JP2004162540A - スクリュ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】構造の単純化、小型化、メンテナンスの負担軽減等を可能としたスクリュ圧縮機を提供する。
【解決手段】互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータ１１，１２と、このスクリュロータ１１，１２の両側に延びたロータ軸１１Ｌ，１１Ｒ及び１２Ｌ，１２Ｒを回転可能に支持する軸受・軸封部１３Ｌ，１３Ｒ及び１４Ｌ，１４Ｒとを収容したローターケーシング１５に穿設され、軸受・軸封部１３Ｌ，１３Ｒ及び１４Ｌ，１４Ｒに潤滑及びシール用として液を導く注液孔１６，１７，１８を備えた冷凍装置用スクリュ圧縮機１において、冷媒の圧縮、凝縮、膨張、蒸発が繰返される冷媒循環流路における凝縮後で、かつ膨張前の冷媒を上記軸受・軸封部に導くように、一端が注液孔１６，１７，１８の内壁面に接触することなく注液孔１６，１７，１８内に嵌入させられた注液管１９を設けた構成としてある。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリュ圧縮機、特に冷凍装置における冷媒を圧縮する冷凍装置用スクリュ圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍装置に適用されたスクリュ圧縮機は公知である（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２６８９８８号公報（図１、図２、図４〜７）
【特許文献２】
特開平６−１２９３７０号公報（図１）
【特許文献３】
特開２００１−３１７４８０号公報（図１）
【０００４】
スクリュ圧縮機は、ロータ間、ロータとロータ室の内壁面との間のシール、圧縮に伴う昇温部の冷却、潤滑等の目的でロータ室内に油を注入する油冷式のスクリュ圧縮機と、ロータ室内に油を注入せず、軸受部がロータ室からシールにより完全に遮断され、雌雄ロータ間の回転駆動力伝達のために同期歯車が用いられる無給油式のスクリュ圧縮機とに大別される。圧縮機本体自体の構造は油冷式のスクリュ圧縮機に比して、無給油式のスクリュ圧縮機の方がかなり複雑であり、同一吐出風量とした場合、油冷式のスクリュ圧縮機に比して無給油式のスクリュ圧縮機の方が複雑化した分だけ高価となる。また、油冷式のスクリュ圧縮機に比して無給油式のスクリュ圧縮機の方が、ロータ間の隙間、及びロータとロータ室の内壁面との間の隙間は大きく、この隙間を介して漏れるガス量も多い。それ故に、圧縮ガス中に潤滑油が含まれるのが許されず、クリーンな圧縮ガスのみが要求される特別な用途以外では、一般的に、油冷式のスクリュ圧縮機が用いられ、無給油式のスクリュ圧縮機が用いられることはない。
【０００５】
上記特許文献１には、図４に示す油冷式の２段形スクリュ圧縮機３０が開示されている。この２段形スクリュ圧縮機３０は、一体的に結合されたモーターケーシング３１、低圧側の第１段ローターケーシング３２及び高圧側の第２段ローターケーシング３３を備え、第１段ローターケーシング３２には吸込口３４が設けられ、第２段ローターケーシング３３からは油分離回収器３５が介設された吐出流路３６が延びている。また、モーターケーシング３１内にはモータ３７が収容され、第１段及び第２段ローターケーシング３２及び３３内には、それぞれ互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータ３８，３９及び４１，４２が収容されている。第１段のスクリュロータ３８及び３９の両側に延びたロータ軸３８Ｌ，３８Ｒ及び３９Ｌ，３９Ｒのそれぞれは軸受・軸封部４３Ｌ，４３Ｒ及び４４Ｌ，４４Ｒにより回転可能に支持されている。さらに、第２段のスクリュロータ４１及び４２の両側に延びたロータ軸４１Ｌ，４１Ｒ及び４２Ｌ，４２Ｒのそれぞれは軸受・軸封部４５Ｌ，４５Ｒ及び４６Ｌ，４６Ｒにより回転可能に支持されている。そして、モータ３７の出力軸４７と第１段のスクリュロータ３８のロータ軸３８Ｌ，３８Ｒと第２段のスクリュロータ４１のロータ軸４１Ｌ，４１Ｒは同軸上に配置され、一体回転可能に結合されている。
【０００６】
一方、油分離回収器３５の下部は油溜まり部５１になっており、ここから油冷却器５２及び油フィルタ５３を経由して第１段及び第２段ローターケーシング３２及び３３内のロータ室及び軸受・軸封部に通じる油流路５４が延びている。さらに詳しく説明すると、第１段ローターケーシング３２及び第２段ローターケーシング３３には、軸受・軸封部４３Ｌ，４３Ｒ及び４４Ｌ，４４Ｒ、軸受・軸封部４５Ｌ及び４６Ｌに通じる注液孔５５，５６，５７が穿設され、油流路５４は注液孔５５，５６，５７に接続されている。
【０００７】
そして、モータ３７によりスクリュロータ３８及び４１が駆動され、スクリュロータ３８及び４１とともにスクリュロータ３９及び４２が回転し、吸込口３４から吸込まれたガスが油注入を受けつつスクリュロータ３８，３９により圧縮され、さらに油注入を受けつつスクリュロータ４１，４２により圧縮されて、油を随伴して吐出流路３６に吐出される。油とともに吐出流路３６に吐出されたガスは油分離回収器３５にて油分離されて、油分離回収器３５の上方から吐出流路３６の延設部に送り出される一方、分離された油は一旦油溜まり部５１に溜められる。この油溜まり部５１の油は、油冷却器５２、油フィルタ５３を経て、上記ロータ室に注入されるとともに、潤滑及びシールのために注液孔５５，５６，５７を経て上記軸受・軸封部に導かれる。そして、これらの油はやがてガスとともに吐出流路３６に導かれて、繰返し循環させられる。
なお、２段形スクリュ圧縮機３０が冷凍装置用として用いられる場合、上記ガスは冷媒であり、凝縮器、膨張弁、蒸発器を含む流路を循環し、圧縮、凝縮、膨張、蒸発を繰返す。
【０００８】
上記特許文献２には、油分離回収器から油冷却器、油フィルタ及び油ポンプを経て注液孔から軸受・軸封部に通じる油流路を備えた油冷式スクリュ圧縮機が開示されている。
上記特許文献３には、デミスタ及び油溜めを含む油分離回収器を有する油冷式スクリュ圧縮機が開示されている。
そして、これらの油冷式スクリュ圧縮機も冷凍装置用として適用可能であることは言うまでもない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
冷凍装置用として上述した特許文献１に開示の２段形スクリュ圧縮機３０及び特許文献２及び３に開示の油冷式スクリュ圧縮機を用いた場合、少なくとも油分離回収器を要するとともに、油流路のための油用配管を要し、これらが装置全体の容積に占める割合は大きく、装置が嵩高となり、その設置スペースが大きくなるとともに、装置が複雑な構造になり、それだけ高コストのものになるのに加えて、メンテナンスに多大な負担が強いられる等の問題があった。
本発明は、斯る従来の問題をなくすことを課題としてなされたもので、構造の単純化、小型化、メンテナンスの負担軽減等を可能としたスクリュ圧縮機を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１発明は、互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータと、このスクリュロータの両側に延びたロータ軸を回転可能に支持する軸受・軸封部とを収容したローターケーシングに穿設され、上記軸受・軸封部に潤滑及びシール用として液を導く注液孔を備えたスクリュ圧縮機において、一端が上記注液孔の内壁面に接触することなく上記注液孔内に嵌入させられた注液管を設けた構成とした。
【００１１】
第２発明は、第１発明の構成に加えて、上記注液孔の内壁面と上記注液管との間に断熱材を介在させた構成とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１及び２は第１発明に係る冷凍装置用スクリュ圧縮機１を示し、このスクリュ圧縮機１は、互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータ１１，１２と、このスクリュロータ１１，１２の両側に延びたロータ軸１１Ｌ，１１Ｒ及び１２Ｌ，１２Ｒを回転可能に支持する軸受・軸封部１３Ｌ，１３Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒとを収容したローターケーシング１５を有している。また、このローターケーシング１５には、軸受・軸封部１３Ｌ，１３Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒに通じる注液孔１６，１７，１８が穿設されている。
【００１３】
注液孔１６，１７，１８のそれぞれには、スクリュ圧縮機１が冷凍装置に用いられた場合に、冷媒の圧縮、凝縮、膨張、蒸発が繰返される冷媒循環流路における凝縮後で、かつ膨張前の冷媒を軸受・軸封部１３Ｌ，１３Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒに潤滑及びシール用として導く注液管１９の一端が、注液孔１６，１７，１８の内壁面に接触することなく嵌入させられている。この一端は出来る限り軸受・軸封部１３Ｌ，１３Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒに近接するのが望ましい。注液孔１６の箇所のみ、図２に拡大して示してあるが、注液孔１７，１８の箇所についても同様に形成されている。
また、上記同様にして、スクリュ圧縮機１のロータ室に凝縮後で、かつ膨張前の冷媒を供給するようにしてもよい。
【００１４】
なお、ローターケーシング１５には、一体的にモータケーシング２１が結合され、ここに収容されたモータ２２の出力軸２３とロータ軸１１Ｒとは同軸上に配置され、一体回転可能に結合している。また、モータケーシング２１には、フィルタ２４が設けられた冷媒流入口２５が形成されている。そして、冷媒流入口２５から流入した冷媒ガスはモータ２２を通過した後、スクリュロータ１１，１２により吸込口２６から吸込まれて、圧縮され、図示しない吐出口から吐出される。
ところで、スクリュ圧縮機１の運転中は、ローターケーシング１５の温度が上昇しており、凝縮された冷媒が注液孔１６，１７，１８の内壁面に接触すると、冷媒が過熱され、軸受・軸封部１３Ｌ，１３Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒに液状態の冷媒が供給されなくなる可能性がある。軸受に液状態の冷媒が供給されないと、潤滑不良を起こし、軸受の焼き付き原因となる。
【００１５】
しかしながら、スクリュ圧縮機１の場合、上述したように注液管１９の一端が、注液孔１６，１７，１８の内壁面に接触することなく嵌入させられているため、凝縮された冷媒は、ローターケーシング１５の温度上昇の影響を受けることなく、液状態のまま軸受・軸封部１３Ｌ，１３Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒに導かれ、この箇所での潤滑及びシールの役割を果たすことが可能となっている。
【００１６】
この結果、スクリュ圧縮機１は上述した無給油式のスクリュ圧縮機のように複雑な構造でなく、油冷式のスクリュ圧縮機の単純な構造で、冷凍装置に用いられても、軸受・軸封部１３Ｌ，１３Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒの潤滑及びシール用として、潤滑油を必要としなくなる。このため、スクリュ圧縮機１では、従来潤滑油を用いていた場合には、構造が複雑化するという面において、さらに装置全体の容積、設置面積の増大及びコスト上昇という面においてかなり大きな比重を占めていた油分離回収器、油冷却器、油フィルタ、これらの潤滑油用機器を含む潤滑油循環のための油用配管が一切不要となり、潤滑油を用いた場合に負担となっていた潤滑油関連のメンテナンスも不要となる。
【００１７】
図３は、第２発明に係る冷凍装置用スクリュ圧縮機における注液孔１６の箇所のみ拡大して示したものであり、この注液孔１６及び注液孔１７，１８の箇所を除き、他はスクリュ圧縮機１と変わるところはなく、図３において、図２と共通する部分については同一番号を付してある。
この第２発明に係る冷凍装置用スクリュ圧縮機では、注液孔１６の内壁面と注液管１９との間に断熱材２７を介在させてあり、注液孔１７及び１８についても同様に断熱材２７を介在させてある。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、第１発明によれば、軸受・軸封部に潤滑及びシール用として液を導く注液孔を備えたスクリュ圧縮機において、一端が上記注液孔の内壁面に接触することなく上記注液孔内に嵌入させられた注液管を設けた構成としてある。
また、第２発明によれば、第１発明の構成に加えて、上記注液孔の内壁面と上記注液管との間に断熱材を介在させた構成としてある。
【００１９】
このため、このスクリュ圧縮機では、凝縮された冷媒を液状態のまま軸受・軸封部に供給でき、潤滑及びシール用として利用でき、潤滑油が不要となり、この結果、構造の複雑化、及び装置全体の容積、設置面積の増大及びコスト上昇という面においてかなり大きな比重を占めていた潤滑油用の油分離回収器、油冷却器、油フィルタ、これらを含む潤滑油循環のための油用配管が一切不要となり、装置全体の構造が簡素化され、かつコンパクトになるとともに、潤滑油を用いた場合に負担となっていた潤滑油関連のメンテナンスも不要となる等、種々の効果を奏する。
【００２０】
特に、冷媒の圧縮、凝縮、膨張、蒸発が繰返される冷媒循環流路における凝縮後で、かつ膨張前の冷媒を上記注液孔を通じて上記軸受・軸封部に導くように構成された冷凍装置用のスクリュ圧縮機として本発明を適用すれば、好ましい効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明に係る冷凍装置用スクリュ圧縮機の断面図である。
【図２】図１に示す冷凍装置用スクリュ圧縮機における一注液孔の箇所の部分拡大断面図である。
【図３】第２発明に係る冷凍装置用スクリュ圧縮機における一注液孔の箇所の部分拡大断面図である。
【図４】従来の油冷式２段形スクリュ圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
１ 冷凍装置用スクリュ圧縮機 １１ スクリュロータ
１１Ｌ，１１Ｒ ロータ軸 １２ スクリュロータ
１２Ｌ，１２Ｒ ロータ軸 １３Ｌ，１３Ｒ 軸受・軸封部
１４Ｌ，１４Ｒ 軸受・軸封部 １５ ローターケーシング
１６，１７，１８ 注液孔 １９ 注液管
２１ モータケーシング ２２ モータ
２３ 出力軸 ２４ フィルタ
２５ 冷媒流入口 ２６ 吸込口
２７ 断熱材

Claims (2)

1. 互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータと、このスクリュロータの両側に延びたロータ軸を回転可能に支持する軸受・軸封部とを収容したローターケーシングに穿設され、上記軸受・軸封部に潤滑及びシール用として液を導く注液孔を備えたスクリュ圧縮機において、一端が上記注液孔の内壁面に接触することなく上記注液孔内に嵌入させられた注液管を設けたことを特徴とするスクリュ圧縮機。
2. 上記注液孔の内壁面と上記注液管との間に断熱材を介在させたことを特徴とする請求項１に記載のスクリュ圧縮機。

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