JPH0128233B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、互に噛み合う１対のスクリユーロー
タをロータ室の内で回転せしめて冷媒を圧縮する
スクリユー圧縮機に関するものである。

「従来の技術と発明が解決しようとする課題」 従来例としては特公昭50−17686号公報に示さ
れるスクリユー圧縮機がある。従来この種のスク
リユー圧縮機において、ロータ作用空間に液体噴
射を行なう型式のものでは、雄、雌ロータ及び軸
受への給油は吐出配管中の油分離器で分離した油
を油冷却器にて40〜50℃前後に冷却して、最低高
低圧差を利用して給油するか、又は油ポンプを使
つて強制給油する方法が行なわれている。従つて
油は吐出圧〜吐出圧＋２〜３Kg／cm²の圧力にて軸
受に給油される。吸込側軸受を潤滑冷却し、60℃
前後の温度に上昇する。又吐出側においては圧縮
熱の影響を受けてさらに高い温度となる。これら
の油を総て通路を介して、吸入側又は吸込口とじ
込み前後のロータ作用空間に戻し、ロータの潤
滑、及びロータ作用空間のシール並びに圧縮機の
吸収用に供されて、作用流体といつしよに圧縮機
より吐出され、油分離器で分離回収し再循環利用
される。

このようにロータ作用空間には、吐出側軸受を
潤滑冷却した高温で粘性の低下した油を供給した
為、ロータの潤滑、及びロータ作用空間のシー
ル、並びに圧縮熱の除去は充分とはいえず、圧縮
機の信頼性及び効率は高いものとは言えなかつ
た。特に吐出側軸受を潤滑した高温の油を吸込口
とじ込み位置のロータ作用空間に送つている場合
には低温冷媒を加熱して膨張させロータ溝内圧力
上昇の為圧縮機に必要とする動力を増大させる欠
点がある。

さらに冷凍機用として用いられる圧縮機におい
ては負荷及び冷凍機の凝縮器に供給される冷却水
入口温度条件により吐出圧力が変化する為圧縮機
の吸入圧力と吐出圧力が大きく変化し軸受前後に
作用する圧力差もかなり変化する。この圧力差が
高い時に油が適量以上流れ、ロータ作用空間に余
分に供給されてしまう。この為、油撹拌動力が増
加し、圧縮機の効率を低下させていた。

本発明の目的はスクリユー圧縮機のロータ作用
空間へ送る油とロータ作用空間における冷媒の温
度差を可及的少なくすることにより、上記欠点を
完全に除去できないまでも極めて小さくして、圧
縮機の信頼性及び効率を改善することである。

「課題を解決するための手段」 本発明はケーシング内に平行に、かつ軸間距離
がその直径よりも小なる如く互に重なり合つて設
けられた二個の円筒状ボアの中に、それぞれ前記
ボア軸を中心に回転可能に支えられて互に噛み合
う雄ロータと雌ロータとを備え、前記ケーシング
には前記ボアの両端に前記ボア軸に直角な吸入側
端壁及び吐出側端壁を備え、該吸入側端壁及び吐
出側端壁にはそれぞれ端壁吸込口及び端壁吐出
口、さらに前記雄、雌ロータを支承する軸受を吸
込側と吐出側に備え、容量制御を行なうスライド
バルブを有し、作動流体を冷媒とし、圧縮機の外
部より冷却された油を吸込口完全とじ込み位置の
ロータ作用空間にスライドバルブを介して供給す
る油路を備えたスクリユー圧縮機において、圧縮
機の外部より冷却された油を各軸受に供給する油
路と、吐出側に設けた軸受に給油した油を吐出側
の通路に送る油路と、吸込側に設けた軸受及びバ
ランスピストンに送つた油を吸込口とじ込み縁よ
り２ピツチ位置又は該位置直後の吐出側のロータ
作用空間に送る油路を設けたことを特徴とするス
クリユー圧縮機である。

「作用」 圧縮機の運転状態において、外部より供給され
た冷たい油はスライドバルブを介して吸込口完全
とじ込み位置のロータ作用空間に供給される。又
圧縮機の外部より供給された油は吐出側軸受を冷
却して昇温し、吐出側の通路に送られ、高温とな
つた冷媒に混合して送り出される。更に又圧縮機
の外部より吸込側に設けた軸受及びバランスピス
トンに送つた油を吸込口とじ込み縁より２ピツチ
位置又は該位置直後の吐出側のロータ作用空間に
送られる。

「実施例」 以下、本発明の実施例について図面に従つて説
明する。図面は何れもスクリユー圧縮機を示し、
第１図は従断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面
図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面図である。

ロータケーシング１の両側は吸込側端壁及び吐
出側端壁をなしており、吸込ケーシング２、吐出
ケーシング３により密閉され、第３図に示すよう
な形状の雄ロータ４、雌ロータ５がかみ合つてお
り、両ロータはケーシング１の吐出し側の双円弧
形外周と接している。両ロータは図示矢印の方向
に回転するとき夫々同一リードでもつてかみ合う
位置が漸次移動するようになつており、外周にリ
ードの大きいねじ溝とねじ山を設けてかみ合う雄
ロータ４、雌ロータ５は一体となつた軸部４ａ，
４ｂ，５ａ，５ｂが夫々吸込ケーシング２に嵌入
したジヤーナル軸受６，７及び夫々吐出ケーシン
グ３に嵌入したジヤーナル軸受８，９によりラジ
アル方向荷重を支承され、吐出ケーシング３に嵌
入したスラスト玉軸受１２，１３の内輪に雄ロー
タ４の軸部４ａ、雌ロータ５の軸部５ａが嵌入し
て段部との間において夫々の軸部にねじ込まれた
ナツト１４，１５により軸方向移動を制止されて
いる。

雄ロータ４の一体となつた軸部４ａは機外に突
出して軸端部４ｃとなつており、軸端部４ｃによ
り雄ロータ４が駆動されるようになつている。

軸部４ａは吐出ケーシング３に固定されたカバ
ー１６に固定されたシールカバー１７中のメカニ
カルシールのような軸封装置１８により軸封され
ている。カバー１６には又軸部４ａのとおる部分
にシールリング１９が打込まれている。

吸込ケーシング２端はカバー２１により蔽われ
ている。

吸込ケーシング２は上方に吸込通路２２が設け
てあり、雄ロータ４、雌ロータ５の間の上側端面
となる位置に吸込口２３が開口している。吸込口
２３の下方の雄ロータ４と雌ロータ５が相会する
位置の反対側の吐出ケーシング３の端面には吐出
口２４が設けてあり、吐出ケーシング３中の吐出
通路２５が機外に通じている。

吸込ケーシング２にはシリンダ２６が嵌入され
カバー２７により押えられている。

シリンダ２６内には密封輪２９によりシールさ
れたピストン２８が嵌入しており、ピストンロツ
ド３１が吸込ケーシング２の孔に嵌め込まれた密
封輪３３を通じてロータケーシング１内に延出さ
れ、吸込側容積を変化させて吸込量を調節するス
ライドバルブ３２に固定されている。

シリンダ２６はカバー２１に固定されたカバー
２７により蔽われており、ピストンロツド３１は
カバー２７中の孔に挿入した密封輪３３′の部分
を挿通して外部に出ており、外部において該ピス
トンロツド３１の位置を検知されて吸込量を制御
される如くなつている。３４，３５はシリンダ２
６の圧油出入口である。

軸端部４ｃが第３図に矢印で示すように雄ロー
タ４を回転するとかみ合う雌ロータ５は雄ロータ
４と反対方向に同一速度で回転する。これらの回
転数は実例として同期速度が3000r.p.m位の電動
機により高速度で回転する。

雄ロータ４、雌ロータ５が回転すると図示され
ない配管より吸込通路２２をとおり吸込口２３よ
りロータケーシング１、雄ロータ４、雌ロータ５
により構成せられた吸込空気は気体は吸込まれ、
符号３６で示される部分よりは雄ロータ４、雌ロ
ータ５の夫々の外周はケーシング１の内周と密接
しており、それよりこれらのロータの１ピツチ吐
出側が吸込口完全とじ込み後のロータ作用空間と
なり、第１図、第２図において気体はロータ４，
５の回転により次第に雄ロータ４、雌ロータ５と
ケーシング１間のロータ溝空間の容積の減少によ
り圧縮され、吐出口２４にて吐出され吐出通路２
５より吐出側配管に送られる。

軸部４ｂ端には雄ロータ４と雌ロータ５の推力
のバランスをとるためのピストン３７が係止さ
れ、ピストン３７は吸込ケーシング２中に固定せ
られたシリンダ３８に滑入していてシリンダ室３
９が形成されている。

次に冷却並びに潤滑油供給路についてのべる。
第２図に示すように図示されないポンプより送ら
れる圧油は吐出ケーシング３に設けた入口４１に
配管される。入口４１よりは吐出側のジヤーナル
軸受８への油路４２、ジヤーナル軸受６及びシリ
ンダ室３９への油路４３に分れる。

油路４２はジヤーナル軸受８の外周の溝４５よ
り油路４６をとおり、ジヤーナル軸受９の外周の
溝４７につながる。第２図の一部拡大図の第２ａ
図に示すようにジヤーナル軸受８，９においては
外周の溝４５，４７より半径方向に貫通した孔４
５ａ，４７ａにより、夫々軸側の油溝４９，５１
につながる。

油溝４９，５１端は第２ａ図に示すように油溝
４９はオリフイス５２により、油溝５１はオリフ
イス５３により、各々ジヤーナル軸受８，９とス
ラスト玉軸受１２，１３間の空間につながり、該
スラスト玉軸受１２，１３の間を通じてカバー１
６内の空間５４に連通しており、空間５４よりは
第１図に示されるように吐出ケーシング３にあけ
た通路５５より吐出通路２５に続いている。

油路４３はロータケーシング１中を通じて吸込
ケーシング２に到り、吸込ケーシング２において
油路４３ａ，４３ｂに分岐してシリンダ室３９と
ジヤーナル軸受６の外周の溝５６につながり外周
の溝５６より吸込ケーシング中の油路５７により
ジヤーナル軸受７の外周の溝５８につながつてい
る。第２図の一部拡大図の第２ｂ図に示すように
ジヤーナル軸受６，７においては外周の溝５６，
５８より半径方向に貫通した孔５６ａ，５８ａに
より、夫々軸側の油溝５９，６１につながる。

油溝５９，６１端は第２ｂ図に示すように油溝
５９はオリフイス６２、油溝６１はオリフイス６
３を通じて吸込ケーシング２の室６４，６５に
夫々通じており、室６４，６５間は通路６６によ
り連通している。

室６５よりは油路６７が吸込ケーシング２より
ロータケーシング１に通じている。

油路６７の端末は吸込側端壁の吸込口とじ込み
縁２３ａ（第４図）より２ピツチの位置又は該位
置の吐出側直後にロータケーシング１内に開口す
る油路６８として設けてある。

第３図に示すようにロータケーシング１には入
口４１と同じ潤滑油源より配管が連結される油の
入口７１を備えた油路７１ａが設けてあり、油路
７１ａはスライドバルブ３２の表面に軸方向に刻
設した油溝７２に開口し、油溝７２は潤滑系統図
の第４図に示されるようにロータケーシング１の
軸方向の油溝７３と重なつて連通し、又、スライ
ドバルブ３２の移動により重なりがなくなり断絶
するようになつている。油溝７３はスライドバル
ブ３２の軸方向の短い油溝７４と重なつている。

スライドバルブに設けた油溝７２よりはスライ
ドバルブ３２中を貫通して雄ロータ４、雌ロータ
５の吸込開始位置より、即ち、スライドバルブ３
２端よりロータの１ピツチ吐出側のロータ作用空
間に開口した噴射口７５が設けてあり、ロータケ
ーシングの油溝７３からはロータケーシング１に
吸込側端壁の吸込口とじ込み縁２３ａより１ピツ
チの位置に噴射口７６ａがあるように油路７６が
穿設してある。即ち吸込口とじ込み後のロータ作
用空間に給油を計つてある。

ロータ作用空間は、ロータ４，５の回転により
吐出側へ移動し、溝容積（ロータ作用空間）が減
少し、冷媒ガスの圧力・温度が上昇し、低圧部か
ら高圧部での適正の噴射油量は異なる。

油量を増やすと、体積効率が向上するが、油の
撹拌動力が増加する。この為、本発明では、吸込
口とじ込み縁より２ピツチ迄の溝長さの長い圧力
の低い分には雄雌ロータ４，５の溝に吸込側軸受
６，７及びシリンダを経由した冷たい油を少量噴
射し、油の撹拌動作を抑える。但し油中の冷媒は
減圧により吸込側に洩れる際体積が30〜120倍と
なり洩れた場合損失は大きい。

この為、ロータ作用空間の圧力の低い部分に
は、吸込口とじ込み後１ピツチ位置の噴射口７６
ａより直接冷えた油を少量噴射して、撹拌動力を
抑えながら溝空間の密封を最小限行つて体積効率
を向上させている。

スライドバルブ３２の噴射口７５（２ピツチ以
後の圧力の高い部分）からは歯形の洩れを防止す
る為又、撹拌動力増加より体積効率の向上が大き
い為油を追加噴射して油量を増やし体積効率の低
下を防止する。

さらに圧力、温度の上昇する吸込口とじ込み縁
２３ａより２ピツチ位置又は該位置の吐出側直後
の油路６８より、吸込側軸受６，７を潤滑冷却し
た比較的温度の低い油を供給することにより、溝
前後の圧力差が増大したロータ作用空間の油量を
増して、体積効率を向上させている。

尚、吐出側の軸受８，９に給油した温度の高い
油は冷媒ガスの過熱及び撹拌動力を抑える為吐出
通路２５に戻す。

以上説明したスクリユー圧縮機は冷凍機用とし
て用いられたもので油分離器で冷媒ガスを分離回
収された油は油冷却器で40℃〜50℃前後に冷却さ
れ、ポンプで加圧されて入口４１，７１より給油
される。入口４１よりは油路４２をとおつて溝４
５に入り、溝４５より孔４５ａをとおつて油溝４
９に入りジヤーナル軸受８の摺動面が冷却潤滑さ
れる。

一方溝４５より油路４６をとおり溝４７に入つ
た圧油は孔４７ａより油構５１に入りジヤーナル
軸受９の摺動面が、冷却潤滑される。

油溝４９，５１の圧油はオリフイス５２，５３
で油量を調節されて夫々スラスト玉軸受１２，１
３を冷却、潤滑して空間５４、通路５５をとお
り、温度上昇し、粘度も低下して吐出通路２５に
入る。

ロータケーシング１と吐出ケーシング３の接す
る吐出側端壁は圧縮熱の影響を受けて60〜90℃の
温度となつていて前記油は軸受の発生熱以上の温
度上昇があり65〜75℃前後の温度となつている。

油路４３に分岐された圧油は吸込ケーシング２
中で分れて一方の油路４３ａをとおつた圧油は溝
５６より孔５６ａをとおり、油溝５９に入りジヤ
ーナル軸受６を冷却潤滑し、他方の油路４３ｂを
とおつた圧油はシリンダ室３９に入り作動圧をピ
ストン３７に及ぼし、ピストン３７とシリンダ３
８間より洩れる油は室４６に入る。溝５６より油
路５７に入つた圧油は溝５８に到り孔５８ａを通
じて油溝６１に入りジヤーナル軸受７を冷却潤滑
する。油溝５９，６１の圧油はオリフイス６２，
６３により給油量が調節されて室６４，６５に
夫々入り、室６４の油はシリンダ室３９より洩れ
る油も併せて室６４，６５間に設けた通路６６を
とおつて室６５に流れ、室６５から油路６７に送
られる。

油路６７に送られる圧油はジヤーナル軸受６，
７が吸込側であつて比較的低い温度であり粘性も
あり潤滑性能が保たれている。これらの圧油は油
路６８より雌ロータ５とロータケーシング１間の
摺動面に入り潤滑と密閉が行われ、又雄ロータ４
と雌ロータ５間の密閉と潤滑が行われる。

ロータケーシング１と吸込ケーシング２の接し
ている吸込側端壁は吸込口２３と接しているため
圧縮機の吸込側の温度一般、−40〜10℃に影響さ
れて冷たくなつているので通過する油はジヤーナ
ル軸受６，７の発生熱量では温度上昇がわずかで
該軸受に給油される前の温度とそれ程変らないか
低い場合もあるのである。

入口７１より入つた油は油溝７２をとおり、噴
射口７５より雄ロータ４、雌ロータ５の外周作用
空間に噴出する。この噴射口７５はスライドバル
ブ３２を右行させると移動するので部分負荷とす
る場合に噴射した油が吸込空間に洩れ込まない様
スライドバルブの低圧制御縁３１より１ピツチ吐
出側としている。油溝７２，７３，７４をとおつ
て油路７６をとおつて噴射口７６から雄ロータ
４、雌ロータ５の外周作用空間に吸込側端壁より
１ピツチ吐出側の位置において給油される。

スライドバルブ３２が右行して油溝７２，７３
間が離れると油溝７３には油は行かなくなり、油
は油路７６より給油されない。即ち、一定以下の
部分負荷の場合は雄ロータ４、雌ロータ５の外周
への給油はスライドバルブ３２を介する。給油は
油路６８及び噴射口７５のみとなる。従つてスラ
イドバルブ３２が移動して油路７６より潤滑油が
吸込空間に溢流することがない。

油路６８、噴射口７５、噴射口７６ａよりの給
油は冷却された油であり、それぞれの断面は小さ
なオリフイスでよい特徴がある。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明のスクリユー圧縮機によ
れば次の如き、顕著な効果を有する。

(1) ロータ作用空間の圧縮室に供給される油は、
温度を低めに出来、油の粘性も増加させている
為、ロータの潤滑及びロータ作用空間の密封性
を向上できる。圧縮は等温圧縮に近くなり、圧
縮効率を向上出来る。さらに圧縮室への適正油
量を少なくすることが出来てロータによる油の
撹拌動力が低減される。

(2) 運転条件が変化しても油量の変化が従来のも
のより変化が小さく改善出来て吸入、吐出の圧
力差が大きい時の油の撹拌動力の低減が出来
る。

(3) 吸込側に設けた軸受及びバランスピストンに
送つた油を吸込口とじ込み後のロータ作用空間
に戻したことにより、油及び油中に含まれて来
た冷媒の気化による、圧縮機の有効吸入側の低
下を防止出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明の実施例を示すもので、第
１図は縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面
図、第２ａ図、第２ｂ図は第２図の一部拡大図、
第３図は第１図のＢ−Ｂ断面図、第４図は潤滑系
統図である。 １……ロータケーシング、２……吸込ケーシン
グ、３……吐出ケーシング、４……雄ロータ、４
ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ……軸部、５……雌ロー
タ、６，７，８，９……ジヤーナル軸受、１２，
１３……スラスト玉軸受、１６……カバー、１７
……シールカバー、１８……軸封装置、１９……
シールリング、２１……カバー、２２……吸込通
路、２３……吸込口、２４……吐出口、３１……
スライドバルブ低圧制御縁、３６……位置、４１
……入口、４２，４３……油路、４５，４７……
溝、４６……油路、４９……油溝、５１……油
溝、５２，５３……オリフイス、５４……空間、
５５……通路、５６……溝、５７……油路、５
９，６１……油溝、６２，６３……オリフイス、
６４，６５……室、６６……通路、６７，６８…
…油路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ケーシング内に平行に、かつ軸間距離がその
   直径よりも小なる如く互に重なり合つて設けられ
   た二個の円筒状ボアの中に、それぞれ前記ボア軸
   を中心に回転可能に支えられて互に噛み合う雄ロ
   ータと雌ロータとを備え、前記ケーシングには前
   記ボアの両端に前記ボア軸に直角な吸入側端壁及
   び吐出側端壁を備え、該吸入側端壁及び吐出側端
   壁にはそれぞれ端壁吸込口及び端壁吐出口、さら
   に前記雄、雌ロータを支承する軸受を吸込側と吐
   出側に備え、容量制御を行なうスライドバルブを
   有し、作動流体を冷媒とし、圧縮機の外部より冷
   却された油を吸込口完全とじ込み位置のロータ作
   用空間にスライドバルブを介して供給する油路を
   備えたスクリユー圧縮機において、圧縮機の外部
   より冷却された油を各軸受に供給する油路と、吐
   出側に設けた軸受に給油した油を吐出側の通路に
   送る油路と、吸込側に設けた軸受及びバランスピ
   ストンに送つた油を吸入口とじ込み縁より２ピツ
   チ位置又は該位置直後の吐出側のロータ作用空間
   に送る油路を設けたことを特徴とするスクリユー
   圧縮機。