KR101876156B1 - 오일프리 스크루 압축기 - Google Patents

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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

오일프리 스크루 압축기는, 스크루부와 샤프트부를 구비하는 스크루 로터와, 샤프트부를 지지하는 베어링과, 스크루부와 베어링의 사이에 배치되고, 샤프트부에 대향하는 제1 시일부와, 샤프트부와 제1 시일부의 사이에 대하여 베어링측과 외주면을 연통시키는 제1 연통부를 구비하는 제1 축봉 장치와, 제1 축봉 장치와 베어링의 사이에 배치되고, 샤프트부에 대향하는 제2 시일부와, 샤프트부와 제2 시일부의 사이에 대하여 스크루부측과 외주면을 연통시키는 제2 연통부를 구비하는 제2 축봉 장치를 갖는다. 케이싱이, 그 샤프트 수용 공간의 내주면에서 제1 및 제2 연통부의 양쪽에 접속하고, 제1 및 제2 연통부를 대기에 연통시키는 대기 연통부를 구비한다.

Description

오일프리 스크루 압축기 {OIL-FREE SCREW COMPRESSOR}
본 발명은 오일프리 스크루 압축기에 관한 것이다.
종래부터, 서로 교합하는 수형 스크루 로터의 스크루부와 암형 스크루 로터의 스크루부의 사이에 윤활유(오일)가 공급되지 않는, 소위 오일프리 스크루 압축기가 사용되고 있다. 이러한 오일프리 스크루 압축기는, 스크루 로터의 스크루부를 수용하는 로터실 내로, 스크루 로터의 샤프트부를 지지하는 베어링에 공급된 윤활유가 침입하지 않도록 구성되어 있다. 특히, 언로드 운전(스크루 압축기 내로의 흡기가 제한된 상태에서의 운전)에 의해 로터실 내에 부압이 발생하고 있을 때, 베어링의 윤활유가 로터실 내로 침입하지 않도록 구성되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 오일프리 스크루 압축기는, 스크루 로터의 샤프트부에 외부 삽입되고, 스크루 로터의 스크루부와 베어링의 사이에 배치된 통상의 제1 및 제2 축봉 장치를 갖는다. 제1 축봉 장치는, 스크루 로터의 스크루부측에 배치되고, 내주면에 설치된 시일부와, 그 시일부에 대하여 베어링측에 설치되어 내주면측과 외주면측의 사이를 연통하는 연통부를 갖는다. 한편, 제2 축봉 장치는, 제1 축봉 장치의 베어링측에 배치되고, 내주면에 설치된 시일부와, 그 시일부에 대하여 스크루 로터의 스크루부측에 설치되어 내주면측과 외주면측의 사이를 연통하는 연통부를 갖는다. 제1 축봉 장치의 연통부는, 스크루 로터를 수용하는 케이싱에 형성된 제1 대기 연통부를 통하여 케이싱 외부의 대기에 연통되어 있다. 한편, 제2 축봉 장치의 연통부는, 케이싱에 형성된 제2 대기 연통부를 통하여 케이싱 외부의 대기에 연통되어 있다.
언로드 운전에서는, 로터실 내에 발생한 부압에 의해, 제1 축봉 장치가 갖는 연통부로부터 케이싱 외부의 대기가 유입된다. 그러나, 제1 축봉 장치가 갖는 연통부만으로는 제2 축봉 장치 내주면의 시일부에 부압이 발생하고, 로터실로 미량의 윤활유가 침입하는 경우가 있다. 시일부에 발생하는 부압을 해소하고, 윤활유 침입을 방지하기 위해, 제2 축봉 장치에 갖는 연통부로부터도 케이싱 외부의 대기가 유입된다.
일본 실용신안 공개 소61-144289호 공보
특허문헌 1에 기재된 오일프리 스크루 압축기의 케이싱은, 제1 대기 연통부와 제2 대기 연통부가 형성되어 있다는 점에서 구조가 복잡하고, 제조가 번잡하다.
또한, 제1 및 제2 대기 연통부는, 서로 간섭하지 않도록, 스크루 로터의 회전 중심선의 연장 방향에 있어서의 위치가 상이하도록 케이싱에 형성되어 있다. 그 때문에, 이들 대기 연통부와 연통되는 제1 축봉 장치의 연통부와 제2 축봉 장치의 연통부를, 스크루 로터의 회전 중심선의 연장 방향으로 서로 접근시켜 배치하는 것이 제한된다. 즉, 제1 축봉 장치의 연통부와 제2 축봉 장치의 연통부의 사이의 거리가 필연적으로 길어진다. 그에 수반하여, 스크루 로터의 스크루부와 베어링의 사이의 거리(바꾸어 말하면, 스크루부의 양측의 샤프트부를 각각 지지하는 2개의 베어링의 사이의 거리)도 필연적으로 길어진다.
그 결과, 스크루 로터(특히 샤프트부)는 휘기 쉬워진다. 스크루 로터가 휘면, 스크루 압축기의 성능, 예를 들어 체적 효율 등이 저하된다.
따라서, 본 발명은 제조가 용이하고 스크루 로터의 휨이 억제되는 구성을 구비하는 오일프리 스크루 압축기를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 형태에 따르면,
스크루부와 샤프트부를 구비하는 스크루 로터와,
상기 샤프트부를 지지하는 베어링과,
상기 샤프트부에 외부 삽입되어, 상기 스크루부와 상기 베어링의 사이에 배치되고, 또한 상기 샤프트부에 대향하는 제1 시일부와, 상기 샤프트부와 상기 제1 시일부의 사이에 대하여 상기 베어링측과 외주면을 연통시키는 제1 연통부를 구비하는 제1 축봉 장치와,
상기 샤프트부에 외부 삽입되어, 상기 제1 축봉 장치와 상기 베어링의 사이에 배치되고, 또한 상기 샤프트부에 대향하는 제2 시일부와, 상기 샤프트부와 상기 제2 시일부의 사이에 대하여 상기 스크루부측과 외주면을 연통시키는 제2 연통부를 구비하는 제2 축봉 장치와,
상기 스크루부가 수용되는 로터실과, 상기 샤프트부, 상기 베어링, 상기 제1 축봉 장치 및 상기 제2 축봉 장치가 수용되는 샤프트 수용 공간을 구비하는 케이싱을 갖고,
상기 케이싱이, 상기 샤프트 수용 공간의 내주면에서 상기 제1 및 제2 연통부의 양쪽에 접속하고, 또한 상기 제1 및 제2 연통부를 대기에 연통시키는 대기 연통부를 구비하는, 오일프리 스크루 압축기가 제공된다.
제1 축봉 장치의 제1 연통부를 대기에 연통시키기 위한 대기 연통부와 제2 축봉 장치의 제2 연통부를 대기에 연통시키기 위한 대기 연통부를 케이싱에 형성하는 경우에 비하여, 즉 2개의 대기 연통부를 케이싱에 형성하는 경우에 비하여, 케이싱의 구조가 심플하고, 그에 따라 제조가 용이해진다.
또한, 제1 축봉 장치의 제1 연통부와 제2 축봉 장치의 제2 연통부의 양쪽을 하나의 대기 연통부를 통하여 대기에 연통시키는 구성이기 때문에, 제1 축봉 장치의 제1 연통부를 대기에 연통시키기 위한 대기 연통부와 제2 축봉 장치의 제2 연통부를 대기에 연통시키기 위한 대기 연통부를 케이싱에 형성하는 경우에 비하여, 제1 연통부와 제2 연통부의 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 그에 수반하여, 스크루 로터와 베어링의 사이의 거리도 짧게 할 수 있다. 그 결과, 스크루 로터의 휨을 억제할 수 있다.
본 발명의 오일프리 스크루 압축기에 따르면, 제조가 용이하고 스크루 로터의 휨이 억제된다.
본 발명의 이들 형태와 특징은, 첨부된 도면에 대한 바람직한 실시 형태와 관련된 다음의 기술로부터 밝혀진다. 이 도면에 있어서는,
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기의 내부를 도시하는 개략적 단면도이다.
도 2는, 스크루 로터의 회전 중심선의 연장 방향으로 본 오일프리 스크루 압축기의 개략적 정면도이다.
도 3은, 도 1의 부분 확대도이다.
도 4는, 제1 및 제2 축봉 장치의 분해 단면도이다.
도 5는, 제1 및 제2 축봉 장치의 걸림 결합 상태를 도시하는 단면도이다.
도 6은, 도 2의 오일프리 스크루 압축기가 자세 변경된 상태를 도시하는 개략적 정면도이다.
도 7은, 도 2 및 도 6에 도시하는 오일프리 스크루 압축기에 대하여, 제2 축봉 장치의 연통부에 대한 제1 축봉 장치의 연통부의 상대 위치가 상이한 오일프리 스크루 압축기의 개략적 정면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기의 대기 연통부를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기의 대기 연통부를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기의 대기 연통부를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기의 개략적 정면도이다.
도 12는, 도 11에 도시하는 실시 형태의 개량 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기의 개략적 정면도이다.
도 13은, 도 11에 도시하는 실시 형태의 다른 개량 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기의 개략적 정면도이다.
도 14는, 도 11에 도시하는 실시 형태의 다른 개량 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기의 개략적 정면도이다.
이하, 적절히 도면을 참조하면서, 실시 형태를 상세하게 설명한다. 단, 필요 이상으로 상세한 설명은 생략하는 경우가 있다. 예를 들어, 이미 잘 알려진 사항의 상세 설명이나 실질적으로 동일한 구성에 대한 중복 설명을 생략하는 경우가 있다. 이것은, 이하의 설명이 불필요하게 장황해지는 것을 피하고, 당업자의 이해를 용이하게 하기 위해서이다.
또한, 발명자(들)은, 당업자가 실시 형태를 충분히 이해하기 위해 도면 및 이하의 설명을 제공하는 것이며, 이들에 의해 청구범위에 기재된 주제를 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기(이하, 「스크루 압축기」라고 칭함)의 내부를 도시하는 개략적 단면도이다. 도 2는, 스크루 압축기의 스크루 로터의 회전 중심선 연장 방향(X축 방향)으로 본 스크루 압축기(10)의 개략적 정면도이며, 일부의 구성 요소의 배치를 도시하고 있다. 또한, 도 1은, 도 2에 도시하는 화살표 방향(A)으로 본 스크루 압축기의 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 스크루 압축기(10)는, 케이싱(12)을 갖는다. 또한, 스크루 압축기(10)는, 케이싱(12) 내에 수용된 수형 스크루 로터(14) 및 암형 스크루 로터(16)를 갖는다.
또한, 수형 스크루 로터(14)와 암형 스크루 로터(16)에 대하여, 서로 비접촉의 상태에서 교합하는 스크루부를 제외한 다른 부분은 실질적으로 동일하다. 따라서, 이하, 수형 스크루 로터(14)를 중심으로 설명하고, 암형 스크루 로터(16)의 설명은 생략한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 수형 스크루 로터(14)는, 스크루부(14a)와, 스크루부(14a)의 양단(그 회전 중심선(C)의 연장 방향의 양단)에 설치된 샤프트부(14b, 14c)를 갖는다.
수형 스크루 로터(14)의 스크루부(14a)는, 암형 스크루 로터(16)의 스크루부(도시하지 않음)와 함께, 케이싱(12)의 로터실(12a) 내에 수용되어 있다. 로터실(12a)은, 공기를 그 내부에 도입하기 위해, 케이싱(12) 내에 형성된 흡인용 유로(12b)를 통하여, 케이싱(12)의 외면에 형성된 흡인 포트(12c)에 연통되어 있다. 로터실(12a)은, 또한, 수형 스크루 로터(14) 및 암형 스크루 로터(16)에 의해 압축된 공기를 케이싱(12) 외부로 토출하기 위해, 토출용 유로(12d)를 통해, 토출 포트(12e)에 연통되어 있다.
수형 스크루 로터(14)의 한쪽 샤프트부(14b)(도 1에 있어서 좌측)의 선단측에는, 구동 기어(18)가 설치되어 있다. 이 구동 기어(18)는, 모터(도시하지 않음)에 의해 회전 구동된다.
수형 스크루 로터(14)의 다른 쪽 샤프트부(14c)(도 1에 있어서 우측)의 선단측에는, 타이밍 기어(20)가 설치되어 있다. 이 타이밍 기어(20)에 교합하는 타이밍 기어(도시하지 않음)가, 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14c)에 대하여 평행하게 연장되는 암형 스크루 로터(16)의 샤프트부(도시하지 않음)에 설치되어 있다.
또한, 수형 스크루 로터(14)는, 복수의 베어링(22, 24, 26, 28)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 본 실시 형태의 경우, 샤프트부(14b, 14c)의 선단측에 볼 베어링(22, 28)이 배치되고, 스크루부(14a)측에 롤러 베어링(24, 26)이 배치되어 있다.
이들 베어링(22, 24, 26, 28)에 대하여 윤활유를 공급하기 위한 윤활용 유로(12f, 12g)가 케이싱(12) 내에 형성되어 있다. 구체적으로는, 케이싱(12)에는, 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14b, 14c)와, 베어링(22, 24, 26, 28)을 수용하는 샤프트 수용 공간(12h, 12j)이 형성되어 있다. 윤활용 유로(12f)는, 샤프트부(14b)에 외부 삽입된 상태의 베어링(22, 24)의 사이에 있어서의 샤프트 수용 공간(12h)의 부분에 윤활유를 공급하도록, 케이싱(12)에 형성되어 있다. 또한, 윤활용 유로(12g)는, 샤프트부(14c)에 외부 삽입된 상태의 베어링(26, 28)의 사이에 있어서의 샤프트 수용 공간(12j)의 부분에 윤활유를 공급하도록, 케이싱(12)에 형성되어 있다. 또한, 윤활용 유로(12f, 12g)는, 윤활유를 토출하는 오일 펌프의 토출 포트(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
모터(도시하지 않음)에 의해 구동 기어(18)가 회전되면, 수형 스크루 로터(14)가 회전함과 함께, 타이밍 기어(20)를 통하여 암형 스크루 로터(16)가 회전한다. 그에 의해, 흡인 포트(12c)를 통하여 로터실(12a) 내로 공기가 도입되고, 도입된 공기는 동기 회전하는 수형 스크루 로터(14)와 암형 스크루 로터(16)에 의해 압축된다. 압축된 공기는, 토출 포트(12e)를 통해 케이싱(12)의 외부로 토출된다.
스크루 압축기(10)는, 로터실(12a) 내의 압축 공기가 외부(샤프트 수용 공간(12h, 12j))로 누설되지 않도록, 또한 복수의 베어링(22, 24, 26, 28)의 윤활유가 로터실(12a) 내로 침입하지 않도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 스크루 압축기(10)는, 로터실(12a) 내의 압축 공기의 외부로의 누설을 억제하기 위한 제1 축봉 장치(30)와, 윤활유의 로터실(12a) 내로의 침입을 억제하기 위한 제2 축봉 장치(32)를 갖는다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 축봉 장치(30) 및 제2 축봉 장치(32)는, 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14b, 14c) 각각에 외부 삽입 가능한 통상이며, 베어링(24)과 로터실(12a)의 사이 및 베어링(26)과 로터실(12a)의 사이에 배치되어 있다. 또한, 제1 축봉 장치(30)는, 제2 축봉 장치(32)에 대하여 로터실(12a)측에 배치되어 있다.
여기서부터는, 제1 축봉 장치(30)와 제2 축봉 장치(32)의 상세에 대하여 설명한다. 또한, 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14b, 14c) 각각에 외부 삽입되어 있는 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)는 실질적으로 동일하다. 따라서, 이하, 수형 스크루 로터(14)의 한쪽 샤프트부(14c)(수형 스크루 로터(14)의 타이밍 기어(20)측)에 외부 삽입되어 있는 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)를 중심으로 설명한다.
도 3은, 도 1의 부분 확대도이며, 수형 스크루 로터(14)의 타이밍 기어(20)측의 샤프트부(14c)에 외부 삽입된 상태의 제1 축봉 장치(30) 및 제2 축봉 장치(32)를 도시하고 있다. 또한, 도 4는, 샤프트부(14c)로부터 제거된 상태의 제1 축봉 장치(30) 및 제2 축봉 장치(32)를 도시하고 있다.
도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 경우, 제1 축봉 장치(30)는, 통상의 본체부(34)와, 2개의 시일 링(36, 38)을 갖는다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 축봉 장치(30)의 통상의 본체부(34)는, 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14c)에 외부 삽입되어 있다. 또한, 본체부(34)는, 케이싱(12)의 샤프트 수용 공간(12j)의 내주면(12k)과 대향하는 외주면(34a)을 구비한다. 또한, 본체부(34)에는, 샤프트 수용 공간(12j)의 내주면(12k)과 외주면(34a)의 사이를 시일하기 위해, 외주면(34a)에 환형의 탄성 부재(40)(예를 들어, O링)가 장착되어 있다.
2개의 시일 링(36, 38)은, 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14c)에 외부 삽입되어 있다. 또한, 2개의 시일 링(36, 38)은, 그 내주면에, 샤프트부(14c)의 외주면(14d)에 대향하는 시일부(36a, 38a)(제1 시일부)를 구비한다. 예를 들어, 시일부(36a, 38a)는, 시일면이다. 이 시일부(36a, 38a)에 의해, 시일 링(36, 38)과 샤프트부(14c)의 외주면(14d)의 사이가 시일된다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 축봉 장치(30)의 본체부(34)는, 2개의 시일 링(36, 38)의 사이에 배치되어 있다. 또한, 시일 링(36, 38)과 본체부(34)의 접촉을 유지하기 위해, 시일 링(36, 38) 각각은 압박 부재(42, 44)에 의해 본체부(34)를 향하여 압박되어 있다. 압박 부재(42)는 케이싱(12)과 시일 링(36)의 사이에 배치되고, 압박 부재(44)는, 시일 링(38)과 제2 축봉 장치(32)의 사이에 배치되어 있다. 압박 부재(42, 44)는, 예를 들어 웨이브 스프링이다. 이에 의해, 본체부(34)와 시일 링(36, 38)의 사이가 시일되어 있다.
제1 축봉 장치(30)에 의해, 로터실(12a) 내의 압축 공기의 샤프트 수용 공간(12j) 내로의 누설이 방지되고, 로터실(12a) 내의 압축 공기는 토출용 유로(12d)를 통해 토출 포트(12e)를 향하여 흐른다.
도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 경우, 제2 축봉 장치(32)는, 일체 구조의 통상의 부재이며, 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14c)에 외부 삽입 가능하게 구성되어 있다. 통상의 제2 축봉 장치(32)는, 또한, 그 내주면에, 샤프트부(14c)의 외주면(14d)에 대향하는 시일부(32a)(제2 시일부)를 구비한다. 본 실시 형태의 경우, 이 시일부(32a)는 비스코 시일이다. 제2 축봉 장치(32)는, 또한 케이싱(12)의 샤프트 수용 공간(12j)의 내주면(12k)과 대향하는 외주면(32b)을 구비한다. 외주면(32b)에는, 샤프트 수용 공간(12j)의 내주면(12k)과 외주면(32b)의 사이를 시일하기 위한 환형의 탄성 부재(46)(예를 들어, O링)가 장착되어 있다.
제2 축봉 장치(32)에 의해, 도 1에 도시하는 바와 같이 윤활용 유로(12g)를 통해 베어링(26, 28)에 공급된 윤활유의 로터실(12a) 내로의 침입이 억제된다.
제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)를 사용하는 것에 추가하여, 압축 공기의 로터실(12a)로부터의 누설 및 윤활유의 로터실(12a) 내로의 침입을 더 효과적으로 억제하도록, 스크루 압축기(10)는 구성되어 있다.
예를 들어, 수형 스크루 로터(14)(및 암형 스크루 로터(16))가 고속 회전하는 경우, 로터실(12a) 내의 압축 공기가 제1 축봉 장치(30)와 고속 회전 중인 샤프트부(14b, 14c)의 사이를 통과할 가능성이 있다. 또한, 예를 들어, 스크루 압축기(10)가 언로드 운전 중인 경우, 즉 흡인 포트(12c)로의 공기의 유입이 제한되어 있는 경우, 로터실(12a) 내가 부압으로 되고, 그 결과로서 베어링(22, 24, 26, 28)의 윤활유가 제2 축봉 장치(32)와 샤프트부(14b, 14c)의 사이를 통과하고, 다음으로 제1 축봉 장치(30)와 샤프트부(14b, 14c)의 사이를 통과하여 로터실(12a) 내로 침입할 가능성이 있다.
이들 가능성을 고려하여, 본 실시 형태의 경우, 스크루 압축기(10)는, 제1 축봉 장치(30)와 수형 스크루 로터(14)의 사이를 통과한 압축 공기와, 제2 축봉 장치(32)와 수형 스크루 로터(14)의 사이를 통과한 윤활유를 케이싱(12)의 외부로 배출하도록 구성되어 있다.
그 때문에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 축봉 장치(30)는, 그 시일부(38a)에 대하여 베어링(26)측의 내주면의 부분과 외주면을 연통시키는 연통부(30a)(제1 연통부)를 구비한다. 또한, 제2 축봉 장치(32)는, 그 시일부(32a)에 대하여 스크루부(14a)측의 내주면의 부분과 외주면을 연통시키는 연통부(32c)(제2 연통부)를 구비한다.
구체적으로는, 본 실시 형태의 경우, 통상의 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 수형 스크루 로터(14)의 회전 중심선(C)의 연장 방향(X축 방향)으로 서로 걸림 결합한 상태로 배치된다. 예를 들어, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 축봉 장치(30)의 제2 축봉 장치(32)측의 단부에, 제2 축봉 장치(32)의 제1 축봉 장치(30)측의 단부(32f)가 걸림 결합하는 오목부(34c)가 형성되어 있다. 그에 의해, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)는, 수형 스크루 로터(14)의 직경 방향으로 본 경우에 오버랩하도록 걸림 결합한다. 또한, 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)는, 수형 스크루 로터(14)의 회전 중심선(C)을 중심으로 하는 각도 위치가 변화하지 않도록 걸림 결합한다.
또한, 본 실시 형태의 경우, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 그 본체부(34)의 베어링(26)측(제2 축봉 장치(32)측) 단부면에 형성된 절결부(34b)에 의해 구성되어 있다. 도 5를 함께 참조하면, 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)가 걸림 결합하여 하나의 통상의 구조체가 구성되면, 절결부(34b)에 의해 그 하나의 통상의 구조체에 슬롯상의 관통 구멍이 형성된다. 이 슬롯상의 관통 구멍이 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)로서 기능한다.
한편, 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)는, 본 실시 형태의 경우, 복수의 관통 구멍에 의해 구성된다. 구체적으로는, 제2 축봉 장치(32)의 내주면에는, 시일부(32a)에 대하여 수형 스크루 로터(14)의 스크루부(14a)측(제1 축봉 장치(30)측)에 환형 홈(32d)이 형성되어 있다. 그 환형 홈(32d)의 저부로부터 제2 축봉 장치(32)의 외주면측을 향하여 관통 구멍상의 복수의 연통부(32c)가 연장되어 있다.
제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a) 및 제2 축봉 장치(32)의 복수의 연통부(32c)를 대기에 연통시키기 위해, 케이싱(12)은 대기 연통부(12m)를 구비한다.
본 실시 형태의 경우, 대기 연통부(12m)는, 접속 공간부(12n)와 외부 연통부(12p, 12q)를 구비한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 접속 공간부(12n)는, 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)의 연통부(30a, 32c)의 양쪽에 접속하도록 샤프트 수용 공간(12j)의 내주면(12k)에 오목부상으로 형성되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 외부 연통부(12p, 12q)는, 접속 공간부(12n)와 케이싱(12)의 외부의 대기를 연통한다.
본 실시 형태의 경우, 대기 연통부(12m)의 접속 공간부(12n)는, 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)의 외주를 따라 그 주위 방향으로 연장되도록, 또한 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)의 연통부(30a, 32c)의 양쪽에 접속하도록 샤프트 수용 공간(12j)의 내주면(12k)에 형성된 오목부이다.
본 실시 형태의 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이, 수형 스크루 로터(14)와 암형 스크루 로터(16) 각각에 대하여 외부 삽입된 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)의 연통부(30a, 32c)(해칭 부분)와 접속되는 케이싱(12)의 대기 연통부(12m)의 접속 공간부(12n)는, 일체화되어 하나의 공통 공간(12r)을 구성하고 있다. 구체적으로는, 수형 스크루 로터(14)와 암형 스크루 로터(16)는, 각각의 회전 중심선(C)이 수평 방향(X-Y면)에 대하여 경사 방향으로 배열되도록 케이싱(12) 내에 배치되어 있다. 그리고, 수형 스크루 로터(14)의 접속 공간부(12n)와 암형 스크루 로터(16)의 접속 공간부(12n)가 경사 방향으로 연결되어, 하나의 공통 공간(12r)을 구성하고 있다.
케이싱(12)의 대기 연통부(12m)의 한쪽 외부 연통부(12p)는, 본 실시 형태의 경우, 관통 구멍이며, 상세는 후술하겠지만, 주로 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)를 통과하여 접속 공간부(12n)(공통 공간(12r)) 내로 유입된 압축 공기를 케이싱(12)의 외부로 배출하기 위해 기능한다.
케이싱(12)의 대기 연통부(12m)의 다른 쪽 외부 연통부(12q)는, 본 실시 형태의 경우, 관통 구멍이며, 상세는 후술하겠지만, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)를 통과하여 접속 공간부(12n)(공통 공간(12r)) 내로 유입된 압축 공기를 케이싱(12)의 외부로 배출하기 위해 기능한다. 또한, 이물 씹힘 등에 의해 제2 축봉 장치(32)의 시일부(32a)가 손상된 경우에 연통부(32c)를 통과하여 접속 공간부(12n)(공통 공간(12r)) 내로 유입된 윤활유를 케이싱(12)의 외부로 배출하기 위해 기능한다. 그 때문에, 외부 연통부(12q)는, 접속 공간부(12n)(공통 공간(12r))의 하부로부터 비스듬하게 하측 방향으로 연장되어 있다.
이러한 구성에 따르면, 제1 축봉 장치(30)의 2개의 시일 링(36, 38)(시일부(36a, 38a))과 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14c)의 사이를 통과한 로터실(12a) 내의 압축 공기는, 주로 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)를 통하여 케이싱(12)의 대기 연통부(12m)의 접속 공간부(12n)(공통 공간(12r)) 내로 유입된다. 그리고, 접속 공간부(12n) 내로 유입된 압축 공기는, 외부 연통부(12p 및 12q)를 통하여 케이싱(12)의 외부로 배출된다. 이에 의해, 압축 공기가, 제2 축봉 장치(32)와 스크루 로터(14)의 샤프트부(14c)의 사이를 통과하여 베어링(26, 28)측으로 흐르는 것이 더 억제된다.
또한, 제2 축봉 장치(32)의 시일부(32a)가 손상된 경우에 시일부(32a)를 통과한 윤활유는, 환형 홈(32d) 내로 유입된다. 제2 축봉 장치(32)의 환형 홈(32d) 내의 윤활유는, 복수의 연통부(32c)를 통하여 케이싱(12)의 대기 연통부(12m)의 접속 공간부(12n)(공통 공간(12r)) 내로 유입된다. 그리고, 접속 공간부(12n) 내로 유입된 윤활유는, 하측의 외부 연통부(12q)를 통하여 케이싱(12)의 외부로 배출된다. 이에 의해, 윤활유가, 제1 축봉 장치(30)와 스크루 로터(14)의 샤프트부(14b, 14c)의 사이를 통과하여 로터실(12a) 내로 침입하는 것이 억제된다.
케이싱(12)의 대기 연통부(12m)의 접속 공간부(12n)(공통 공간(12r)) 내로 유입된 윤활유는, 시간 경과와 함께 그 자중에 의해 접속 공간부(12n)(공통 공간(12r)) 내의 하부의 오일 저류부(12s)에 모이고, 그 오일 저류부(12s)로부터 비스듬하게 하측 방향으로 연장되는 외부 연통부(12q)를 통하여 케이싱(12)의 외부로 배출된다. 이에 의해, 접속 공간부(12n)에 고인 윤활유에 의해 수형 스크루 로터의 샤프트부(14b 및 14c)가 잠기는 일이 없고, 윤활유가 로터실(12a) 내로 침입하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 수형 스크루 로터(14)의 회전 중심선(C)에 대한 각도 위치에 대하여, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)가 상이한 것이 바람직하다. 특히, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)는, 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)에 대하여 높은 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
이와 달리, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)의 각도 위치가 동일한 경우, 즉 수형 스크루 로터(14)의 회전 중심선(C)의 연장 방향으로 보았을 때 이들이 오버랩하는 경우, 제2 축봉 장치(32)와 샤프트부(14c)의 사이를 통과한 윤활유가 제1 축봉 장치(30)와 샤프트부(14c)의 사이에 침입할 가능성이 있다.
구체적으로 설명하면, 제2 축봉 장치(32)의 시일부(32a)가 손상된 경우에 시일부(32a)를 통과한 윤활유는, 연통부(32c)를 통하여 접속 공간부(12n)(공통 공간(12r))로 유입된다. 로드 운전 시에는, 접속 공간부(12n)로 유입된 윤활유는 대기 연통부(12q)로부터 케이싱 외부로 배출된다. 한편, 스크루 압축기(10)의 언로드 운전이 개시되면, 로터실(12a)에 발생하는 부압에 의해, 케이싱 외부로부터 접속 공간부(12n)(공통 공간(12r)) 내로 유입된 대기가 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)를 통하여 로터실(12a)측으로 유입된다.
이때, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)가 접근해 있으면, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)를 통하여 로터실(12a)측으로 유입되는 대기의 흐름을 향하여 접속 공간부(12n)로 곧바로 유입된 윤활유가 끌어당겨져, 제1 축봉 장치(30)와 샤프트부(14c)의 사이에 윤활유가 침입한다. 그 결과로서 로터실(12a) 내로 윤활유가 침입할 가능성이 있다.
이 형태에서의 로터실(12a)로의 윤활유의 침입을 방지하기 위해, 수형 스크루 로터(14)(샤프트부(14b, 14c))의 회전 중심선(C)에 대한 각도 위치에 대하여 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)를 상이하게 함으로써, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)를 이격하고 있다.
특히, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)가 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)에 대하여 높은 위치에 존재하는 경우, 윤활유의 자중에 의해, 접속 공간부(12n)(공통 공간(12r))로부터 연통부(30a)로 유입되는 대기의 흐름을 향하여 윤활유가 끌어당겨지는 것을 억제할 수 있다. 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)가 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)에 비하여 낮은 위치에 있는 경우와 비교하면, 윤활유 유입의 가능성은 보다 낮다.
또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)에 있어서의 유로 단면적은, 연통부(30a)에 대하여 베어링측이고, 또한 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)에 대하여 스크루부(14a)측에 설치된 부분이며 각 연통부의 연통되는 공간을 구분하는 부분(이하, 「축류부」라고 칭함)(32e)과 샤프트부(14c)의 사이의 유로 단면적에 비하여 큰 것이 바람직하다. 즉, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)에 있어서의 유로 단면적은, 축류부(32e)와 샤프트부(14c)의 사이의 유로 단면적에 비하여 큰 것이 바람직하며, 특히 충분히 큰 것이 바람직하다.
구체적으로는, 본 실시 형태의 경우, 도 5에 도시하는 바와 같이 슬롯상의 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)에 있어서의 유로 단면적이, 도 3에 도시하는 바와 같이 제2 축봉 장치(32) 중, 환형 홈(32d)에 대하여 수형 스크루 로터(14)의 스크루부(14a)측의 부분(축류부)(32e)과 샤프트부(14c)의 사이의 유로 단면적에 비하여 충분히 크다. 그 이유에 대하여 설명한다.
가령, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)에 있어서의 유로 단면적이 제2 축봉 장치(32)의 축류부(32e)와 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14c)의 사이의 유로 단면적에 비하여 작은 경우, 언로드 운전에 의해 케이싱 외부로부터 유입되는 대기는, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)가 아니라, 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)를 통하여 축류부(32e)와 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14c)의 사이를 통과한다. 그 결과로서, 제2 축봉 장치(32)의 시일부(32a)에 부압이 발생하고, 윤활유가 로터실(12a) 내로 침입할 가능성이 있다.
이 형태에서의 로터실(12a)로의 윤활유의 침입을 방지하기 위해, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)에 있어서의 유로 단면적이, 제2 축봉 장치(32)의 축류부(32e)와 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14c)의 사이의 유로 단면적에 비하여 충분히 크게 되어 있다. 그에 의해, 케이싱 외부로부터 유입되는 대기는, 유로 단면적이 상대적으로 큰 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)를 통과하여 로터실(12a)로 유입된다. 그 때문에, 케이싱 외부로부터 유입되는 대기가, 상대적으로 유로 단면적이 작은 제2 축봉 장치(32)의 축류부(32e)와 수형 스크루 로터(14)의 사이를 통과하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과로서, 윤활유가, 로터실(12a) 내로 침입하는 것을 방지할 수 있다.
게다가, 제2 축봉 장치(32)의 복수의 연통부(32c) 각각은, 수형 스크루 로터(14)(샤프트부(14b, 14c))의 회전 중심선(C)의 연장 방향(X축 방향)으로 본 경우에, 주위 방향으로 위치가 상이한 것이 바람직하며, 도 2에 도시하는 바와 같이, 그 회전 중심선(C)에 대한 각도 위치가 상이한 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태의 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제2 축봉 장치(32)의 복수의 연통부(32c)는, 2개의 그룹(G1, G2)으로 나뉘어져 있다. 제2 그룹(G2)에 속하는 연통부(32c)는, 제1 그룹(G1)에 속하는 연통부(32c)와 주위 방향으로 위치가 상이하다. 또한, 제2 그룹(G2)에 속하는 연통부(32c)는, 제1 그룹(G1)에 속하는 연통부(32c)에 비하여 낮은 위치에 배치되어 있다. 그 때문에, 제2 축봉 장치(32)의 시일부(32a)가 손상된 경우에 시일부(32a)를 통과한 윤활유는, 제2 그룹(G2)에 속하는 연통부(32c)를 통과하여 케이싱(12)의 대기 연통부(12m)의 접속 공간부(12n)(공통 공간(12r))로 유입된다.
이때, 제1 그룹(G1)에 속하는 연통부(32c)는, 제2 축봉 장치(32)와 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14c)의 사이(본 실시 형태의 경우에는 환형 홈(32d) 내)를, 케이싱(12)의 대기 연통부(12m)를 통하여 대기에 연통시키는 역할을 한다. 즉, 그룹(G1)에 속하는 연통부(32c)를 통하여 도입되는 대기(대기압)에 의해 윤활유를 제2 그룹(G2)에 속하는 연통부(32c)로 흘러가게 할 수 있다. 그 결과, 제2 축봉 장치(32)와 수형 스크루 로터(14)의 사이의 윤활유(본 실시 형태의 경우, 환형 홈(32d) 내의 윤활유)가, 제2 그룹(G2)에 속하는 연통부(32c)를 통하여 원활하게 케이싱(12)의 대기 연통부(12m) 내로 유입될 수 있다.
제2 축봉 장치(32)의 복수의 연통부(32c) 각각의 스크루 로터(14)의 회전 중심선(C)에 대한 각도 위치가 상이한 스크루 압축기(10)는, 부차적인 효과로서, 높은 범용성을 구비한다.
도 2에 도시하는 스크루 압축기(10)는, 흡인 포트(12c)가 상측 방향(Z축 정방향)을 향함과 함께 토출 포트(12e)가 수평 방향(Y축 부방향)을 향한 자세로 배치되어 있다. 이 상태일 때, 제2 축봉 장치(32)의 복수의 연통부(32c)에 있어서, 제1 그룹(G1)에 속하는 연통부(32c)는, 제2 그룹(G2)에 속하는 연통부(32c)에 비하여 상방에 위치한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제2 그룹(G2)의 연통부(32c)는, 제2 축봉 장치(32)의 시일부(32a)가 손상된 경우에 시일부(32a)를 통과한 윤활유를 케이싱(12)의 대기 연통부(12m) 내로 유입시키는 역할을 한다. 한편, 제1 그룹(G1)의 연통부(32c)는, 제2 축봉 장치(32)와 수형 스크루 로터(14)의 사이(본 실시 형태의 경우, 환형 홈(32d) 내)를 케이싱(12)의 대기 연통부(12m)를 통하여 대기에 연통시키는 역할을 한다.
도 6은, 도 2의 스크루 압축기(10)가 자세 변경된 상태를 도시하고 있다. 도 6에 도시하는 자세는, 도 2에 도시하는 자세로부터 수형 스크루 로터(14)의 회전 중심선(C)과 평행하게 연장되는 회전 중심선을 중심으로 하여 90도 회전시킨 후의 자세이다(도면에 있어서, X축을 중심으로 하여 시계 방향으로 회전시킨 자세임).
도 6에 도시하는 자세를 스크루 압축기(10)가 취하는 경우, 흡인 포트(12c)는 수평 방향(Y축 정방향)을 향함과 함께, 토출 포트(12e)가 상측 방향(Z축 정방향)을 향한다. 이 상태일 때, 제2 축봉 장치(32)의 복수의 연통부(32c)에 있어서, 제2 그룹(G2)에 속하는 연통부(32c)는, 제1 그룹(G1)에 속하는 연통부(32c)에 비하여 상방에 위치한다. 따라서, 제1 그룹(G1)의 연통부(32c)는, 제2 축봉 장치(32)의 시일부(32a)가 손상된 경우에 시일부(32a)를 통과한 윤활유를 케이싱(12)의 대기 연통부(12m) 내로 유입시키는 역할을 한다. 한편, 제2 그룹(G2)의 연통부(32c)는, 제2 축봉 장치(32)와 수형 스크루 로터(14)의 사이(본 실시 형태의 경우, 환형 홈(32d) 내)를 케이싱(12)의 대기 연통부(12m)를 통하여 대기에 연통시키는 역할을 한다. 또한, 연통부(30a)는, 제1 그룹(G1)에 속하는 연통부(32c)에 비하여 상방에 위치하기 때문에, 제1 그룹(G1)에 속하는 연통부(32c)로부터 케이싱(12)의 대기 연통부(12m) 내로 유입된 윤활유가, 연통부(30a)에 유입되는 대기의 흐름을 향하여 윤활유가 끌어 모여지는 것을 억제할 수 있다.
이와 같이 제2 축봉 장치(32)의 제1 및 제2 그룹(G1, G2)의 연통부(32c)가 그 역할을 변경함으로써, 스크루 압축기(10)는, 축봉 장치를 교환하거나, 각도 위치를 바꾸도록 재조합하지 않는 경우라도 자세 변경이 가능하게 되고, 그에 따라 높은 범용성을 구비한다.
도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 수형 스크루 로터(14) 및 암형 스크루 로터(16) 각각에 외부 삽입된 제1 축봉 장치(30)는, 스크루 압축기(10)의 자세 변경 후, 예를 들어 작업자의 수작업에 의해, 그 연통부(30a)가 상방을 향하도록 스크루 로터(14, 16)의 회전 중심선(C)을 중심으로 하여 회전해도 된다.
대안으로서는, 2개의 스크루 로터(14, 16) 각각의 제1 축봉 장치(30)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 회전 중심선(C)의 연장 방향(X축 방향)으로 본 경우에 그 연통부(30a)가 회전 중심선(C)을 사이에 두고 제2 축봉 장치(32)의 제1 그룹(G1)의 연통부(32c)와 제2 그룹(G2)의 연통부(32c)의 사이에 대향하도록, 스크루 로터(14, 16)에 외부 삽입되어도 된다. 이에 의해, 스크루 압축기(10)의 자세 변경 후에, 제1 축봉 장치(30)를 회전시키는 작업자의 수작업을 생략할 수 있다. 또한, 연통부(30a)와 윤활유를 케이싱(12)의 대기 연통부(12m) 내로 유입시키는 역할을 하는 측의 연통부(32c)(제1 그룹(G1) 또는 제2 그룹(G2)의 연통부)와의 위치 관계를, 자세 변경해도 동일한 조건으로 되도록 할 수 있다.
이상, 본 실시 형태에 따르면, 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)의 수형 스크루 로터(14) 및 암형 스크루 로터(16)에 대한 시일성을 확보하면서, 제조가 용이하고 수형 스크루 로터(14) 및 암형 스크루 로터(16)의 휨이 억제되는 구성을 구비하는 스크루 압축기(10)를 제공할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)의 양쪽은, 케이싱(12)에 형성된 하나의 대기 연통부(12m)를 통하여 케이싱(12)의 외부의 대기에 연통된다. 그에 의해, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c) 각각에 대한 대기 연통부를 케이싱(12)에 형성하는 경우에 비하여(2개의 개별적인 대기 연통부를 설치하는 경우에 비하여), 케이싱(12)의 제조가 용이해진다.
또한, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c) 각각에 대한 대기 연통부를 케이싱(12)에 설치하는 경우에 비하여, 수형 스크루 로터(14)의 스크루부(14a)와 베어링(24, 26)의 사이의 거리(바꾸어 말하면 2개의 베어링(24, 26)의 사이의 거리)가 짧아져, 그 결과로서, 수형 스크루 로터(14)의 휨이 억제된다(마찬가지로, 암형 스크루 로터(16)의 휨도 억제됨).
구체적으로 설명한다. 가령, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c) 각각에 대한 대기 연통부를 케이싱에 설치한 경우, 그 2개의 대기 연통부는, 서로 간섭하지 않도록, 스크루 로터(14, 16)의 회전 중심선(C)의 방향의 연장 방향(X축 방향)에 있어서의 위치가 상이하도록 케이싱(12)에 형성된다. 그 때문에, 이들 대기 연통부와 연통되는 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)를, 스크루 로터(14, 16)의 회전 중심선(C)의 연장 방향으로 서로 접근시켜 배치하는 것이 제한된다. 즉, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)의 사이의 회전 중심선(C)의 연장 방향의 거리가 필연적으로 길어진다. 그에 수반하여, 스크루 로터(14, 16)의 스크루부와 베어링(24, 26)의 사이의 거리(즉 2개의 베어링(24, 26)의 사이의 거리)도 필연적으로 길어진다. 그 결과, 스크루 로터(14, 16)는 휘기 쉬워진다.
따라서, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)의 양쪽이 케이싱(12)에 형성된 하나의 대기 연통부(12m)에 연통됨으로써, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)의 사이의 거리를 짧게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 경우, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 축봉 장치(30)와 제2 축봉 장치(32)는, 수형 스크루 로터(14)의 직경 방향으로 본 경우에, 부분적으로 오버랩하도록 걸림 결합한다. 그에 의해, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)의 사이의 거리가 더 짧게 되어 있다. 여기서, 제1 축봉 장치(30)와 제2 축봉 장치(32)가 오버랩하도록 서로 걸림 결합함으로써, 본체부(34)의 베어링(26)측(제2 축봉 장치(32)측) 단부면에 형성한 절결부(34b)로 슬롯상의 관통 구멍을 형성하도록 구성함으로써, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)의 사이의 거리를 한층 더 짧게 할 수 있다.
제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)의 사이의 거리가 짧아지는 것에 수반하여, 수형 스크루 로터(14)의 스크루부(14a)와 베어링(26)의 사이의 거리(마찬가지로, 스크루부(14a)와 베어링(24)의 사이의 거리)도 짧게 할 수 있다. 즉, 스크루부(14a)를 사이에 두고 대향 배치된 베어링(24, 26)의 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 그 결과, 수형 스크루 로터(14)의 휨이 억제된다(마찬가지로 하여, 암형 스크루 로터(16)의 휨도 억제됨).
이상, 상술한 실시 형태를 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
예를 들어, 상술한 실시 형태의 경우, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 축봉 장치(30)는 본체부(34)와 2개의 시일 링(36, 38)에 의해 구성되어 있지만, 이것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 시일 링의 수는 2개인 경우에 한하지 않으며, 또한 제2 축봉 장치(32)와 마찬가지로, 제1 축봉 장치는 하나의 부재로 구성되어도 된다.
또한, 상술한 실시 형태의 경우, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제2 축봉 장치(32)는 하나의 부재에 의해 구성되어 있지만, 이것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 축봉 장치(30)와 마찬가지로, 제2 축봉 장치는 복수의 부재로 구성되어도 된다.
또한, 상술한 실시 형태의 경우, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)는 하나의 슬롯상의 관통 구멍(절결부(34b))이며, 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)는 복수의 관통 구멍이지만, 이것에 제한되지 않는다. 제1 및 제2 축봉 장치 각각의 연통부는, 그 내주면과 그 외주면을 연통하면, 그 형상 및 그 수는 불문한다.
또한, 상술한 실시 형태의 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이, 수형 스크루 로터(14)와 암형 스크루 로터(16)는, 수평 방향(X-Y 평면)에 대하여 경사 방향으로 배열되도록 케이싱(12) 내에 수용되어 있지만, 이것에 제한되지 않는다.
예를 들어, 도 8에 개략적으로 도시하는 다른 실시 형태에 관한 스크루 압축기(110)와 같이, 수형 스크루 로터(14)와 암형 스크루 로터(16)는, 수평 방향(Y축 방향)으로 배열되도록 케이싱(112) 내에 수용되어도 된다.
도 8에 도시하는 실시 형태의 경우, 수형 스크루 로터(14) 및 암형 스크루 로터(16) 각각에 외부 삽입된 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)의 연통부(30a, 32c)에 접속하는 접속 공간부(112n)는, 수평 방향으로 연결되어 공통 공간(112r)을 구성하고 있다.
또한, 그 공통 공간(112r)의 상부로부터 케이싱(112)의 외부를 향하여 상방으로 연통되는 외부 연통부(112p)와, 공통 공간(112r)의 하부로부터 케이싱(112)의 외부를 향하여 하방으로 연통되는 외부 연통부(112q)가 케이싱(112)에 형성되어 있다. 또한, 접속 공간부(112n)(즉 공통 공간(112r))와 하측의 외부 연통부(112q)의 사이에 오일 저류부(112s)가 설치되어 있다.
게다가, 상술한 실시 형태의 경우, 케이싱(12)의 대기 연통부(12m)는, 2개의 외부 연통부(12p, 12q)를 구비하지만, 이것에 제한되지 않는다.
예를 들어, 도 9에 개략적으로 도시하는 또 다른 실시 형태에 관한 스크루 압축기(210)와 같이, 케이싱(212)에 3개의 외부 연통부(212p, 212q)가 형성되어도 된다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 외부 연통부(212p)는 접속 공간부(212n)(공통 공간(212r))의 상부로부터 케이싱(212)의 외부를 향하여 상방으로 연통되고, 2개의 외부 연통부(212q)는, 접속 공간부(212n)(공통 공간(212r))의 하부로부터 케이싱(212)의 외부를 향하여 하방으로 연통된다. 한쪽 외부 연통부(212q)는, 수형 스크루 로터(14)에 외부 삽입된 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)의 하방에 배치되어 있다. 다른 쪽 외부 연통부(212q)는, 암형 스크루 로터(16)의 외부 삽입된 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)의 하방에 배치되어 있다. 그 때문에, 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)를 통과한 윤활유는, 직접적으로 또한 원활하게 외부 연통부(212q) 내로 유입되고, 케이싱(212)의 외부로 배출된다. 그 결과, 윤활유를 일시적으로 저류하는 오일 저류부를 생략할 수 있다.
더불어, 또한 상술한 실시 형태의 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이, 케이싱(12)의 대기 연통부(12m)는, 상측 방향(비스듬하게 상측 방향)으로 연장되는 외부 연통부(12p)와 하측 방향(비스듬하게 하측 방향)으로 연장되는 외부 연통부(12q)를 구비하지만, 외부 연통부의 연장 방향은 이들에 한정되지 않는다. 외부 연통부는, 수평 방향으로 연장해도 된다.
예를 들어, 도 10에 개략적으로 도시하는 다른 실시 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기(310)와 같이, 복수의 외부 연통부(312p, 312q)에 있어서, 일부의 외부 연통부(312q)의 수평 방향으로 연장된다. 도 10에 도시하는 실시 형태의 경우, 하측의 외부 연통부(312q), 즉 윤활유가 유입되는 외부 연통부(312q)가 수평 방향으로 연장된다. 이 경우, 대기 연통부(312m)의 공통 공간(312r)의 저부는, 수평 방향으로 연장되도록 형성해도 되고, 외부 연통부(312p)를 향하는 하향 경사로 형성해도 된다.
더욱이, 상술한 실시 형태의 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이, 수형 스크루 로터(14) 및 암형 스크루 로터(16) 각각에 외부 삽입된 제1 및 제2 축봉 장치(30, 32)의 연통부(30a, 32c)에 접속되는 케이싱(12)의 대기 연통부(12m)의 접속 공간부(12n)는, 연결되어 일체화되고, 그에 의해 공통 공간(12r)을 구성하고 있지만, 이것에 제한되지 않는다. 수형 스크루 로터(14)의 접속 공간부(12n)와 암형 스크루 로터(16)의 접속 공간부(12n)는, 연결되지 않고 케이싱(12)에 형성되어도 된다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 시일부(32a)로서 오일을 베어링측으로 되미는 스크루 홈을 갖는 스크루식의 비스코 시일을 예시하였지만, 이것에 제한되지 않는다. 시일부는, 비접촉 시일을 사용하는 경우에는 다른 래비린스 시일이어도 되고, 접촉 시일을 사용하는 경우에는 립 시일이어도 된다.
더욱이, 상술한 실시 형태의 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이, 수형 스크루 로터(14) 및 암형 스크루 로터(16) 각각에 있어서, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)와 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)는, 공통의 접속 공간부(12n)에 연통되어 있다. 그리고, 수형 스크루 로터(14)의 접속 공간부(12n)와 암형 스크루 로터(16)의 접속 공간부(12n)는 서로 연통되어 공통 공간(12r)을 구성하고 있다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 이것에 제한되지 않는다.
예를 들어, 도 11은, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 오일프리 스크루 압축기의 개략적 정면도이다.
도 11에 도시하는 오일프리 스크루 압축기(410)에서는, 수형 스크루 로터(14) 및 암형 스크루 로터(16) 각각에 있어서, 접속 공간부(412n)는, 구획벽(412u)에 의해 2개의 제1 구분 영역(412t)과 제2 구분 영역(412t')으로 구분되어 있다. 이들 제1 구분 영역(412t)과 제2 구분 영역(412t')은, 서로 독립하여 연통되어 있지 않다. 또한, 제1 구분 영역(412t)은, 제2 구분 영역(412t')에 비하여 상측에 위치한다.
또한, 수형 스크루 로터(14)의 제1 구분 영역(412t)과 암형 스크루 로터(16)의 제1 구분 영역(412t)이 연통되어 공통 공간(412r)을 구성하고 있다. 또한, 수형 스크루 로터(14)의 제2 구분 영역(412t')과 암형 스크루 로터(16)의 제2 구분 영역(412t')이 연통되어 공통 공간(412r')을 구성하고 있다.
수형 스크루 로터(14) 및 암형 스크루 로터(16) 각각의 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)는, 접속 공간부(412n)의 제1 구분 영역(412t)에 연통되지만, 제2 구분 영역(412t')에는 연통되어 있지 않다. 한편, 수형 스크루 로터(14) 및 암형 스크루 로터(16) 각각의 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)는, 접속 공간부(412n)의 제1 구분 영역(412t)에는 연통되어 있지 않지만, 제2 구분 영역(412t')에는 연통되어 있다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 접속 공간부(412n)의 제1 구분 영역(412t)은, 외부 연통부(412p)를 통해 케이싱(412)의 외부에 연통되어 있다. 한편, 제2 구분 영역(412t')은, 외부 연통부(412q)를 통해 케이싱(412)의 외부에 연통되어 있다.
이러한 구성의 이점에 대하여, 수형 스크루 로터(14)의 샤프트부(14c)에 외부 삽입되어 있는 제1 축봉 장치(30) 및 제2 축봉 장치(32)를 예로 들어 설명한다.
제2 축봉 장치(32)와 샤프트부(14c)의 사이의 시일에 경미한 이상(그 시일부(32a)의 작은 손상, 그 시일부(32a)의 베어링측에 있는 공간의 압력 상승 등에 의한 소량의 오일 누설)이 발생한 경우, 베어링(26)의 윤활유가, 제2 축봉 장치(32)의 연통부(32c)를 통과하여 접속 공간부(412n)의 제2 구분 영역(412t')으로 들어가, 그것에 연통되는 외부 연통부(412q)를 통해 케이싱(412)의 외부로 유출된다.
한편, 제2 축봉 장치(32)와 샤프트부(14c)의 사이의 시일에 현저한 이상(그 시일부의 큰 손상 등에 의한 다량의 오일 누설)이 발생한 경우, 베어링(26)의 윤활유가, 제2 축봉 장치(32)의 축류부(32e)를 통과하여, 압축 공기에 수반하여 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)를 통하여 접속 공간부(412n)의 제1 구분 영역(412t)으로 들어가, 그것에 연통되는 외부 연통부(412p)로부터 케이싱(412)의 외부로 유출된다. 또한, 윤활유가 축류부(32e)를 통과하는 상황인 경우, 나아가서는 로터실(12a)로 윤활유가 유입되게 된다.
따라서, 외부 연통부(412p, 412q)로부터의 윤활유 유출을 확인함으로써, 제2 축봉 장치(32)와 샤프트부(14c)의 사이의 시일의 이상에 의한 윤활유의 유출 상태(로터실(12a)로 윤활유가 유입되는 상태인지 여부)를 오일프리 스크루 압축기(410)를 분해하지 않고 알 수 있다.
또한, 윤활유가 케이싱(412)의 외부로 원활하게 배출되도록, 제2 구분 영역(412t')과 대응하는 외부 연통부(412q)가, 제1 축봉 장치(30)의 연통부(30a)에 연통되는 제1 구분 영역(412t)과 대응하는 외부 연통부(412p)에 비하여 하측에 위치한다. 즉, 제2 축봉 장치(32)의 시일부로부터 누출된 윤활유가 상대적으로 하측의 제2 구분 영역(412t')과 외부 연통부(412q)를 통해 외부로 배출된다.
또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 접속 공간부(412n)의 제2 구분 영역(412t')에 연통되는 제2 축봉 장치(32)의 복수의 연통부(32c)는, 연직 방향(Z축 방향)으로 개구되는 그룹(G1)과 수평 방향(Y축 방향)으로 개구되는 그룹(G2)으로 나뉘어져 있다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 이것에 제한되지 않는다. 이것 대신에, 도 12에 도시하는 개량 형태의 오일프리 스크루 압축기(510)에 있어서는, 제2 축봉 장치(532)의 복수의 연통부(532c)는, 수평 방향(Y축 방향)으로 개구되는 그룹은 없고, 연직 방향(Z축 방향)으로 개구되는 그룹(G1)뿐이다. 이 경우, 복수의 연통부를 제2 축봉 장치에 제작하는 가공 비용을 낮게 억제할 수 있다.
또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 접속 공간부(412n)의 제1 구분 영역(412t)에 연통되는 외부 연통부(412p)는, 제1 구분 영역(412t)으로부터 비스듬하게 상측 방향으로 연장되어 케이싱(412)의 외부에 연통되어 있다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 이것에 제한되지 않는다. 이것 대신에, 도 13에 도시하는 개량 형태의 오일프리 스크루 압축기(610)에 있어서는, 접속 공간부(612n)의 제1 구분 영역(612t)과 연통되는 외부 연통부(612p)는, 제1 구분 영역(612t)(공통 공간(612r))의 하부로부터 수평 방향(Y축 방향)을 향하여 연장되고, 케이싱(612)의 외부와 연통되어 있다. 이 경우, 제1 구분 영역(612t)으로 유입된 베어링(26)의 윤활유는, 제1 구분 영역(612t)의 저부의 외부 연통부(612p)를 통하여 케이싱(612)의 외부로 배출할 수 있기 때문에, 윤활유가, 제1 구분 영역(612t) 내에 모이기 어렵다.
또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 접속 공간부(412n)의 제1 구분 영역(412t)과 제2 구분 영역(412t') 각각의 형상은, 그것들 사이의 구획벽(412u)에 대하여 대칭이 아니며, 상이하다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 이것에 제한되지 않는다. 이것 대신에, 도 14에 도시하는 개량 형태의 오일프리 스크루 압축기(710)에 있어서는, 제1 구분 영역(712t)과 제2 구분 영역(712t')은, 그들 사이의 구획벽(712u)에 대하여 대칭의 형상이다. 이 경우, 케이싱(712)에 제1 및 제2 구분 영역(712t, 712t')을 가공하는 프로세스가 간소화되고, 케이싱(712)의 생산성이 향상된다. 또한, 제1 및 제2 구분 영역(712t, 712t') 각각에 대하여, 외부 연통부(712p), 외부 연통부(712q)에 가까운 측에 위치하는 내벽이, 먼 측에 위치하는 내벽보다 점차 축봉 장치로부터 멀어지도록 해도 된다. 이에 의해, 공기의 흐름이 내벽의 위치를 변화시키지 않는 경우보다 원활하게 된다.
이상과 같이, 본 개시에 있어서의 기술의 예시로서, 여러 가지 실시 형태를 설명하였다. 그를 위해, 첨부 도면 및 상세한 설명을 제공하였다.
그 때문에, 첨부 도면 및 상세한 설명에 기재된 구성 요소 중에는, 과제 해결을 위해 필수적인 구성 요소뿐만 아니라, 상기 기술을 예시하기 위해, 과제 해결을 위해서는 필수적이지 않은 구성 요소도 포함될 수 있다. 그 때문에, 그들 필수적이지 않은 구성 요소가 첨부 도면 및 상세한 설명에 기재되어 있는 것을 갖고, 바로, 그들 필수적이지 않은 구성 요소가 필수라는 인정을 해야 하는 것은 아니다.
본 개시는, 첨부 도면을 참조하면서 바람직한 실시 형태와 관련하여 충분히 기재되어 있지만, 이 기술의 숙련된 사람들에게 있어서는 다양한 변형이나 수정은 명백하다. 그러한 변형이나 수정은, 첨부한 청구범위에 의한 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한도에 있어서, 그 안에 포함된다고 이해되어야 한다.
2014년 9월 29일에 출원된 일본 특허 출원 제2014-199197호 및 2015년 8월 27일에 출원된 일본 특허 출원 제2015-167494호의 명세서, 도면 및 특허청구범위의 개시 내용은, 전체로서 참조되어 본 명세서 중에 포함되는 것이다.
마지막으로, 본 발명은 오일프리 스크루 압축기라면, 다단식의 압축기라도 적용 가능하다.

Claims (9)

  1. 스크루부와 샤프트부를 구비하는 스크루 로터와,
    상기 샤프트부를 지지하는 베어링과,
    상기 샤프트부에 외부 삽입되어, 상기 스크루부와 상기 베어링의 사이에 배치되고, 또한 상기 샤프트부에 대향하는 제1 시일부와, 상기 샤프트부와 상기 제1 시일부의 사이에 대하여 상기 베어링측과 외주면을 연통시키는 제1 연통부를 구비하는 제1 축봉 장치와,
    상기 샤프트부에 외부 삽입되어, 상기 제1 축봉 장치와 상기 베어링의 사이에 배치되고, 또한 상기 샤프트부에 대향하는 제2 시일부와, 상기 샤프트부와 상기 제2 시일부의 사이에 대하여 상기 스크루부측과 외주면을 연통시키는 제2 연통부를 구비하는 제2 축봉 장치와,
    상기 스크루부가 수용되는 로터실과, 상기 샤프트부, 상기 베어링, 상기 제1 축봉 장치 및 상기 제2 축봉 장치가 수용되는 샤프트 수용 공간을 구비하는 케이싱을 갖고,
    상기 케이싱이, 상기 샤프트 수용 공간의 내주면에서 상기 제1 및 제2 연통부의 양쪽에 접속하고, 또한 상기 제1 및 제2 연통부를 대기에 연통시키는 대기 연통부를 구비하는, 오일프리 스크루 압축기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 연통부의 상기 샤프트부의 회전 중심에 대한 각도 위치가 제2 연통부의 각도 위치와 상이하고,
    상기 대기 연통부가, 각도 위치가 상이한 상기 제1 및 제2 연통부의 양쪽에 접속하도록 상기 샤프트 수용 공간의 내주면에 오목상으로 형성된 접속 공간부를 구비하는, 오일프리 스크루 압축기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 연통부가, 상기 제2 연통부에 비하여 높은 위치에 설치되어 있는, 오일프리 스크루 압축기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 대기 연통부가, 상기 접속 공간부의 하부와 케이싱 외부의 대기를 연통하는 외부 연통부와, 상기 외부 연통부와 상기 접속 공간부의 사이에 설치된 오일 저류부를 구비하는, 오일프리 스크루 압축기.
  5. 제2항에 있어서, 상기 대기 연통부의 접속 공간부가 구획벽에 의해 제1 및 제2 구분 영역으로 구분되고,
    상기 제1 연통부가 상기 제1 구분 영역에 연통되고,
    상기 제2 연통부가 상기 제2 구분 영역에 연통되고,
    상기 제1 및 제2 구분 영역 각각이, 케이싱 외부의 대기와 연통되는 외부 연통부를 구비하는, 오일프리 스크루 압축기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 구분 영역과 대응하는 외부 연통부가, 상기 제1 구분 영역과 대응하는 외부 연통부에 비하여 하측에 위치하는, 오일프리 스크루 압축기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 연통부가 복수 있고,
    상기 복수의 제2 연통부 각각의 상기 샤프트부의 회전 중심에 대한 각도 위치가 상이한, 오일프리 스크루 압축기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 연통부에 있어서의 유로 단면적은, 상기 제1 연통부에 대하여 베어링측이고, 또한 상기 제2 연통부에 대하여 상기 스크루부측에 설치된 부분이며 각 연통부의 연통되는 공간을 구분하는 부분과 상기 샤프트부의 사이의 유로 단면적에 비하여 큰, 오일프리 스크루 압축기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 축봉 장치는, 상기 스크루 로터의 직경 방향으로 본 경우에 부분적으로 오버랩하도록 서로 걸림 결합하는, 오일프리 스크루 압축기.
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