KR20180110044A

KR20180110044A - 스크루 압축기

Info

Publication number: KR20180110044A
Application number: KR1020187025567A
Authority: KR
Inventors: 가츠노리 하마다; 노보루 츠보이; 하지메 나카무라
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-10-08
Anticipated expiration: 2037-03-03
Also published as: TW201743541A; CN108700071A; JP6982380B2; US11053942B2; US20190063438A1; CN108700071B; TWI666858B; KR102067054B1; WO2017154771A1; JP2017160822A

Abstract

스크루 압축기(1)는, 스크루 로터(3)가 로터 케이싱(4) 내에 수용된 압축기 본체(2)와, 회전자(6a) 및 고정자(6b)가 모터실(20) 내에 수용되고, 모터축(31)에 의하여 로터축(21)을 회전 구동하는 모터(6)와, 모터축(31)의 반로터측에 설치된 축 급액부(10, 37)와, 모터축(31) 내에서 축 방향으로 뻗어 있는 공동이며, 냉각액이 공동 내를 유통함으로써 모터축(31)을 냉각하는 모터축 냉각부(33)와, 모터축(31)의 로터측 또는 로터축(21)의 모터(6)측에 위치하고, 모터축(31) 또는 로터축(21)의 외면에 형성된 유출 개구(21f)로부터 직경 방향 내방으로 뻗어 있어 모터축 냉각부(33)와 유체적으로 접속되는 액 유출부(21d)를 구비한다.

Description

스크루 압축기

본 발명은 스크루 압축기에 관한 것이며, 상세하게는, 스크루 로터를 회전 구동하는 모터를 냉각하는 냉각 구조를 갖는 스크루 압축기에 관한 것이다.

스크루 압축기에서는, 스크루 로터가 모터에 의하여 회전 구동되고 있다. 모터를 고속으로 회전 구동하면, 소위 철손(히스테리시스손이나 와전류손)이나 구리 손(권선 저항에 의한 손실) 등의 전기적인 손실에 의하여 모터가 발열한다.

발열한 모터를 냉각하기 위하여 냉각 재킷이 모터 케이싱의 외주부에 설치되어 있다. 냉각액이 냉각 재킷 내를 흘러, 냉각액으로 열교환함으로써 모터를 냉각하고 있다.

고속 회전하는 모터를 사용한 스크루 압축기에서는, 모터의 사이즈가 작아짐에 따라, 모터 케이싱의 외주부에 설치되는 냉각 재킷도 작아진다. 그리고 이와 같은 작은 냉각 재킷에 의한 냉각만으로는 모터의 냉각이 불충분해져, 고정자의 코일 및 회전자의 표면에서 온도가 상승하여 모터에 문제가 발생한다. 그래서, 모터의 고정자를 효율적으로 냉각하기 위하여 2중 냉각 구조를 구비하는 액랭식 모터가 제안되어 있다(특허문헌 1을 참조).

일본 특허 공개 제2004-343857호 공보

특허문헌 1의 액랭식 모터에서는, 모터 케이싱의 외측 부분을 냉각하는 냉각 재킷과, 모터의 고정자의 외주 부분을 냉각하는, 모터 케이싱의 내주면에 형성된 냉각액 통로라는, 2중 냉각 구조가 마련되어 있다. 당해 2중 냉각 구조는, 모터 케이싱의 내주면에 접촉해 있는 모터의 고정자를 냉각하고 있다.

그런데 모터의 고정자는 회전자에 대하여 미소한 에어 갭으로 이격되어 배치되어 있다. 고정자가 발열하면, 발생한 열이 미소한 에어 갭을 통하여 회전자에 전달됨으로써 회전자의 온도를 한층 더 상승시킨다. 특허문헌 1의 액랭식 모터는 모터의 고정자를 냉각하는 구조이기 때문에, 모터의 고정자의 내측에 위치하는 회전자를 충분히 냉각하지 못한다.

따라서 본 발명이 해결해야 할 기술적 과제는, 스크루 로터를 회전 구동하는 모터의 고정자 및 회전자를 효과적으로 냉각하는 것이 가능한 스크루 압축기를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의하면 이하의 스크루 압축기가 제공된다.

즉, 스크루 압축기는, 스크루 로터가 로터 케이싱 내에 수용된 압축기 본체와, 회전자 및 고정자가 모터 케이싱의 모터실 내에 수용되고, 상기 회전자에 고정된 모터축에 의하여 상기 스크루 로터의 로터축을 회전 구동하는 모터와, 상기 모터축의 반로터측에 설치되어 냉각액을 공급하기 위한 축 급액부와, 상기 모터축 내에서 축 방향으로 뻗어 있는 공동이며, 상기 축 급액부를 통하여 공급된 냉각액이 상기 공동 내를 유통함으로써 상기 모터축을 냉각하는 모터축 냉각부와, 상기 모터축의 로터측 또는 상기 로터축의 모터측에 위치하고, 상기 모터축 또는 상기 로터축의 외면에 형성된 유출 개구로부터 직경 방향 내방으로 뻗어 있어 상기 모터축 냉각부와 유체적으로 접속되는 액 유출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 모터축 냉각부 내를 유통하는 냉각액에 의하여 모터축이 냉각된다. 모터축 내부로부터의 냉각에 의하여, 모터축에 고정된 회전자가 내주측(모터축측)으로부터 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다. 그와 함께, 모터축의 회전에 의하여 둘레 방향으로 이동하는 유출 개구로부터 모터실 내부로 냉각액을 유출시킴으로써, 모터실 내부에 있어서 고정자가 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다. 따라서, 스크루 로터를 회전 구동하는 모터의 고정자 및 회전자를 모터 내부로부터 둘레 방향에 걸쳐 냉각함으로써 모터를 효과적으로 냉각할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 스크루 압축기를 개념적으로 도시하는 횡단면도.
도 2는 도 1에 도시한 스크루 압축기의 종단면도.
도 3은 도 2에 도시한 스크루 압축기에 있어서의 모터실의 부분 단면도.
도 4는 도 3에 도시한 스크루 압축기에 있어서의 모터 베어링부 주변의 확대 단면도.
도 5는 도 3에 도시한 스크루 압축기에 있어서의 중간 베어링부 주변의 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 스크루 압축기에 있어서의 모터실을 개념적으로 도시하는 부분 단면도.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 스크루 압축기를 개념적으로 도시하는 종단면도.
도 8은 도 7에 도시한 스크루 압축기에 있어서의 모터실의 부분 단면도.

(제1 실시 형태)

먼저, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 스크루 압축기(1)에 대하여 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명한다. 또한 본원에 있어서의 「로터측」 및 「반로터측」이라는 문언은 각각, 「스크루 로터가 있는 측과 상대적으로 동일한 측」 및 「스크루 로터가 있는 측과 상대적으로 반대측」을 의미하고 있다. 또한 「모터측」 및 「반모터측」이라는 문언은 각각, 「모터가 있는 측과 상대적으로 동일한 측」 및 「모터가 있는 측과 상대적으로 반대측」을 의미하고 있다.

도 1에 도시하는 스크루 압축기(1)는 오일프리 스크루 압축기이다. 서로 무급유 상태에서 맞물리는 수형 로터(3a) 및 암형 로터(3b)로 이루어지는 1쌍의 스크루 로터(3)가, 압축기 본체(2)의 로터 케이싱(4)에 형성된 로터실(17) 내에 수용되어 있다. 로터 케이싱(4)의 흡입측 단에는 베어링 케이싱(7)이 설치되어 있다. 로터 케이싱(4)의 토출측 단에는 모터(6)의 모터 케이싱(5)이 설치되어 있다. 모터(6)는 회전자(6a)와 고정자(6b)와 모터 케이싱(5)을 갖고 있다. 모터 케이싱(5)은 모터 케이싱 본체(5a)와 냉각 재킷(8)과 커버(9)를 구비한다. 모터 케이싱 본체(5a) 내에는 회전자(로터)(6a)와 고정자(스테이터)(6b)가 수용되어 있다. 모터 케이싱(5)의 반로터측의 단부는 커버(9)로 폐쇄되어 있다.

도시하지 않은 가스의 토출구가 로터 케이싱(4)의 모터(6)측에 형성되고, 도시하지 않은 가스의 흡입구가 로터 케이싱(4)에 있어서 모터(6)의 반대측에 형성되어 있다. 수형 로터(3a) 및 암형 로터(3b)에서의 모터(6)의 반대측의 각 축단에는, 서로 맞물리는 타이밍 기어(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 통상은, 수형 로터(3a)가 모터(6)에 의하여 회전 구동된다. 모터(6)의 모터축(31)의 회전 구동에 의하여 수형 로터(3a)의 수형 로터축(21)이 회전하고, 또한 타이밍 기어를 통하여, 수형 로터축(21)과 동기하도록 암형 로터(3b)의 암형 로터축(22)이 회전한다.

모터(6)는 도시하지 않은 인버터에 의하여 회전수 제어되며, 예를 들어 20000rpm을 넘는 고속 회전으로 운전된다. 모터(6)의 회전자(6a)는 모터축(31)의 외주부에 고정되며, 고정자(6b)는 회전자(6a)의 외측에 이격되어 배치되어 있다. 회전자(6a)와 고정자(6b) 사이에는 에어 갭(6g)이 형성되어 있다. 모터 케이싱(5)에 있어서, 냉각 재킷(8)은, 고정자(6b)와 밀접하게 되도록, 고정자(6b) 및 모터 케이싱 본체(5a) 사이에 배치되어 있다.

모터축(31)은, 스크루 로터(3)측으로부터 모터 베어링부(13)측으로 감에 따라 직경이 축소되는 복수의 직경이 상이한 축부를 갖는다. 모터축(31)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들어 제1 축부(44) 및 제2 축부(45)로 구성된다. 대직경의 제1 축부(44)가 회전자(6a)의 측단부면에 걸림 지지되어 있다. 회전자(6a)가, 소직경의 제2 축부(45)의 외주면과 밀접하게 되도록 고정되어 있다. 연결 구멍(32)이 제1 축부(44)의 전부와 제2 축부(45)의 일부에 걸쳐 축 방향으로 연장되어 있다. 모터축 냉각부로서 작용하는 중심 구멍(33)이 제2 축부(45)의 잔부에 걸쳐 축 방향으로 연장되어 있다. 베어링 지지체(37)의 돌출 단부가 모터축(31)의 중심 구멍(33)에 삽입되고, 베어링 지지체(37)의 플랜지부를 제2 축부(45)의 측단부면에 맞닿게 한 상태에서 설치 볼트(38)로 체결되어 있다. 이것에 의하여, 베어링 지지체(37)가 모터축(31)에 고정되어 있음과 함께, 중심 구멍(33)의 모터 베어링부(13)측의 일단이 폐쇄되어 있다. 중심 구멍(33)은, 모터축(31) 내에서 축 방향으로 뻗어 있는 공동이며, 모터축 급액 부재(축 급액부)(10)를 통하여 공급된 냉각액(본 실시 형태에 있어서는 오일)이 중심 구멍(33) 내를 유통함으로써 모터축(31)을 냉각하는 모터축 냉각부로서 작용한다. 모터축 냉각부는, 회전자(6a)가 위치하는 부위의 모터축(31) 내에 설치되어 있다.

냉각 재킷(8)이 모터 케이싱 본체(5a)의 내측면을 따라 밀착되어, 서로의 플랜지부가 맞닿은 상태에서 볼트로 체결함으로써, 냉각 재킷(8)이 모터 케이싱 본체(5a)에 고정되어 있다. 냉각 재킷(8)의 냉각 재킷부(8a)에는, 냉각액(본 실시 형태에 있어서는 오일)을 흐르게 하기 위한 냉각 통로(8b)가 형성되어 있다. 냉각 통로(8b)의 축 방향의 양 외측에 위치하는 냉각 재킷부(8a)에 각각 설치된 패킹에 의하여, 냉각 통로(8b)로부터 모터 케이싱 본체(5a) 내로의 누액을 방지하고 있다.

스크루 로터(3)의 수형 로터축(21)과 모터(6)의 모터축(31)은 별체로 구성되어 있으며, 수형 로터축(21) 및 모터축(31)이 수평 방향(횡 방향)으로 동축으로 연장되도록 키(41)(커플링 부재)에 의하여 일체로 연결되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 수형 로터축(21)의 반모터(6)측은 로터 베어링부(11)에 의하여 베어링 케이싱(7)에 지지되어 있다. 수형 로터축(21)의 모터(6)측은 중간 베어링부(12)에 의하여 로터 케이싱(4)에 지지되어 있다. 즉, 수형 로터축(21)은 로터 베어링부(11) 및 중간 베어링부(12)에 의하여 양쪽 지지로 지지되어 있다. 모터축(31)의 반로터측 단부에 고정된 베어링 지지체(37)는 모터 베어링부(13)에 의하여 커버(9)에 지지되어 있다. 따라서 일체로 연결된 수형 로터축(21) 및 모터축(31)이 수평 방향(횡 방향)으로 동축으로 연장되어, 로터 베어링부(11)와 중간 베어링부(12)와 모터 베어링부(13)의 3개소에서 지지(즉, 3점 지지)되어 있다. 한편, 암형 로터(3b)의 암형 로터축(22)은 로터 베어링부(15) 및 중간 베어링부(16)에 의하여, 베어링 케이싱(7) 및 로터 케이싱(4)에 양쪽 지지로 지지되어 있다.

로터 베어링부(11)는, 예를 들어 스러스트 베어링(4점 접촉 볼 베어링)(11a)과 레이디얼 베어링(롤러 베어링)(11b)으로 구성된다. 중간 베어링부(12)는, 예를 들어 로터측에 설치된 레이디얼 베어링(롤러 베어링)(12a)과, 모터측에 설치된 스러스트 베어링(4점 접촉 볼 베어링)(12b)으로 구성된다. 스러스트 베어링(12b)을 모터(6)측에 설치함으로써, 로터축(21)이 열팽창에 의하여 신장하더라도 스러스트 베어링(12b)에 의하여 스러스트 하중을 받을 수 있다. 또한 레이디얼 베어링(12a)과 스러스트 베어링(12b) 사이에는, 중간 베어링부(12)에 오일을 공급하기 위한 중간 급액로(82)(중간 급유로)가 설치되어 있다. 모터 베어링부(13)는, 예를 들어 레이디얼 베어링(깊은 홈 볼 베어링)으로 구성된다.

또한 암형 로터축(22)을 지지하는 로터 베어링부(15)는, 예를 들어 스러스트 베어링(4점 접촉 볼 베어링)(15a)과 레이디얼 베어링(롤러 베어링)(15b)으로 구성된다. 중간 베어링부(16)는, 예를 들어 레이디얼 베어링(롤러 베어링)(16a)과 스러스트 베어링(4점 접촉 볼 베어링)(16b)으로 구성된다. 또한 적어도 모터축(31)과 접속되는 로터축(여기서는 수형 로터축(21))을 모터(6)측에서 지지하는 베어링(본 실시 형태에 있어서는 스러스트 베어링(12b)에 해당함)은, 모터(6)측으로 오일을 유통시켜 윤활되도록 개방형의 베어링을 사용하고 있다. 또한 본 실시 형태에 있어서는 다른 각 베어링도 개방형을 사용하고 있지만, 다른 각 베어링에 대해서는, 베어링에 대한 부하나 윤활 방식 등을 고려하여 개방형의 베어링으로 할지의 여부를 적절히 결정하면 된다.

수형 로터(3a)와 중간 베어링부(12) 사이의 수형 로터축(21)에는 중간 축 밀봉부(14a)가 설치되어 있다. 로터 베어링부(11)와 수형 로터(3a) 사이의 수형 로터축(21)에는 축 밀봉부(14c)가 설치되어 있다. 암형 로터(3b)와 중간 베어링부(16) 사이의 암형 로터축(22)에는 축 밀봉부(14b)가 설치되어 있다. 로터 베어링부(15)와 암형 로터(3b) 사이의 암형 로터축(22)에는 축 밀봉부(14d)가 설치되어 있다. 각 축 밀봉부(14a, 14b, 14c, 14d)는, 예를 들어 오일 시일로서 작용하는 비스코 시일, 및 에어 시일로서 작용하는 메커니컬 시일을 구비하고 있다. 베어링측에 설치된 비스코 시일은, 오일의, 로터실(17)로의 유입을 방지한다. 스크루 로터(3)측에 설치된 메커니컬 시일은, 오일의, 로터실(17)로의 유입, 및 압축 가스의, 로터실(17)로부터의 필요 이상의 누출을 방지한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 모터 베어링부(13)의 내륜은, 베어링 지지체(37)에 배치된 멈춤 링(61)에 의하여 축 방향으로 이동 불가하게 위치 결정되어 있다. 한편, 모터 베어링부(13)가 커버(9)의 베어링 장착 구멍(9a)에 대하여 틈새 끼워맞춤으로 설치되어 있다. 이것에 의하여, 모터 베어링부(13)의 외륜은 축 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 모터 베어링부(13)는, 외륜에서의 축 방향의 미끄럼 이동을 허용하도록 모터(6)에 조립 부착되어 있다. 당해 구성에 의하면, 모터축(31)이 열팽창에 의하여 신장하더라도, 무리한 하중이 모터 베어링부(13)에 부하되는 것을 방지할 수 있다.

커버(9)는, 모터 케이싱(5)의 개구를 폐쇄하도록 냉각 재킷(8)에 장착되어 있다. 커버(9)의 플랜지부를 냉각 재킷(8)의 측단부면에 맞닿게 한 상태에서 볼트로 체결함으로써, 커버(9)가 냉각 재킷(8)에 고정되어 있다.

모터(6)의 모터축(31)의 축 직경은, 스크루 로터(3)(본 실시 형태에 있어서 수형 로터축(21))의 모터(6)측의 연결 단부(24)의 축 직경보다도 대직경이다. 대직경인 모터축(31)에는, 연결 단부(24)를 삽입하기 위한 연결 구멍(32)이 형성되어 있다. 모터축(31)에는, 연결 구멍(32)보다도 대직경의 중심 구멍(33)이 형성되어 있다. 중심 구멍(33)과 연결 구멍(32)에 의하여, 모터축(31)의 내부를 축 방향으로 관통하는 관통 구멍이 모터축(31)에 형성되어, 모터축(31)이 중공 구조로 되어 있다.

상대적으로 대직경의 중심 구멍(33)과 소직경의 연결 구멍(32)의 경계에는 단차가 형성되어 있다. 모터축(31)을 관통하는 관통 구멍의 단차에 의하여 체결 플랜지(27)는 중심 구멍(33) 내를 자유로이 삽입 관통 가능하지만, 연결 구멍(32)에 대해서는 막다르게 되어 있다. 체결 플랜지(27)는 나사 삽입 관통 구멍과 복수의 플랜지 연통 구멍(27a)을 갖는다. 복수의 플랜지 연통 구멍(27a)은 중심 구멍(33) 및 액 가이드 구멍(21c)을 연통하고 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 모터축(31)에 형성된 연결 구멍(32)의 내주면(31b)에는, 예를 들어 직사각형 단면이고 오목형의 제2 키 홈(31a)이 형성되어 있다. 수형 로터축(21)에 설치된 연결 단부(24)의 외주면(21b)에는, 예를 들어 직사각형 단면이고 오목형의 제1 키 홈(24a)이 형성되어 있다. 제1 키 홈(24a) 및 제2 키 홈(31a)에 의하여 직사각형 단면의 키 홈(42)이 축 방향으로 구성되어 있다. 연결 단부(24)가 연결 구멍(32)에 삽입된 상태에서, 직사각형 단면의 키(41)가, 모터축(31)의 연결 구멍(32)의 내주면(31b)과 수형 로터축(21)의 연결 단부(24)의 외주면(21b) 사이에 개재 배치되어 있다. 키(41)가 키 홈(42)에 끼워넣어짐으로써, 키(41)가 키 홈(42)에 끼워맞춰져 있다. 따라서 키(41)는, 모터축(31)과 수형 로터축(21)을 일체로 연결하는 커플링 부재로서 작용한다.

연결 단부(24)의 내부에는 체결부가 설치되어 있다. 체결부는, 연결 단부(24)의 단부면으로부터 축 방향으로 뻗어 있는 액 가이드 구멍(21c)과 나사 구멍(26)을 구비하고 있다. 액 가이드 구멍(21c)은, 로터축(21)의 모터(6)측에 마련되어 로터축(21) 내에서 축 방향으로 뻗어 있는 공동이며, 로터축(21) 및 모터축(31)의 연결에 사용됨과 함께, 로터축 냉각부로서 작용한다. 액 가이드 구멍(21c)의 구멍 직경은 나사 구멍(26)보다도 크다. 또한 연결 단부(24)와 체결 플랜지(27) 사이에는, 액 가이드 구멍(21c)과 플랜지 연통 구멍(27a) 사이를 연결하는 유로를 이루는 공동이 형성되어 있다. 따라서 플랜지 연통 구멍(27a)을 통과한 냉각액(본 실시 형태에 있어서는 오일)이, 액 가이드 구멍(21c)과 체결 볼트(28) 사이에 형성된 환형 간극을 흐를 수 있다. 회전자(6a)의 로터측 단부면과 베어링 지지 부재(19) 사이의 로터축(여기서는 수형 로터축(21))에는, 일단이 모터실(20) 내에 연통되어 직경 방향 내방으로(예를 들어 축 직교 축심 방향으로) 뻗어 있는 복수의 액 유출 구멍(21d)이 형성되어 있다. 즉, 로터축(21)의 외면에는, 모터실(20) 내를 향하여 개구되는 복수의 유출 개구(21f)가 형성되어 있다. 복수의 액 유출 구멍(21d)은, 각 유출 개구(21f)와 액 가이드 구멍(21c) 및 모터실(20)을 유체적으로 접속하는 액 유출부를 구성하고 있다. 중심 구멍(33)과 복수의 플랜지 연통 구멍(27a)과 액 가이드 구멍(21c)과 복수의 액 유출 구멍(21d)의 연통에 의하여 모터축 연통부(39)의 일부분이 구성되어 있다.

직경 방향 내방으로 뻗어 있는 복수의 액 유출 구멍(21d)은, 회전자(6a)의 로터측의 단부면과 베어링 지지 부재(19) 사이에 위치하고, 모터실(20) 내를 향하여 개구되는 복수의 유출 개구(21f)에 연통되는 것이면 된다. 즉, 액 유출 구멍(21d)은 로터축(21)과 모터축(31)에 걸쳐 형성해도 된다. 이 경우, 모터축(31)의 외면에 유출 개구가 형성된다. 또한 액 유출 구멍(21d)은, 유출된 냉각액(본 실시 형태에 있어서는 오일)이 모터의 회전자(6a)나 고정자(6b)와 접촉하기 쉬워지도록, 모터의 회전자(6a)나 고정자(6b)를 향하여 경사지게 뻗어 있는 양태여도 된다. 또한 액 유출 구멍(21d)은, 고정자(6b)의 권선부의 내주측과 대향하여 유출 개구(21f)가 위치하도록 뻗어 있는 양태여도 된다. 이것에 의하여 고정자(6b)의 권선부를 효과적으로 냉각할 수 있다.

체결 볼트(28)의 나사부(28b)가 체결부의 나사 구멍(26)에 나사 결합한다. 체결 플랜지(27)의 나사 삽입 관통 구멍을 통하여 체결 부재로서의 체결 볼트(28)가 삽입 관통된다. 체결 플랜지(27)를 중심 구멍(33)에 삽입하여 관통 구멍의 단차에서 걸림 결합시킨 상태에서 체결 볼트(28)를 체결하면, 수형 로터축(21)의 연결 단부(24)가 모터 베어링부(13) 쪽으로 끌어 당겨져 체결 볼트(28)의 헤드부(28a)가 체결 플랜지(27)에 걸림 지지된다. 그 결과, 체결 볼트(28)에 의하여 모터축(31)과 수형 로터축(21)이 체결된다. 이와 같이, 키(41)에 의하여 모터축(31)과 수형 로터축(21)이 일체로 연결된 상태에서 모터축(31)과 수형 로터축(21)이 체결 볼트(28)에 의하여 체결되어 있다.

커플링 부재로서의 키(41)에 의하여 모터축(31)과 수형 로터축(21)이 일체로 연결되고, 체결 부재로서의 체결 볼트(28)에 의하여 체결된 모터축(31) 및 수형 로터축(21)은 한 덩어리인 하나의 축체로서 작용한다. 그리고 키(41)를 사용한 끼워맞춤 구조에서는, 전달 토크가 냉각액의 영향을 받지 않는다. 그 때문에, 냉각액이, 수평 방향으로 연장되는 수형 로터축(21)을 타고 연결 구멍(32) 내에 들어오더라도, 모터축(31)과 수형 로터축(21) 사이에서 토크를 확실히 전달할 수 있다.

이때, 체결 볼트(28)의 헤드부(28a)가, 모터축(31)을 축 방향으로 관통하도록 형성된 중심 구멍(33) 내에 위치하고 있다. 상세하게는, 헤드부(28a)가 수형 로터축(21)의 축 단부면 부근에 위치하도록 모터축(31)의 중심 구멍(33) 내부에 몰입되어 있다. 즉, 체결 볼트(28)의 축 방향 길이가 짧아지도록 구성되어 있다. 당해 구성에 의하면, 체결 볼트(28)의 열팽창의 영향이 적어져 확실히 체결할 수 있다. 또한 수형 로터축(21)의 연결 단부(24)와, 모터축(31)의 연결 구멍(32) 및 중심 구멍(33)은, 동축으로 연장되어 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 로터 케이싱(4)의 모터(6)측에는, 중간 베어링부(12)의 레이디얼 베어링(12a)이 설치되어 있다. 레이디얼 베어링(12a)의 내륜은 수형 로터축(21)에 대하여 위치가 고정되고, 레이디얼 베어링(12a)의 외륜은 멈춤 링에 의하여 로터 케이싱(4)에 대하여 위치가 고정되어 있다. 스페이서(18)를 사이에 두고 베어링 지지 부재(19)가 로터 케이싱(4)의 모터(6)측에 설치되어 있다. 볼트로 체결함으로써 베어링 지지 부재(19) 및 스페이서(18)가 로터 케이싱(4)의 모터(6)측에 고정되어 있다. 스러스트 베어링(12b)의 내륜은 헐거움 방지 너트(23a)에 의하여, 수형 로터축(21)에 대하여 위치가 고정되어 있다.

마찬가지로, 로터 케이싱(4)의 모터(6)측에는 중간 베어링부(16)의 레이디얼 베어링(16a)이 설치되어 있다. 레이디얼 베어링(16a)의 내륜은 암형 로터축(22)에 대하여 위치가 고정되고, 레이디얼 베어링(16a)의 외륜은 멈춤 링에 의하여 로터 케이싱(4)에 대하여 위치가 고정되어 있다. 스러스트 베어링(16b)의 내륜은 헐거움 방지 너트(23b)에 의하여, 암형 로터축(22)에 대하여 위치가 고정되어 있다.

또한 베어링을 구성하는 내륜과 외륜 및 전동체는 통상, 강재로 이루어져 도전성을 갖는다. 그 때문에, 모터(6)의 인버터 회로로부터의 고주파 전류가, 모터(6)의 모터축(31)을 지지하는 중간 베어링부(12) 및 모터 베어링부(13)에 흘러, 중간 베어링부(12) 및 모터 베어링부(13)의 외륜 및 내륜 사이에 축 전압이 발생함으로써 베어링을 손상시킨다는 전식 현상을 발생시킨다. 그래서 중간 베어링부(12) 및 모터 베어링부(13)가 전기적으로 절연되어 있다. 베어링이 전기적으로 절연되어 있다는 것은, 예를 들어 베어링의 전동체가 세라믹스 등의 무기계 절연 재료로 이루어지는 것, 베어링의 내륜 및 외륜 중 적어도 한쪽의 외면이 에폭시 수지나 불포화 폴리에스테르 수지 등의 유기계 절연 재료로 덮여 있다는 것이다. 또한 베어링을 지지하는 지지 부재나 케이싱에 있어서, 베어링에 맞닿는 부분이 절연 재료로 덮여 있어도 된다. 이와 같이 중간 베어링부(12) 및 모터 베어링부(13)가 전기적으로 절연되어 있음으로써, 모터(6)의 인버터 회로로부터의 고주파 전류에 의하여 당해 베어링부(12, 13)가 손상을 받는다는 전식 현상을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.

(오일에 의한 모터의 냉각 구조)

다음으로, 상기 제1 실시 형태에 있어서, 스크루 로터(3)를 고속으로 회전 구동하는 모터(6)를 냉각액인 오일로 냉각하는 냉각 구조를 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 중간 급액로(중간 급유로)(82)와 통하는 중간 급액구(중간 급유구)(64)가 로터 케이싱(4)의 상부에 형성되어 있다. 중간 급액구(64)로부터 중간 베어링부(12)까지 뻗어 있는 중간 급액 구멍(중간 급유 구멍)(82a)이 로터 케이싱(4)의 내부에 형성되어 있다. 레이디얼 베어링(12a) 및 스러스트 베어링(12b)이 스페이서(18)에 의하여 이격되어 배치되어 있다. 이격된 레이디얼 베어링(12a) 및 스러스트 베어링(12b) 사이에는 연통 스페이스(82b)가 형성되어 있다. 중간 급액 구멍(82a)은 연통 스페이스(82b)에 연통되어 있다. 따라서 중간 급액로(82)는 로터 케이싱(4) 내의 중간 급액 구멍(82a)을 통하여 연통 스페이스(82b)에 연통되어 있다.

중간 급액로(82)에 공급된 오일은 연통 스페이스(82b)를 통하여 중간 베어링부(12)인 레이디얼 베어링(12a) 및 스러스트 베어링(12b)의 각각에 공급된다. 레이디얼 베어링(12a)에 공급된 오일은 레이디얼 베어링(12a)의 윤활 및 냉각에 사용된다. 오일은, 중간 축 밀봉부(14a)의 오일 시일에 의하여, 로터실(17)을 향하여 흐르는 것이 규제된다. 한편, 로터 케이싱(4)은, 일단이 레이디얼 베어링(12a) 및 중간 축 밀봉부(14a) 사이에 형성된 간극부에 통함과 함께, 타단이 모터실(20)에 통하고 있는 중간 연통부(54)를 구비하고 있다. 레이디얼 베어링(12a)으로부터 스크루 로터(3)측으로 흐를려고 하는 오일은 중간 연통부(54)를 통하여 모터실(20) 내로 유도된다. 중간 연통부(54)를 통하여 모터실(20) 내로 유도된 오일은, 회전자(6a)의 로터측에 있는 배액부인 모터실 배액구(66)(모터실 배유구; 이하, 배액구(66)라 기재함)로부터 모터실(20) 밖으로 배출되어 액 회수부(71)(오일 회수부)에 회수된다.

따라서 중간 연통부(54)를 구비함으로써, 레이디얼 베어링(12a)으로 개방형을 사용한 경우에도, 오일이 중간 축 밀봉부(14a)를 넘어 로터실(17) 내에 유입되는 것을 방지할 수 있다. 특히 복수의 모터(6)로 개별적으로 회전수를 조절할 수 있는 복수 단 압축기에 있어서, 저압 단의 스크루 로터(3)가 중간 연통부(54)를 구비하는 것은, 저압 단의 토출측이 부압으로 된 경우에도 로터실(17) 내로의 오일의 유입을 효과적으로 방지할 수 있다.

스러스트 베어링(12b)에 공급된 오일은 스러스트 베어링(12b)의 윤활 및 냉각에 사용된다. 스러스트 베어링(12b)을 유통하면서 윤활 및 냉각된 오일은 모터실(20) 내로 유도되어 모터축(31)을 외면으로부터 냉각한다. 오일은, 모터실(20) 내에서 고속 회전하는 모터축(31) 및 회전자(6a)에 의하여 미립자화되어 오일 미스트로 된다. 오일 미스트화된 오일은 모터실(20) 내의 회전자(6a)와 고정자(6b)와 모터축(31)에 부착되어, 모터(6)의, 모터실(20) 내로부터의 냉각에 기여한다.

회전자(6a)보다도 로터측에 있는 모터 케이싱(5)의 상부에는, 모터실(20) 내부에 냉각액으로서의 오일을 공급하는 모터실 급액로(83)(모터실 급유로; 이하, 급액로(83)라 기재함)가 설치되어 있다. 급액로(83)와 통하는 모터실 급액구(65)(모터실 급유구; 이하, 급액구(65)라 기재함)가 중간 베어링부(12)측의 모터실(20)의 상부에, 즉, 중간 베어링부(12)측의 모터 케이싱(5)의 상부에 배치되어 있다. 급액로(83) 및 급액구(65)는 각각 모터실 급유로 및 모터실 급유구로서 작용한다. 급액구(65)에는, 오일을 미립자상으로 유출할 수 있는 노즐(도시하지 않음)을 설치하고 있다.

급액로(83)에 공급된 오일은 노즐을 통하여 모터실(20) 내로 유도된다. 모터실(20) 내로 유도된 오일은 모터실(20) 내의 회전자(6a)와 고정자(6b)와 모터축(31)에 부착되어 모터(6)를 냉각한다.

회전자(6a)보다도 로터측에 있는 모터 케이싱(5)의 하부에는, 모터실(20) 내부로부터 냉각액인 오일을 배출하는 모터실 배액로(92)(모터실 배유로; 이하, 배액로(92)라 기재함)가 설치되어 있다. 배액로(92)와 통하는 배액구(66)가 중간 베어링부(12)측의 모터실(20)의 저부에, 즉, 중간 베어링부(12)측의 모터 케이싱(5)의 저부에 형성되어 있다. 배액로(92) 및 배액구(66)는 각각 모터실 배유로 및 모터실 배유구(배액부)로서 작용한다. 중간 베어링부(12)의 윤활과 모터(6)의 냉각에 사용된 오일은 중간 베어링부(12)측의 모터실(20)의 저부에 모여, 배액구(66)를 통하여 모터실(20) 밖으로 배출된다. 당해 오일은 배액로(92)를 통하여 액 회수부(71)에 회수된다.

회전자(6a)보다도 반로터측에 있는 모터 케이싱(5)의 상부에는, 모터실(20) 내부에 냉각액으로서의 오일을 공급하는 모터실 급액로(86)(모터실 급유로; 이하, 급액로(86)라 기재함)가 설치되어 있다. 급액로(86)와 통하는 모터실 급액구(77)(모터실 급유구; 이하, 급액구(77)라 기재함)가 모터 베어링부(13)측의 모터실(20)의 상부에 형성되어 있다. 즉, 모터 베어링부(13)측의 냉각 재킷(8)을 이루는 모터 케이싱(5)의 상부에 급액구(77)가 형성되어 있다. 급액로(86) 및 급액구(77)는 각각 모터실 급유로 및 모터실 급유구로서 작용한다. 급액구(77)는, 오일을 고정자(6b)의 권선을 향하여 유출시키도록 개구되어 있다. 고정자(6b)의 권선의 하방에 위치하는 커버(9) 상부에는 모터 베어링 급유 구멍(79)이 형성되어 있다. 모터 베어링 급유 구멍(79)은, 상부에 오목형으로 개구 면적을 넓힌 오일 수용부를 갖고 있다.

급액로(86)에 공급된 오일은 급액구(77)를 통하여 모터실(20) 내에 공급되어 고정자(6b)의 권선을 냉각한다. 고정자(6b)의 권선의 하방으로 흘러 온 오일은 오일 수용부에서 모여, 모터 베어링 급유 구멍(79)을 통하여 모터 베어링부(13)에 공급된다. 모터 베어링부(13)에 공급된 오일은 모터 베어링부(13)의 윤활 및 냉각에 사용된다. 모터 베어링부(13)를 윤활 및 냉각한 오일은 모터실(20) 내로 유도된다.

회전자(6a)의 반로터측에 있는 모터 케이싱(5)의 하부에는, 모터실(20) 내부로부터 냉각액인 오일을 배출하는 모터실 배액로(93)(모터실 배유로; 이하, 배액로(93)라 기재함)가 설치되어 있다. 배액로(93)와 통하는 모터실 배액구(78)(모터실 배유구; 이하, 배액구(78)라 기재함)가 모터 베어링부(13)측의 모터실(20)의 저부에 형성되어 있다. 즉, 모터 베어링부(13)측의 냉각 재킷(8)을 이루는 모터 케이싱(5)의 저부에 배액구(78)가 형성되어 있다. 반로터측의 배액로(93) 및 반로터측의 배액구(78)는 각각 모터실 배유로 및 모터실 배유구(배액부)로서 작용한다. 모터 베어링부(13)의 윤활과 모터(6)의 고정자(6b)의 권선의 냉각에 사용된 오일은 모터 베어링부(13)측의 모터실(20)의 저부에 모여, 회전자(6a)의 반로터측에 있는 배액부인 배액구(78)를 통하여 모터실(20) 밖으로 배출된다. 당해 오일은 배액로(93)를 통하여 액 회수부(71)에 회수된다.

베어링 케이싱(7)의 상부에는, 로터 베어링부(11)에 공급하는 베어링 급액로(81)(베어링 급유로)가 설치되어 있다. 베어링 케이싱(7)의 로터 베어링부(11)측의 상부에는, 베어링 급액로(81)와 통하는 로터 베어링 급유구(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 베어링 케이싱(7)의 내부에는, 로터 베어링 급유구로부터 로터 베어링부(11)까지 뻗어 있는 로터 베어링 급유 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다.

베어링 급유로(81)에 공급된 오일은 로터 베어링 급유 구멍을 통하여 로터 베어링부(11)에 공급된다. 로터 베어링부(11)에 공급된 오일은 로터 베어링부(11)의 윤활 및 냉각에 사용된다. 로터 베어링부(11)을 윤활 및 냉각한 오일은, 축 밀봉부(14c)의 오일 시일에 의하여, 로터실(17)을 향하여 흐르는 것이 규제된다.

베어링 케이싱(7)의 하부에는, 로터 베어링부(11)로부터 오일을 배출하는 베어링 배액로(91)(베어링 배유로)가 설치되어 있다. 베어링 케이싱(7)의 저부에는, 로터 베어링부(11)로부터 베어링 배액로(91)로 통하는 로터 베어링 배액구(로터 베어링 배유구; 도시하지 않음)가 형성되어 있다. 로터 베어링부(11)의 윤활 및 냉각에 사용된 오일은 로터 베어링 배액구를 통하여 베어링 케이싱(7) 밖으로 배출된다. 당해 오일은 베어링 배액로(91)를 통하여 액 회수부(71)에 회수된다.

모터 케이싱(5)에는, 냉각 재킷(8)의 냉각 통로(8b)에 냉각액으로서 오일을 공급하는 재킷 급액로(84)(이하, 급액로(84)라 기재함)가 설치되어 있다. 모터 케이싱(5)에는, 급액로(84)와 통하는 재킷 급액구(67)(이하, 급액구(67)라 기재함)가 형성되어 있다. 급액구(67)는 냉각 통로(8b)와 연통되어 있다. 급액로(84)에 공급된 오일은 급액구(67)를 통하여 냉각 통로(8b)에 공급되어 고정자(6b)를 냉각한다.

모터 케이싱(5)의 하부에는, 냉각 재킷(8)으로부터 냉각액으로서의 오일을 배출하는 재킷 배액로(94)(재킷 배유로; 이하, 배액로(94)라 기재함)가 설치되어 있다. 배액로(94)와 통하는 재킷 배액구(68)(이하, 배액구(68)라 기재함)가 모터 케이싱(5)의 하부에 형성되어 있다. 냉각 재킷(8)에 있어서의 냉각 통로(8b)의 하류측이, 배액로(90)(배유로; 이하, 배액로(90)라 기재함)의 일부분을 구성하는 배액로(94)에 통하고 있다. 배액구(68)는 냉각 통로(8b)와 연통되어 있다. 냉각 통로(8b)를 흐른 오일은 배액구(68)를 통하여 모터 케이싱(5) 밖으로 배출된다. 당해 오일은 배액로(94)를 통하여 액 회수부(71)에 회수된다. 따라서 베어링부(11, 12, 13)를 윤활 및 냉각하는 오일을 냉각 재킷부(8a)의 냉각 통로(8b)에 흐르게 함으로써, 모터(6)의 고정자(6b)를 냉각하는 데 이용할 수도 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 모터축 급액 부재(10)는 설치 플랜지(10a)와 돌출부(10b)를 구비하며, 커버(9)의 측면의 개구부에 대하여 밀폐 상태로 설치되어 있다. 설치 플랜지(10a)의 중앙부에는 모터축 급액구(69)(이하, 축 급액구(69)라 기재함)가 형성되어 있다. 축 방향으로 뻗어 있는 돌출부(10b)의 내부에는 액 도입 구멍(10c)이 형성되어 있다. 액 도입 구멍(10c)은 축 방향으로 뻗어 있는 관통 구멍이며, 축 급액구(69)와 베어링 지지체(37)의 삽입 관통 구멍(37c)을 연통하고 있다.

베어링 지지체(37)의 중앙부에는 삽입 관통 구멍(37c)이 형성되어 있다. 삽입 관통 구멍(37c)은 모터축 급액 부재(10)의 돌출부(10b)보다도 대직경이며, 미소한 간극을 통하여 돌출부(10b)를 삽입 관통 가능하도록 축 방향으로 뻗어 있는 관통 구멍이다. 액 도입 구멍(10c) 및 삽입 관통 구멍(37c)은 중심 구멍(33)에 대하여 동축으로 배치되어 있다. 돌출부(10b)의 단부가 삽입 관통 구멍(37c)과 축 방향으로 중첩되도록 돌출부(10b)의 일부분이 삽입 관통 구멍(37c) 내에 삽입 관통되어 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 액 도입 구멍(10c)과 삽입 관통 구멍(37c)과 중심 구멍(33)의 연통에 의하여 모터축 연통부(39)의 일부분이 구성되어 있다. 모터축 급액 부재(10) 및 베어링 지지체(37)는 각각 모터축(31)의 반로터측에 설치되며, 축 급액로(85)(이하, 급액로(85)라 기재함)로부터 공급되는 냉각액으로서 작용하는 오일을 모터축 연통부(39)에 공급하기 위한 축 급액부로서 작용하고 있다.

따라서 액 도입 구멍(10c)과 삽입 관통 구멍(37c)과 중심 구멍(33)과 복수의 플랜지 연통 구멍(27a)과 액 가이드 구멍(21c)과 복수의 액 유출 구멍(21d)의 연통에 의하여 모터축 연통부(39)가 구성되어 있다. 당해 구성에 의하면, 급액로(85)와 통하는 축 급액구(69)로부터 급유된 오일은, 모터축(31)의 회전자(6a)가 위치하는 부위의 내부에 형성된 중심 구멍(33) 내를 흘러, 회전자(6a)를 그 내측(내부)으로부터 둘레 방향에 걸쳐 냉각한다. 중심 구멍(33) 내를 흐른 오일은 모터축(31)을 내측(모터 내부)으로부터 냉각한다. 또한 회전자(6a)를 따라 축 방향으로 연장된 중심 구멍(33)은 삽입 관통 구멍(37c)보다도 직경이 확대되어 있다. 본 실시 형태에서는, 중심 구멍(33)은, 축 방향에서 단위 길이당의 표면적을 삽입 관통 구멍(37c)보다도 크게 설정하고 있으며, 삽입 관통 구멍(37c)보다도 직경으로 3배 이상 직경이 확대되어 있다. 이것에 의하여, 중심 구멍(33)의 표면적, 즉, 전열면을 크게 취할 수 있어 회전자(6a)의 냉각 효과를 높일 수 있다.

중심 구멍(33) 내를 흘러 모터(6)의 회전자(6a)를 내측(모터 내부)으로부터 둘레 방향에 걸쳐 냉각하는 데 사용된 오일은, 모터축(31)의 회전에 의하여 둘레 방향으로 이동하는 복수의 액 유출 구멍(21d)의 각 유출 개구(21f)로부터 로터측의 모터실(20) 내부에 유출된다. 각 유출 개구(21f)로부터 유출된 오일은 둘레 방향에 걸쳐 고정자(6b)에 부착되어, 모터실(20) 내부로부터 고정자(6b)를 둘레 방향에 걸쳐 냉각한다. 모터(6)의 냉각에 사용된 오일은 배액구(66)를 통하여 모터실(20) 내부로부터 모터실(20) 밖으로 배출된다. 당해 오일은 배액로(92)를 통하여 액 회수부(71)에 회수된다.

모터축 냉각부로서 작용하는 중심 구멍(33) 내를 유통하는 오일에 의하여 모터축(31)이 냉각되고, 모터축(31)의 냉각에 의하여, 모터축(31)에 밀접하게 되어 고정된 회전자(6a)가 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다. 그와 함께, 중심 구멍(33)과 복수의 플랜지 연통 구멍(27a)과 액 가이드 구멍(21c)과 복수의 액 유출 구멍(21d)을 유통한 오일이 유출 개구(21f)로부터 로터측의 모터실(20) 내부로 둘레 방향에 걸쳐 유출됨으로써, 고정자(6b)가 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다. 즉, 모터축(31) 내를 유통하는 오일에 의하여 모터(6)의 회전자(6a) 및 고정자(6b)의 양쪽이 냉각되어, 모터(6)가 내측으로부터 냉각된다. 따라서 스크루 로터(3)를 회전 구동하는 모터(6)를 내측으로부터 냉각하여 모터(6)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

도 1 또는 도 2에 도시한 바와 같이 베어링 배액로(91), 배액로(92), 배액로(93) 및 배액로(94)가 합류하여 배액로(90)가 구성된다. 배액로(90)는, 오일을 회수하는 액 회수부(71)에 접속되어 있다. 액 회수부(71)의 하류측에는, 회수된 오일을 냉각하는 액 냉각기(72)(오일 냉각기)가 설치되어 있다. 액 냉각기(72)의 하류측에는 액 펌프(73)(오일 펌프)가 접속되어 있다. 급액처(급유처)에 오일을 공급하기 위한 급액로(80)(급유로)가 액 펌프(73)(오일 펌프)의 하류측에 접속되어 있다. 급액처(급유처)는 로터 베어링부(11), 중간 베어링부(12, 16), 모터 베어링부(13) 등이다. 본 실시 형태에 있어서는, 냉각액으로서의 오일이 모터실(20) 내, 냉각 재킷(8), 모터축(31)의 중심 구멍(33)에도 공급되고 있다. 그 때문에 급액로(80)는 베어링 급액로(81), 중간 급액로(82), 급액로(83), 급액로(84), 급액로(85) 및 급액로(86)로 분기되어 있다. 각 급액로(81, 82, 83, 84, 85, 86)는 로터 베어링 급유구(도시하지 않음), 중간 급액구(64), 로터측의 급액구(65), 급액구(67), 축 급액구(69) 및 반로터측의 급액구(77)의 각각에 통하고 있다. 따라서 오일은, 압축기 본체(2) 및 모터(6)에 있어서 윤활과 냉각을 필요로 하는 각 급액처에 공급되어, 각 급액처에서의 윤활이나 냉각에 사용되고, 그 후, 오일이 액 회수부(71)에 회수되어 액 냉각기(72)에서 냉각되는 프로세스가 반복된다. 이와 같이 오일은, 스크루 압축기(1)에 있어서 순환시켜 사용된다.

이와 같이, 모터축(31)의 중심 구멍(33) 내를 흐르는 오일과 냉각 재킷(8)의 냉각 통로(8b) 내를 흐르는 오일에 의하여 모터(6)의 내외로부터 모터(6)를 효과적으로 냉각할 수 있어, 입력 전력에 대한 모터 출력의 저하를 억제할 수 있다.

오일이 냉각액을 겸함으로써 액 회수부(71, 101), 액 냉각기(72, 102) 및 액 펌프(73, 103)를 공용할 수 있어, 냉각액(오일)의 공급 및 배출에 따른 구성을 간략화할 수 있다.

상술한 바와 같이, 모터 케이싱(5)이 로터 케이싱(4)의 토출측에 설치되고, 모터(6)의 모터축(31)이 로터 케이싱(4)의 토출측으로 연장되어 있다. 로터 케이싱(4)의 토출측은 스크루 로터(3)에 의한 가스 압축으로 고온으로 되며, 수형 로터축(21) 및 모터축(31)이 보다 고온으로 되기 쉽다. 수형 로터축(21) 및 모터축(31)을 오일로 냉각함으로써 수형 로터축(21) 및 모터축(31)의 온도 상승을 억제할 수 있다.

도 1 등에 도시한 양태에서는, 축 직경이 작은 수형 로터축(21)의 연결 단부(24)가, 축 직경이 큰 모터축(31)의 연결 구멍(32)에 삽입된 상태에서, 키(41) 및 키 홈(42)이 끼워맞춰짐으로써, 모터축(31)과 수형 로터축(21)이 일체로 연결되어 있다. 그리고 축 직경이 작은 수형 로터축(21)에 있어서, 액 유출 구멍(21d)이 형성되어 있다. 그러나 축 직경이 큰 수형 로터축(21)에 대하여 축 직경이 작은 모터축(31)이 삽입된 상태에서 키(41) 및 키 홈(42)이 끼워맞춰짐으로써 모터축(31)과 수형 로터축(21)이 일체로 연결된 양태여도 된다. 이 양태에서는, 축 직경이 작은 모터축(31)에 있어서, 복수의 유출 개구(21f) 및 액 유출 구멍(21d)이 마련된다.

(제2 실시 형태)

다음으로, 도 6을 참조하면서 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다. 제2 실시 형태에 있어서, 상기 제1 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.

제2 실시 형태에 따른 스크루 압축기(1)에서는, 수형 로터축(21)의 모터(6)측에 모터측 단부(51)를 구비하며, 수형 로터축(21) 및 모터측 단부(51)가 하나의 축체, 즉, 회전축(50)으로 구성되어 있다. 모터측 단부(51)의 외주면에는, 제2 실시 형태에 있어서의 모터축(31)과 마찬가지로 회전자(6a)가 설치된다.

수형 로터축(21)의 모터(6)측이, 헐거움 방지 너트(23a)에 대하여 모터(6)측의 부분으로부터, 모터 베어링부(13)로 지지되는 베어링 지지체(37)까지 연장되어, 모터측 단부(51)를 구성하고 있다. 회전자(6a)가 위치하는 회전축(50)의 부위인 모터측 단부(51)의 내부에는, 회전자 냉각부로서 작용하는 냉각 구멍(30)이 형성되어 있다. 냉각 구멍(30)은, 모터축 급액 부재(축 급액부)(10) 및 베어링 지지체(37)(축 급액부)를 통하여 공급된 냉각액이 유통되는 공동이다. 냉각액이 냉각 구멍(30)을 유통함으로써 모터측 단부(51)를 냉각한다. 냉각 구멍(30)은, 회전축(50)의 축 방향으로 뻗어 있어 베어링 지지체(37)의 단부면 개구 및 복수의 액 유출 구멍(21d)을 연통하고 있다. 모터축 급액 부재(10)의 돌출부(10b)의 단부가 삽입 관통 구멍(37c)과 축 방향으로 중첩되도록, 돌출부(10b)의 일부분이 베어링 지지체(37)의 삽입 관통 구멍(37c) 내에 삽입 관통되어 있다. 그리고 액 도입 구멍(10c)과 삽입 관통 구멍(37c)과 냉각 구멍(30)과 복수의 액 유출 구멍(21d)의 연통에 의하여 모터축 연통부(39)가 구성되어 있다.

당해 구성에 의하면, 축 급액로(85)와 접속되는 축 급액구(69)로부터 공급된 냉각액(본 실시 형태에 있어서는 오일)은, 회전축(50)의 모터측 단부(51)에 형성된 냉각 구멍(30) 내를 흐른다. 냉각 구멍(30) 내를 흐른 오일은 회전축(50)의 모터측 단부(51)를 냉각하고, 나아가 회전자(6a)를 내측(모터 내부)으로부터 둘레 방향에 걸쳐 냉각한다.

냉각 구멍(30) 내를 흘러 모터(6)의 회전자(6a)를 내측으로부터 둘레 방향에 걸쳐 냉각하는 데 사용된 오일은, 회전축(50)의 회전에 의하여 둘레 방향으로 이동하는 복수의 액 유출 구멍(21d)의 각 유출 개구(21f)로부터 로터측의 모터실(20) 내부에 유출된다. 각 유출 개구(21f)로부터 유출된 오일은 둘레 방향에 걸쳐 고정자(6b)에 부착되어, 모터실(20) 내부로부터 고정자(6b)를 둘레 방향에 걸쳐 냉각한다. 모터(6)의 냉각에 사용된 오일은 배액구(66)를 통하여 모터실(20) 내부로부터 모터실(20) 밖으로 배출된다. 당해 오일은 배액로(92)를 통하여 액 회수부(71)에 회수된다.

회전자 냉각부로서 작용하는 냉각 구멍(30) 내를 유통하는 냉각액(오일)에 의하여 회전축(50)의 모터측 단부(51)가 냉각되고, 회전축(50)의 냉각에 의하여, 회전축(50)에 밀접하게 되어 고정된 회전자(6a)가 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다. 그와 함께, 냉각 구멍(30)과 복수의 액 유출 구멍(21d)을 유통한 오일이 유출 개구(21f)로부터 로터측의 모터실(20) 내부로 둘레 방향에 걸쳐 유출됨으로써, 고정자(6b)가 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다. 즉, 회전축(50) 내를 유통하는 오일에 의하여 모터(6)의 회전자(6a) 및 고정자(6b)의 양쪽이 냉각되어, 모터(6)가 내측(모터실(20) 내부측)으로부터 냉각된다. 따라서, 스크루 로터(3)를 회전 구동하는 모터(6)를 내측으로부터 냉각하여 모터(6)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

(제3 실시 형태)

다음으로, 도 7을 참조하면서 본 발명의 제3 실시 형태를 설명한다. 제3 실시 형태에 있어서, 상기 제1 실시 형태에서의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명을 생략한다.

제3 실시 형태에 따른 스크루 압축기(1)에서는, 냉각액으로서, 압축기 본체(2) 및 모터(6)에 있어서의 각 베어링부(11, 12, 13)를 윤활 및 냉각하기 위하여 오일을 사용하는 한편, 모터(6)를 냉각하기 위하여 냉각수를 사용하는 것을 특징으로 하고 있다. 여기서, 모터(6)를 냉각하기 위한 냉각수는 오일 이외의 수성 액체이며, 예를 들어 물 단체, 또는 방청제 및 부동액 등을 함유하는 수용액이다.

제3 실시 형태에 따른 스크루 압축기(1)는, 압축기 본체(2) 및 모터(6)에 있어서의 각 베어링부(11, 12, 13)를 윤활 및 냉각하는 오일을 순환하기 위한 급액로(80)(급유로) 및 배액로(90)(배유로)를 구비하고 있다. 그와 함께, 제3 실시 형태에 따른 스크루 압축기(1)는, 모터(6)를 냉각하는 냉각수를 순환시키기 위한 급액로(120)(급수로) 및 배액로(110)(배수로)를 구비하고 있다.

급액로(80)는 액 회수부(71)(오일 회수부)의 하류측의 유로이며, 액 냉각기(72)(오일 냉각기) 및 액 펌프(73)(오일 펌프)의 하류측에 있어서, 베어링 급액로(81)(베어링 급유로), 중간 급액로(82)(중간 급유로) 및 모터 베어링 급액로(87)(모터축 수급 유로)로 각각 분기되어 있다. 베어링 급액로(81)(베어링 급유로), 중간 급액로(82)(중간 급유로) 및 모터 베어링 급액로(87)(모터축 수급 유로)는 각각 로터 베어링 급액구(로터 베어링 급유구), 중간 급액구(64)(중간 급유구) 및 모터 베어링 급액구(모터 베어링 급유구)와 통하고 있다. 액 회수부(71)의 상류측의 유로에 있어서, 베어링 배액로(91), 중간 배유로(96) 및 모터 베어링 배유로(97)가 합류하여 배액로(90)를 형성하고 있다.

급액로(120)는 액 회수부(101)(물 회수부)의 하류측의 유로이다. 급액로(120)는, 액 냉각기(102)(물 냉각기) 및 액 펌프(103)(물 펌프)의 하류측에 있어서, 회전자(6a)보다도 로터측에 있는 모터실 급액로(123)(모터실 급수로), 재킷 급액로(124)(재킷 급수로), 회전자(6a)보다도 반로터측에 있는 모터실 급액로(126)(모터실 급수로) 및 축 급액로(125)(축 급수로)로 각각 분기되어 있다. 모터실 급액로(123), 재킷 급액로(124), 모터실 급액로(126) 및 축 급액로(125)는 각각 모터실 급액구(165)(모터실 급수구), 재킷 급액구(도시하지 않음; 도 1에 도시하는 재킷 급액구(67)에 상당함), 모터실 급액구(177)(모터실 급수구) 및 축 급액구(69)와 통하고 있다. 배액로(110)(배수로)는 액 회수부(101)의 상류측의 유로이다. 중간 배액로(112)(모터실 배수로), 재킷 배액로(114)(재킷 배수로), 및 회전자(6a)보다도 반로터측에 있는 모터실 배액로(113)(모터실 배수로)가 합류하여, 배액로(110)를 형성하고 있다. 중간 배액로(112), 재킷 배액로(114), 및 반로터측의 모터실 배액로(113)는 각각, 배액구(166), 재킷 배액구(도시하지 않음; 제1 실시 형태에 있어서의 재킷 배액구(68)에 상당함), 및 회전자(6a)보다도 반로터측에 설치된 배액구(178)에 통하고 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, 액 도입 구멍(10c)과 삽입 관통 구멍(37c)과 중심 구멍(33)과 복수의 플랜지 연통 구멍(27a)과 액 가이드 구멍(21c)과 복수의 액 유출 구멍(21d)의 연통에 의하여 모터축 연통부(39)가 구성되어 있다. 당해 구성에 의하면, 축 급액로(125)와 통하는 축 급액구(69)로부터 공급된 냉각수는, 모터축(31)에 형성된 중심 구멍(33) 내를 흘러, 모터축(31)을 내측(내부)으로부터 냉각한다. 모터축(31)을 내측(내부)으로부터 냉각함으로써, 회전자(6a)가 내측(모터(6) 내부)으로부터 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다.

중심 구멍(33) 내를 흘러 모터(6)의 회전자(6a)를 내측(내부)으로부터 둘레 방향에 걸쳐 냉각하는 데 사용된 냉각수는, 모터축(31)의 회전에 의하여 둘레 방향으로 이동하는 복수의 액 유출 구멍(21d)으로부터 로터측의 모터실(20) 내부로 유출된다. 복수의 액 유출 구멍(21d)으로부터 유출된 냉각수는 둘레 방향에 걸쳐 고정자(6b)에 부착되어, 모터실(20) 내부측으로부터 고정자(6b)를 둘레 방향에 걸쳐 냉각한다. 모터(6)의 냉각에 사용된 냉각수는 배액구(66)를 통하여 모터실(20) 밖으로 배출된다. 당해 냉각수는 중간 배액로(112)를 통하여 액 회수부(101)에 회수된다.

모터축 냉각부로서 작용하는 중심 구멍(33) 내를 유통하는 냉각수에 의하여 모터축(31)이 둘레 방향에 걸쳐 냉각되고, 모터축(31)의 냉각에 의하여 모터축(31)에 밀접하게 되어 고정된 회전자(6a)가 냉각된다. 그와 함께, 중심 구멍(33)과 복수의 플랜지 연통 구멍(27a)과 액 가이드 구멍(21c)과 복수의 액 유출 구멍(21d)을 유통한 냉각액이 유출 개구(21f)로부터 로터측의 모터실(20) 내부로 둘레 방향에 걸쳐 유출됨으로써, 고정자(6b)가 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다. 즉, 모터축(31) 내를 유통하는 냉각수에 의하여 모터(6)의 회전자(6a) 및 고정자(6b)의 양쪽이 냉각되어 모터(6)가 내측으로부터 냉각된다. 따라서 스크루 로터(3)를 회전 구동하는 모터(6)를 내측으로부터 냉각하여 모터(6)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

그와 함께, 재킷 급액로(124)와 통하는 재킷 급액구(도시하지 않음)로부터 공급된 냉각수는, 모터 케이싱 본체(5a)의 내측면에 장착된 냉각 재킷(8)의 냉각 통로(8b) 내를 흘러 고정자(6b)를 외측으로부터 냉각한다.

이와 같이, 모터축(31)의 중심 구멍(33) 내를 흐르는 냉각수와 냉각 재킷(8)의 냉각 통로(8b) 내를 흐르는 냉각수에 의하여 모터(6)의 내외로부터 모터(6)를 효과적으로 냉각할 수 있어, 입력 전력에 대한 모터 출력의 저하를 억제할 수 있다.

모터실(20) 내에서는, 모터(6)를 내측으로부터 냉각하기 위한 냉각수가 존재하고 있다. 한편, 압축기 본체(2) 및 모터(6)에서는, 각 베어링부(11, 12, 13)를 윤활 및 냉각하기 위한 오일이 사용되고 있다. 중간 베어링부(12)와 모터실(20) 사이에서 냉각수 및 오일이 혼합되는 것을 방지하기 위하여 중간 축 밀봉부(12c)가 설치되어 있다. 또한 모터 베어링부(13)와 모터실(20) 사이에서 냉각수 및 오일이 혼합되는 것을 방지하기 위하여 모터측 축 밀봉부(13c)가 설치되어 있다. 또한 모터축 급액 부재(10)의 돌출부(10b)의 일부분을 삽입 관통 구멍(37c) 내에 삽입 관통함으로써 형성되는 간극에는 시일 부재(시일 링)를 설치해도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 간극을 극히 미소한 크기로 제한하지 않더라도 오일과 냉각수가 혼합되는 것을 방지할 수 있다.

중간 축 밀봉부(12c)는 중간 베어링부(12)의 스러스트 베어링(12b)의 모터(6)측에 설치되어 있다. 스러스트 베어링(12b)의 내륜과 중간 축 밀봉부(12c) 사이에 개재 배치된 슬리브에 의하여, 스러스트 베어링(12b)의 내륜의 위치가 수형 로터축(21)에 대하여 고정되어 있다. 또한 모터측 축 밀봉부(13c)는 모터 베어링부(13)의 모터(6)측에 설치되어 있다. 모터 베어링부(13)의 내륜과 모터측 축 밀봉부(13c) 사이에 개재 배치된 슬리브에 의하여, 모터 베어링부(13)의 내륜의 위치가 베어링 지지체(37)에 대하여 고정되어 있다.

중간 축 밀봉부(12c)는, 예를 들어 오일 시일로서의 비스코 시일, 및 냉각수 시일로서의 비스코 시일을 구비하고 있다. 스러스트 베어링(12b)측에 설치된 비스코 시일은, 오일의, 모터실(20)로의 유입을 방지한다. 모터(6)측에 설치된 비스코 시일은, 냉각수의, 스러스트 베어링(12b)으로의 유입을 방지한다. 마찬가지로 모터측 축 밀봉부(13c)도, 예를 들어 오일 시일로서의 비스코 시일, 및 냉각수 시일로서의 비스코 시일을 구비하고 있다.

따라서 중간 축 밀봉부(12c) 및 모터측 축 밀봉부(13c)에 의하여 오일 및 냉각수가 혼합되는 것을 방지할 수 있어, 오일 및 냉각수를 각각 액 회수부(71) 및 액 회수부(101)에 의하여 따로따로 회수할 수 있다. 회수된 오일은 급액로(80) 및 배액로(90)를 통하여 순환시켜 사용된다. 회수된 냉각수는 급액로(120) 및 배액로(110)를 통하여 순환시켜 사용된다.

또한 냉각수가 물 단체일 때는, 급액로(120) 및 배액로(110)를 통하여 순환시켜 사용하지 않고, 배액로(110)로부터 배출된 물을 쓰고 버림과 함께, 새로운 물을 급액로(120)로부터 공급하는 비순환의 양태로 할 수도 있다.

또한 배액로(90) 및 배액로(110)를 하나의 배액로로 통합하고, 통합된 배액로의 하류측에 있어서, 오일이 혼입된 냉각수로부터 오일을 분리하기 위한 유수 분리기를 배치하는 양태로 할 수도 있다. 이 경우, 유수 분리기에서 분리된 오일 및 냉각수는 각각, 액 회수부(71)(오일 회수부) 및 액 회수부(101)(물 회수부)에서 회수된 후 급액로(80) 및 급액로(120)를 통하여 각 급유처 및 각 급수처에 공급됨으로써, 순환시켜 사용된다. 당해 양태에 의하면 배액로를 간략화할 수 있다.

또한 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 스크루 로터(3)의 로터축(21) 및 모터(6)의 모터축(31)을 별체로 구성하거나, 제2 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 수형 로터축(21)의 모터(6)측에 모터측 단부(51)를 구비하고, 수형 로터축(21) 및 모터측 단부(51)를 하나의 축체인 회전축(50)으로 구성해도 된다.

또한 상기 실시 형태에서는, 액 회수부(71)에 대하여 상세히 설명하고 있지는 않지만, 액 회수부(71)는, 적어도 모터실(20) 외로 배출된 오일을 회수하는 공간이면 된다. 예를 들어 액 회수부(71)는, 모터실(20) 밖에 별도로 설치되는 오일 탱크로 구성해도 되고, 모터 케이싱(5)과 일체 구조로 구성해도 된다. 마찬가지로 액 회수부(101)는, 적어도 모터실(20) 밖으로 배출된 냉각수를 회수하는 공간이면 된다. 예를 들어 액 회수부(101)는, 모터실(20) 밖에 별도로 설치되는 물탱크로 구성해도 되고, 모터 케이싱(5)과 일체 구조로 구성해도 된다.

또한 상기 제1 실시 형태 및 제3 실시 형태에서는, 모터축(31)과 수형 로터축(21)을 일체적으로 연결하기 위한 커플링 부재로서 키(41)를 사용하고 있지만, 커플링 부재로서 테이퍼 링(스팬 링이라고도 함)을 사용할 수도 있다. 또한 테이퍼 링은, 모터축(31)과 수형 로터축(21) 사이의 장착 스페이스에 배치된 링의 둘레면에서 발생하는 마찰력을 이용하여 모터축(31)과 수형 로터축(21)을 연결한다. 테이퍼 링은, 한쪽 경사면을 갖는 쐐기형 이너 링과, 해당 한쪽 경사면에 걸림 결합하는 다른 쪽 경사면을 갖는 쐐기형 아우터 링을 조합한 구성이다. 또한 전달 토크와 축의 회전수로 원하는 사양을 만족시키는 것이면, 커플링 부재의 구성은 한정되지 않는다.

또한 로터 베어링부(11)나 중간 베어링부(12)나 모터 베어링부(13)의 구성 및 각 축 밀봉부(14a, 14b, 14c, 14d, 12c, 13c)의 구성은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상술한 냉각 구조를 구비하는 스크루 압축기(1)는, 예를 들어 20000rpm 정도의 고속으로 회전 구동되는 오일프리식의 것에 추가하여, 냉각유가 로터실(17)에 도입되고 3000rpm 정도의 저속으로 회전 구동되는 유랭식의 것이어도 된다.

또한 중간 축 밀봉부(12c) 및 모터측 축 밀봉부(13c)로서 비스코 시일을 예시했지만, 축 밀봉부에 있어서의 축의 회전수 등을 고려하여 적절히 립 시일을 사용하게 해도 된다.

또한 냉각 재킷(8)을 없애고, 모터(6)의 고정자(6b)를 냉각하는 냉각액을 흐르게 하기 위한 냉각 통로(8b)를 모터 케이싱 본체(5a)에 형성하는 구성이어도 된다. 이 경우, 고정자(6b)가 모터 케이싱 본체(5a)의 내벽면에 직접 설치된다.

또한 본 명세서에 있어서의 「로터측의 모터실(20) 및 로터측의 급액구(65)」 등에서의 「로터측」이란, 기준으로 되는 어느 위치에 대하여 압축기 본체(2)의 스크루 로터(3)측에 있는 것을 의미하지, 기준으로 되는 어느 위치에 대하여 모터(6)의 회전자(6a) 측에 있는 것을 의미하는 것은 아니다.

이상의 설명으로부터 밝혀진 바와 같이, 본 발명에 따른 스크루 압축기(1)는, 스크루 로터(3)가 로터 케이싱(4) 내에 수용된 압축기 본체(2)와, 회전자(6a) 및 고정자(6b)가 모터 케이싱(5)의 모터실(20) 내에 수용되고, 회전자(6a)에 고정된 모터축(31)에 의하여 스크루 로터(3)의 로터축(21)을 회전 구동하는 모터(6)와, 모터축(31)의 반로터측에 설치되어 냉각액을 공급하기 위한 축 급액부(10, 37)와, 모터축(31) 내에서 축 방향으로 뻗어 있는 공동이며, 축 급액부(10, 37)를 통하여 공급된 냉각액이 공동 내를 유통함으로써 모터축(31)을 냉각하는 모터축 냉각부(33)와, 모터축(31)의 로터측 또는 로터축(21)의 모터(6)측에 위치하고, 모터축(31) 또는 로터축(21)의 외면에 형성된 유출 개구(21f)로부터 직경 방향 내방으로 뻗어 있어 모터축 냉각부(33)와 유체적으로 접속되는 액 유출부(21d)를 구비한다.

상기 구성에 의하면, 모터축 냉각부(33) 내를 유통하는 냉각액에 의하여 모터축(31)이 냉각된다. 모터축(31) 내부로부터의 냉각에 의하여, 모터축(31)에 고정된 회전자(6a)가 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다. 그와 함께, 모터축(31)의 회전에 수반하여 둘레 방향으로 이동하는 유출 개구(21f)로부터 냉각액을 유출시킴으로써, 모터실(20) 내부에 있어서 고정자(6b)가 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다. 따라서 스크루 로터(3)를 회전 구동하는 모터(6)의 회전자(6a) 및 고정자(6b)를 모터(6) 내부측으로부터 둘레 방향에 걸쳐 냉각함으로써, 모터(6)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

로터 케이싱(4)의 토출측이 모터 케이싱(5)에 접속되고, 로터축(21)이 모터축(31)에 대하여 동축으로 연결되고, 로터축(21)의 모터(6)측에 마련되어 로터축(21) 내에서 축 방향으로 뻗어 있는 공동이며, 로터축(21) 및 모터축(31)의 연결에 사용되는 로터축 냉각부(21c)를 더 구비하고, 당해 로터축 냉각부(21c)가 모터축 냉각부(33) 및 액 유출부(21d)와 유체적으로 접속되어 있다. 당해 구성에 의하면, 로터 케이싱(4)의 토출측에서는 가스 압축으로 로터축(21)이 고온으로 되지만, 로터축(21)이 로터축 냉각부(21c)를 구비함으로써 로터축(21) 및 모터축(31)의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 스크루 압축기(1)는, 스크루 로터(3)가 로터 케이싱(4) 내에 수용된 압축기 본체(2)와, 회전자(6a) 및 고정자(6b)가 모터 케이싱(5)의 모터실(20) 내에 수용되고, 회전자(6a)에 고정된 회전축을 통하여 스크루 로터(3)를 회전 구동하는 모터(6)와, 회전축(50)의 모터측 단부(51)에 설치되어 냉각액을 공급하기 위한 축 급액부(10)과, 회전자(6a)가 위치하는 부위의 회전축(50) 내에 형성된 공동이며, 축 급액부(10)를 통하여 공급된 냉각액이 공동 내를 유통함으로써 회전자(6a)를 냉각하는 회전자 냉각부(30)와, 회전축(50)에 있어서의 스크루 로터(3)과 회전자(6a) 사이에 위치하고, 회전축(50)의 외면에, 모터실(20) 내로 개방되도록 형성된 유출 개구(21f)를 갖고, 유출 개구(21f)로부터 직경 방향 내방으로 뻗어 있어 회전자 냉각부(30)와 유체적으로 접속된 액 유출부(21d)를 구비한다.

상기 구성에 의하면, 회전자(6a)가 위치하는 부위의 회전축(50) 내에 설치된 회전자 냉각부(30) 내를 유통하는 냉각액에 의하여 회전축(50)이 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다. 회전축(50) 내부로부터의 냉각에 의하여, 회전축(50)에 고정된 회전자(6a)가 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다. 그와 함께, 회전축(50)의 회전에 수반하여 둘레 방향으로 이동하는 유출 개구(21f)로부터 회전축(50)의 둘레 방향으로 냉각액을 유출시킴으로써, 모터실(20)의 내부에 있어서 고정자(6b)가 둘레 방향에 걸쳐 냉각된다. 따라서 스크루 로터(3)를 회전 구동하는 모터(6)의 고정자(6b) 및 회전자(6a)를 내부측으로부터 둘레 방향에 걸쳐 직접적으로 냉각함으로써, 모터(6)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

본 발명은, 상기 특징에 추가하여 다음과 같은 특징을 갖출 수 있다.

즉, 스크루 압축기(1)는, 모터(6)의 냉각에 사용되는 냉각액을 냉각하는 액 냉각기(72, 102)와, 모터 케이싱(5)에 설치된 배액부(66, 78)로부터 배출된 냉각액을 액 냉각기(72, 102)에 공급하는 배액로(90, 110)와, 액 냉각기(72, 102)에서 냉각된 냉각액을 급액처에 공급하는 급액로(80, 120)와, 급액로(80, 120)로부터 분기되어 축 급액부(10, 37)에 공급하는 축 급액로(85, 125)를 구비한다. 당해 구성에 의하면, 냉각된 냉각액을 순환시켜 사용할 수 있다.

급액로(80, 120)가 재킷 급액로(84, 124)로 분기되고, 재킷 급액로(84, 124)가, 모터(6)의 고정자(6b)를 냉각하는 냉각 재킷(8)과 유체적으로 접속되어 있고, 냉각 재킷(8)의 하류측에서 유체적으로 접속되어 있는 재킷 배액로(94, 114)가 배액로(90, 110)에 합류하고 있다. 당해 구성에 의하면, 냉각액에 의하여 모터(6)의 회전자(6a)와 모터실(20) 내가 냉각되는 것에 추가하여, 냉각 재킷(8) 및 모터(6)의 고정자(6b)가 냉각된다. 즉, 모터의 고정자 및 회전자의 양쪽이 냉각된다.

모터(6)의 냉각에 사용된 냉각액을 저류하는 액 회수부(71, 101)가 냉각 재킷(8)의 하류측에 설치되어 있다. 당해 구성에 의하면, 비교적 많은 냉각액을 필요로 하는 냉각 재킷(8)을 사용하는 경우에 있어서도 모터실(20) 내에 냉각액을 유지하는 것을 요하지 않으므로, 모터(6)의 회전자(6a)에 의한 냉각액의 교반 손실을 저감시킬 수 있다.

모터실(20)의 상부에는, 냉각액을 모터실(20) 내에 공급하는 모터실 급액구(65, 77)가 배치되어 있다. 당해 구성에 의하면, 모터실 급액구(65, 77)를 통하여 냉각액이 모터실(20)의 상부로부터 공급되므로, 모터실(20)을 보다 효과적으로 냉각할 수 있다.

냉각액이, 모터(6) 및 압축기 본체(2)의 적어도 어느 것에 설치된 베어링부(11, 12, 13)를 윤활하는 오일이다. 당해 구성에 의하면, 오일이 냉각액을 겸함으로써 액 회수부(71, 101), 액 냉각기(72, 102) 및 액 펌프(73, 103)를 공용할 수 있어, 오일(냉각액)의 공급 및 배출에 따른 구성을 간략화할 수 있다.

1: 스크루 압축기(오일프리 스크루 압축기)
2: 압축기 본체
3: 스크루 로터
3a: 수형 로터
3b: 암형 로터
4: 로터 케이싱
5: 모터 케이싱
5a: 모터 케이싱 본체
6: 모터
6a: 회전자
6b: 고정자
6g: 에어 갭
7: 베어링 케이싱
8: 냉각 재킷
9: 커버
10: 모터축 급액 부재(축 급액부)
10c: 액 도입 구멍
11: 로터 베어링부(베어링부)
12: 중간 베어링부(베어링부)
12c: 중간 축 밀봉부
13: 모터 베어링부(베어링부)
13c: 모터측 축 밀봉부
14a: 중간 축 밀봉부
17: 로터실
20: 모터실
21: 수형 로터축(로터축)
21c: 액 가이드 구멍(로터축 냉각부)
21d: 액 유출 구멍(액 유출부)
21f: 유출 개구
22: 암형 로터축(로터축)
26: 나사 구멍
27: 체결 플랜지
28: 체결 볼트(체결 부재)
30: 냉각 구멍(회전자 냉각부)
31: 모터축
33: 중심 구멍(모터축 냉각부)
37: 베어링 지지체(축 급액부)
39: 모터축 연통부
41: 키(커플링 부재)
42: 키 홈
50: 회전축
51: 모터측 단부
54: 중간 연통부
64: 중간 급액구(중간 급유구)
65: 모터실 급액구(모터실 급유구)
66: 모터실 배액구(모터실 배유구; 배액부)
67: 재킷 급액구
68: 재킷 배액구
69: 모터축 급액구
71: 액 회수부(오일 회수부)
72: 액 냉각기(오일 냉각기)
73: 액 펌프(오일 펌프)
77: 모터실 급액구(모터실 급유구)
78: 모터실 배액구(모터실 배유구; 배액부)
80: 급액로(급유로)
81: 베어링 급액로(베어링 급유로)
82: 급액로(급유로)
82a: 중간 급액 구멍(중간 급유 구멍)
82b: 연통 스페이스
83: 모터실 급액로(모터실 급유로)
84: 재킷 급액로
85: 축 급액로
86: 모터실 급액로(모터실 급유로)
90: 배액로(배유로)
91: 베어링 배액로(베어링 배유로)
92: 모터실 배액로(모터실 배유로)
93: 모터실 배액로(모터실 배유로)
94: 재킷 배액로(재킷 배유로; 배액로)
96: 중간 배유로
101: 액 회수부(물 회수부)
102: 액 냉각기(물 냉각기)
103: 액 펌프(물 펌프)
110: 배액로(배수로)
112: 중간 배액로(모터실 배수로)
113: 모터실 배액로(모터실 배수로)
114: 재킷 배액로(재킷 배수로)
120: 급액로(급수로)
123: 모터실 급액로(모터실 급수로)
124: 재킷 급액로(재킷 급수로)
125: 축 급액로(축 급수로)
126: 모터실 급액로(모터실 급수로)
165: 모터실 급액구(모터실 급수구)
166: 모터실 배액구(모터실 배수구; 배액부)
177: 모터실 급액구(모터실 급수구)
178: 모터실 배액구(모터실 배수구; 배액부)

Claims

스크루 로터가 로터 케이싱 내에 수용된 압축기 본체와,
회전자 및 고정자가 모터 케이싱의 모터실 내에 수용되고, 상기 회전자에 고정된 모터축에 의하여 상기 스크루 로터의 로터축을 회전 구동하는 모터와,
상기 모터축의 반로터측에 설치되어 냉각액을 공급하기 위한 축 급액부와,
상기 모터축 내에서 축 방향으로 뻗어 있는 공동이며, 상기 축 급액부를 통하여 공급된 냉각액이 상기 공동 내를 유통함으로써 상기 모터축을 냉각하는 모터축 냉각부와,
상기 모터축의 로터측 또는 상기 로터축의 모터측에 위치하고, 상기 모터축 또는 상기 로터축의 외면에 형성된 유출 개구로부터 직경 방향 내방으로 뻗어 있어 상기 모터축 냉각부와 유체적으로 접속되는 액 유출부를 구비하는, 스크루 압축기.
제1항에 있어서,
상기 로터 케이싱의 토출측이 상기 모터 케이싱에 접속되고,
상기 로터축이 상기 모터축에 대하여 동축으로 연결되고,
상기 로터축의 모터측에 마련되어 상기 로터축 내에서 축 방향으로 뻗어 있는 공동이며, 상기 로터축 및 상기 모터축의 연결에 사용되는 로터축 냉각부를 더 구비하고, 당해 로터축 냉각부가 상기 모터축 냉각부 및 상기 액 유출부와 유체적으로 접속되어 있는, 스크루 압축기.
스크루 로터가 로터 케이싱 내에 수용된 압축기 본체와,
회전자 및 고정자가 모터 케이싱의 모터실 내에 수용되고, 상기 회전자에 고정된 회전축을 통하여 상기 스크루 로터를 회전 구동하는 모터와,
상기 회전축의 모터측 단부에 설치되어 냉각액을 공급하기 위한 축 급액부와,
상기 회전자가 위치하는 부위의 상기 회전축 내에 마련된 공동이며, 상기 축 급액부를 통하여 공급된 냉각액이 상기 공동 내를 유통함으로써 상기 회전자를 냉각하는 회전자 냉각부와,
상기 회전축에 있어서의 상기 스크루 로터와 상기 회전자 사이에 위치하고, 상기 회전축의 외면에, 상기 모터실 내로 개방되도록 마련된 유출 개구를 갖고, 상기 유출 개구로부터 직경 방향 내방으로 뻗어 있어 상기 회전자 냉각부와 유체적으로 접속된 액 유출부를 구비하는, 스크루 압축기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모터의 냉각에 사용되는 냉각액을 냉각하는 액 냉각기와,
상기 모터 케이싱에 설치된 배액부로부터 배출된 냉각액을 상기 액 냉각기에 공급하는 배액로와,
상기 액 냉각기에서 냉각된 냉각액을 급액처에 공급하는 급액로와,
상기 급액로로부터 분기되어 상기 축 급액부에 공급하는 축 급액로를 구비하는, 스크루 압축기.
제4항에 있어서,
상기 급액로가 재킷 급액로로 분기되고, 상기 재킷 급액로가, 상기 모터의 상기 고정자를 냉각하는 냉각 재킷과 유체적으로 접속되어 있고,
상기 냉각 재킷의 하류측에서 유체적으로 접속되어 있는 재킷 배액로가 상기 배액로에 합류하고 있는, 스크루 압축기.
제5항에 있어서,
상기 모터의 냉각에 사용된 냉각액을 저류하는 액 회수부가 상기 냉각 재킷의 하류측에 설치되어 있는, 스크루 압축기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모터실의 상부에는, 냉각액을 공급하는 모터실 급액구가 배치되어 있는, 스크루 압축기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각액이, 상기 모터 및 상기 압축기 본체 중 적어도 어느 것에 설치된 베어링부를 윤활하는 오일인, 스크루 압축기.