구성되어 있다.

그리고, 이 물분사식 스크류 압축기(1a)는 윤활이 필요한 부위에 오일을 공급하기 위한 오일 순환 유로(11)를 구비하고 있다. 오일 순환 유로(11)는 상술한 동기 기어 케이싱(2c), 그리고 통과하는 오일로부터 불순물을 포착하고, 오일을 송출하기 위한 오일 펌프(12)와, 청정화하기 위한 오일 필터(13)가 개재 설치되어 있다.

오일은, 동기 기어 케이싱(2c)의 내부 하방의 오일 저류부(10a)로부터, 오일 필터(13), 오일 펌프(12)를 통해서, 오일 순환 유로(11)를 통하여, 윤활이 필요한 부위, 구체적으로는 암수의 스크류 로터를 지지하는 베어링(19, 20, 21, 22), 동기 기어(17) 및 증속기(16) 등에 공급된다. 그리고, 오일은 윤활이 필요한 부위를 통과한 후, 동기 기어 케이싱(2c)의 내부 하방의 오일 저류부(10a)에 집약된다. 그리고, 증속기 케이싱(2b)측에 위치하는 베어링(19, 21)에는, 그 오일 저류부(10a)로부터 배출된 오일이 다시 오일 순환 유로(11)를 통해서 순환한다.

토출 유로(4)에 토출된 압축 유체, 나아가서는 물회수기(7)에서 분리된 물은 상당한 고온으로 되어 있다. 따라서, 물회수기(7)에서 분리된 물을 다시 로터실(18)에 공급하기 전에는 그 물을 냉각할 필요가 있고, 그 때문에 상술한 물 쿨러(9)가 설치되어 있다. 그러나, 이 물분사식 스크류 압축기(1a)에서는, 그 물 쿨러(9)에서 냉각된 물을 로터실(18)에 공급하기 전에, 동기 기어(17)를 수용하는 하우징이며, 또한 오일 저류용 하우징이기도 하는 동기 기어 케이싱(2c)의 오일 저류부(10a) 내에, 수류로(8)의 일부가 대략 수평 배치되어서 통과하는 관통 관로(8b)가 설치되어 있다.

따라서, 종래에 별도로 필요했던 오일의 냉각 수단이 필요 없게 된다. 즉, 오일 쿨러 등의 오일의 냉각 수단을 없애서 구성을 간략화하면서, 유온의 상승을 억제할 수 있는 물윤활식 스크류 압축기(1a)가 실현된다. 여기서, 대략 수평 배치라 함은, 관통 관로(8b)의 오일 저류부(10a) 내로의 입구와 출구가 거의 수평 위치에 배치된 상태를 말하고, 도중의 배관 경로는 반드시 직선 형상일 필요는 없고, 예를 들어 도 1에 도시하는 바와 같이, 사행되어 있어도 상관없다.

또한, 실시형태 1에 관한 물분사식 스크류 압축기(1)에서는, 동기 기어 케이싱(2c)과는 분리 독립한 오일 탱크(10)가 설치되어 있었던 바, 실시형태 2에 관한 물분사식 스크류 압축기(1a)에서는 오일 탱크(10)가 없고, 동기 기어 케이싱(2c)의 내부 하방에 오일 저류부(10a)가 형성되고, 그 오일 저류부(10a)에 관통 관로(8b)가 대략 수평으로 관통하도록 구성되어 있다. 따라서, 분리 독립된 오일 탱크가 필요 없게 되므로, 구성의 간략화를 한층 도모할 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시형태 3에 관한 물분사식 스크류 압축기를 이하 첨부 도 4 및 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시형태 3에 관한 물분사식 스크류 압축기의 구성을 일부 절단하여 도시하는 평면도이며, 도 5는 본 발명의 실시형태 3에 관한 것으로, 도 4의 화살표 B-B를 도시하는 도면에 오일 순환 유로를 추가한 모식적 화살표 도면이다.

또한, 본 발명의 실시형태 3이 상기 실시형태 2와 상이한 곳은, 상기 물 쿨러(9) 통과후의 수류로(8)의 경로에 차이가 있고, 그 밖은 완전히 동일 구성이기 때문에, 물 쿨러(9) 통과후의 수류로(8)의 구성에 대한 설명만 하는 것으로 한다.

즉, 본 발명의 실시형태 2에 관한 물분사식 스크류 압축기(1a)에 있어서는, 물 쿨러(9)에서 냉각된 수류로(8)의 물은, 로터실(18)에 공급되기 전에, 동기 기어(17)가 수용된 동기 기어 케이싱(2c)의 오일 저류부(10a)를 통과하도록 구성되어 있던 것에 비해서, 본 발명의 형태 3에 관한 물분사식 스크류 압축기(1b)에서는, 물 쿨러(9)에서 냉각된 수류로(8)의 물은, 증속기(16)를 수용하는 증속기 케이싱(2b)의 오일 저류부(10a)를 통과하도록 구성되어 있다. 따라서, 증속기 케이싱(2b)이 오일 저류용 하우징으로 되어 있으므로, 상기 실시형태 2와 마찬가지로, 분리 독립한 오일 탱크가 필요 없게 되어, 구성의 간략화를 한층 도모할 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시형태 4에 관한 물분사식 스크류 압축기를, 이하 첨부 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시형태 4에 관한, 도 3의 화살표 C-C 상당 도면에 냉각수 및 오일의 흐름을 추가한 모식적 화살표 도면이다.

또한, 본 발명의 실시형태 4가 상기 실시형태 2와 상이한 것은, 동기 기어 케이싱(2c)에 형성된 오일 저류용 하우징의 구성에 차이가 있고, 그 밖은 완전히 동일한 구성이기 때문에, 오일 저류용 하우징의 구성에 대한 설명만 하는 것으로 한다.

즉, 본 발명의 실시형태 2에 관한 물분사식 스크류 압축기(1a)에 있어서는, 오일 저류용 하우징은, 내벽면에 돌출부가 없는 동기 기어 케이싱(2c)에 형성되어 있던 것에 비해서, 본 발명의 실시형태 4에 관한 물분사식 스크류 압축기(1c)에서는, 동기 기어(17)와 오일 저류부(10a)의 사이에, 대략 수평으로 배치된 구획 판형상 부재(23)가 설치되고, 이 구획 판형상 부재(23)의 일단부측과 동기 기어 케이싱(2c)(오일 저류용 하우징)의 내벽면 사이에 개구부(23a)가 형성되어 있다. 그리고, 구획 판형상 부재(23)의 타단부측에 있어서의 오일 저류부(10a) 하부의 동기 기어 케이싱(2c)에는, 오일 유출구(11b)가 형성되는 한편, 오일 저류부(10a)를 통과하는 관통 관로(8b)는 이 오일 저류부(10a) 내에 대략 수평 배치되어 있다.

즉, 도 6중에 파선으로 나타내는 것과 같이, 오일 순환 유로(11)를 통해서 토출 케이싱(2a-2)이나 동기 기어 케이싱(2c)을 경유해서 회수된 배유 및 증속기 케이싱(2b)으로부터 오일 순환 유로(11)를 통해서 오일 회수구(11a)에 회수된 배유는, 구획 판형상 부재(23)의 일단부측에 형성된 개구부(23a)로부터 오일 저류부(10a)에 낙하한 후, 동기 기어 케이싱(2c) 하부에 있어서의 구획 판형상 부재(23)의 타단부측에 형성된 오일 유출구(11b)를 향하면서, 관통 유로(8a) 내를 통과하는 냉각수에 의해 냉각된 후, 오일 유출구(11b)로부터 오일 펌프(12)를 거쳐서 다시 필요 개소로 급유된다. 따라서, 오일 저류부(10a)에 낙하된 배유는, 오일 유출구(11b)를 향해서 흐를 때에, 관통 유로(8a) 내를 통과하는 냉각수와 거의 직교하면서 열교환하므로 냉각 효율이 양호해진다.

Claims

흡입한 기체를 물과 함께 압축하여 토출하는 물분사식 스크류 압축기이며,
내부에 로터실이 형성된 케이싱과,
상기 로터실에 회전 가능하게 수용되고, 회전하여 상기 로터실 내에 공급된 기체를 압축하는 암수 한 쌍의 스크류 로터와,
상기 스크류 로터를 회전 구동하는 구동 모터와,
상기 로터실에서 압축한 기체를 통과시키는 토출 유로와,
상기 토출 유로에 설치되어, 상기 압축 유체로부터 물과 기체를 분리하는 수분리기와,
상기 수분리기와 상기 압축기 본체를 접속하고, 상기 수분리기에서 분리된 물을 상기 로터실로 공급하기 위한 수류로와,
오일 펌프, 오일 필터 및 오일 저류용 하우징이 개재 장착되어, 윤활이 필요한 부위에 오일을 공급하기 위한 오일 순환 유로로 이루어지고,
여기서, 상기 수류로의 일부가, 상기 오일 저류용 하우징 내 하방에 형성되는 오일 저류부를 통과하며,
상기 오일 저류부에 있어서의 오일의 흐름 방향과, 상기 오일 저류부를 통과하는 상기 수류로의 일부에 있어서의 물의 흐름 방향이 대향 방향을 이루는, 물분사식 스크류 압축기.
제1항에 있어서, 암수의 상기 스크류 로터의 단부에, 서로 맞물리는 동기 기어가 구비되고,
상기 동기 기어가, 상기 케이싱에 연결된 동기 기어 케이싱내 상방에 수용되는 동시에, 상기 오일 저류용 하우징은 상기 동기 기어 케이싱인, 물분사식 스크류 압축기.
제1항에 있어서, 상기 스크류 로터의 암수 어느 한쪽의 스크류 로터 단부와, 상기 구동 모터의 모터 축의 단부에, 서로 맞물리는 대소 기어로 이루어지는 증속기가 구비되고,
상기 증속기가, 상기 케이싱에 연결된 증속기 케이싱내 상방에 수용되는 동시에, 상기 오일 저류용 하우징은 상기 증속기 케이싱인, 물분사식 스크류 압축기.
삭제
제2항에 있어서, 상기 오일 저류용 하우징의 내부에 있어서, 상기 동기 기어와 상기 오일 저류부의 사이에, 수평으로 배치된 구획 판형상 부재가 구비되고,
상기 구획 판형상 부재의 일단부측과 상기 오일 저류용 하우징의 내벽면 사이에 개구부가 형성되는 동시에,
상기 구획 판형상 부재의 타단부측의 상기 오일 저류부 하부의 하우징에 오일 유출구가 형성되고,
상기 오일 저류부를 통과하는 상기 수류로의 일부는, 상기 오일 저류부에 수평 배치된 관통 관로로 형성되는, 물분사식 스크류 압축기.