JPH0827086B2

JPH0827086B2 - 冷凍機用スクリュ圧縮機

Info

Publication number: JPH0827086B2
Application number: JP3016200A
Authority: JP
Inventors: 泰造東; 崇雄竹内
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1991-02-07
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH04257658A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油冷式の冷凍機用スク
リュ圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、特開昭６０−２２２５８５号公
報に示された従来の冷凍機用スクリュ圧縮機の油冷却構
造を示す。この構造ではロータ１Ａ、１Ｂの軸受を潤滑
した油を全て低圧側の空間２Ａに戻し、ガスと共にロー
タ１Ａ、１Ｂ内へ吸い込み、高圧側の油分離器へ送り、
分離された油を循環するというサイクルを開示してい
る。これにより、油量の削減、油分離器の小型化、さら
に消費電力の減少を図っている。しかし、この技術で
は、軸受潤滑後の油が低圧側ガスと熱交換してガスを加
熱するため、圧縮機能力が低下してしまう。

【０００３】これに対して、特開平２−２７５０８６号
公報に示す技術では、図５に示す通り、低圧側軸受１０
Ａ、１０Ｂに軸封手段１２Ａを設け、潤滑後の油を全て
ロータ１Ａ、１Ｂの歯溝に導くことにより、低圧側ガス
の加熱による圧縮機能力の低下という問題を解決しよう
している。

【０００４】さらに、図６に示す特開昭６０−１８４９
８４号公報による構造では、メインケーシング２、３を
低圧部２Ａと高圧部８Ａに区画する事により、小型化及
び油分離性能の向上を図っている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかし、特開昭６０−
２２２５８５号公報及び特開平２−２７５０８６号公報
の技術では、低圧側ガス若しくは低圧に近い圧力のガス
に軸受の発熱量を全て伝達（熱交換）すると言う意味
で、同様の構造及び作用効果を有している。特開平２−
２７５０８６号公報では熱交換される熱量が若干低減す
るが、本質的な改善とは言い難く、圧縮機能力低下は避
けられないという問題がある。

【０００６】また、特開昭６０−１８４９８４号公報の
技術では、図６からも明らかなように、低温である低圧
部と高温である高圧部が壁一枚隔てて接しているため両
者間における熱交換は避けられない。そして、潤滑油が
冷却されることは潤滑及びスライド弁アクチュエータの
信頼性等には好ましいが、吸込ガスの温度上昇によって
圧縮機性能の低下を引き起こすという問題があるのであ
る。すなわち、高圧部には大量の潤滑油が蓄えられ、吐
出ガスにより常に加熱されており、この大量、大熱容量
の高温油と吐出ガスは吸込ガスを不必要に加熱し、上述
の問題を惹起するのである。

【０００７】ここで、油の粘度について考慮する。スク
リュ圧縮機にて用いられる油は、その循環の過程で冷媒
を多く溶解或いは含有している。この冷媒を含んだ油は
加熱により低粘度となり、また、冷媒の溶解率（高温ほ
ど小）の増大によっても低粘度となる。このため、従来
技術の様に油をガスと共に吐出温度まで昇温する方式
は、油自体の粘度を下げてしまう反面、冷媒の溶解率を
減少させるという意味で好ましいものである。従って、
上記した様に油をガスと共に吐出温度まで昇温した後
に、効果的な冷却が可能であれば、最適な状態の油（低
温により粘度大、冷媒溶解率小により粘度大）を潤滑及
びアクチュエータの制御等に使用できる筈である。

【０００８】しかし従来技術では、油を強制的に且つ効
果的に冷却する手段が提案されておらず、また、油タン
ク内の油量が大量であることも相俟って、不必要に加熱
されて（充分に冷却されず）低粘度となってしまった油
を要所に供給していた。

【０００９】そして油の過度の低粘度化は摺動部におけ
る油膜の形成を不十分なものとし、軸受の信頼性を低下
させたり、アクチュエータの漏れによるスライド弁の制
御不安定や、ロータ間、ロータとケーシング間のシール
不良等を引き起こしていた。この対策として、従来技術
においては、吐出温度付近でも所定の粘度を持つ油を供
給することが行われていた。しかし、この油は低温では
粘度が不必要に高いので、圧縮機起動前の油予熱用ヒー
タの容量を大きくする必要があり、起動時等の低温時に
おける油の攪拌損失が大きいので、不適当であった。

【００１０】その他の従来技術として、特開昭５５−８
５８６３号公報には油供給通路に油冷却手段（オイルク
ーラ）を介装した技術が開示され、実願昭４９−１１０
５００号（実開昭５１−３０７６０５号）のマイクロフ
ィルムには、油供給通路と壁を隔てた低圧ガスにより通
路を流れる油を冷却する技術が開示されている。また、
特開昭６０−４０７９４号公報には圧縮機の全体構成及
び油フィルタが開示され、実願昭５９−７４４５８号
（実開昭６０−１８７８７２号）のマイクロフィルムに
は、スライド弁のアクチュエータに油供給通路を接続せ
しめた技術が開示されている。しかし、実願昭４９−１
１０５００号（実開昭５１−３０７６０５号）のマイク
ロフィルムで開示された油を冷却する手段は、そこで冷
却された油を油噴射口から圧縮途中のガスの中に噴射す
るためのものであり、軸受に供給される以前の油を冷却
するために設けられている本願発明の油供給通路と同列
に論じることは出来ない。また、これ等の従来技術にお
いてはいずれも熱交換による冷却が行われるのみである
が、昇温した油を所定の温度まで降下させるのは、熱交
換による冷却のみでは困難であった。本発明は上記した
従来技術の各種問題点に鑑みて提案されたもので、低圧
側ガスの温度上昇による圧縮機の性能低下を本質的に且
つ効果的に防止して、さらに強制冷却された油を要所に
供給することにより圧縮機機能の信頼性を向上させるこ
とが出来て、しかも、従来に比べ低粘度の油が使用出来
る様な冷凍機用スクリュ圧縮機の提供を目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の冷凍機用スクリ
ュ圧縮機は、一対のロータを収容するケーシング内に低
圧側ガスと油とが壁を隔てて熱交換可能に設けられた油
供給通路を設け、該油供給通路はその上流側端部が圧縮
機内の低圧側ガスが充満した空間から充分離れた高圧側
に形成された油タンクに連通し且つ下流側端部は少なく
とも低圧側の雄及び雌ロータの軸受に連通しており、該
雄及び雌ロータの軸受を低圧側ガスに対して封止する軸
封手段と、該雄及び雌ロータの軸受の潤滑を終えた油を
ロータ歯溝に導く油戻り通路とを有し、雄ロータの軸受
側の前記油戻り通路か雌ロータの軸受側の前記油戻り通
路の少なくとも一方の中途部分に所定の圧力及び温度を
持った冷媒を注入する冷媒通路が連通している。

【００１２】ここで前記油供給通路に関して、「上流
側」なる文言は油の供給源である油タンクの側を意味し
ており、「下流側」とは該油が供給される各種部材側を
意味している。

【００１３】

【００１４】また、前記油供給通路を、油フィルタを備
えた空間により構成するのが好ましい。

【００１５】さらに、前記油供給通路の他端が、圧縮機
容量制御用スライド弁のアクチュエータに接続されてい
るのが好ましい。

【００１６】これに加えて、前記油供給通路の他端に接
続されて油が供給される部材が、低圧側及び高圧側の雄
及び雌ロータの軸受、前記スライド弁のアクチュエー
タ、低圧側及び高圧側のロータ端面、歯溝であるのが好
ましい。

【００１７】そして、前記油タンクを、油分離機を内蔵
する吐出チャンバ下部と一体的に形成するのが好まし
い。

【００１８】また、軸受としてはころがり軸受、滑り軸
受その他を用いることが出来て、特に限定する趣旨では
ない。

【００１９】前記冷媒通路及び冷媒注入口は１箇所にの
み形成しても良く、或いは複数箇所に形成しても良い。

【００２０】前記油通路には、流量調節用の絞り部材を
設けるのが好ましい。

【００２１】なお、本発明はヒートポンプサイクルにも
適用可能である。

【００２２】

【作用】上記した様な構成を具備する本発明によれば、
熱交換可能に設けられた油供給通路或いは所定の圧力及
び温度を持った冷媒を注入する冷媒通路を有しているの
で、充分に油が冷却される。ここで、油供給通路の容積
は吸込通路に比較して充分に小さいので、油は吸込ガス
を過度に加熱する事は無い。

【００２３】冷却により粘度が高くなった油は摺動部に
おける油膜の形成を良好にし、軸受の信頼性を向上さ
せ、アクチュエータの漏れによるスライド弁の制御不安
定及びロータ間及びロータとケーシングとの間のシール
不良等を防止して、圧縮機の機能及び信頼性を向上す
る。

【００２４】これに関連し、従来から油の低粘度対策と
して行われていた手法、すなわち吐出温付近でも所定の
粘度を持つが、低温では過度に粘度が高い油を供給する
のに比較して、低粘度の油も使用できる。また本発明に
よれば、油戻り通路の途中に冷媒通路を設け、冷凍シス
テム内から導いた所定の温度、圧力を持つ冷媒（低温）
を、昇温した油に注入することにより、ロータ歯溝内の
ガス温度を好適に低下させることが出来る。その結果、
ロータ歯溝内のガス温度の上昇による圧縮機の能力低下
が防止される。すなわち、本発明によれば熱交換による
冷却のみならず、低温冷媒を昇温した油に注入すること
により該油の冷却を行っているため、冷却が好適且つ確
実に行われるのである。

【００２５】

【実施例】以下、図１〜３を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。

【００２６】図１〜３で示す圧縮機の運転により、吐出
チャンバ８内の圧力は吐出圧すなわち高圧となり、油タ
ンク８Ａに蓄えられた油を通路１８を経由して油供給通
路１４へ送り出す。そして吐出温度（高温）に加熱され
た油は、油供給通路１４においてフィルタ１５により濾
過される。

【００２７】ここで、油供給通路１４の容積は吸込通路
２Ａと比べ充分小さいので、油は吸込ガスを過度に加熱
する事なく、熱交換により充分に冷却される。そして冷
却により粘度が高くなった油は、圧縮機の機能及び信頼
性を向上する。

【００２８】冷却された油は通路１９を通り、雄ロータ
軸１Ｃ及び雌ロータ軸１Ｄと、これらが貫通する部材
（例えばロータケーシング２及び吐出ケーシング８）と
該軸１Ｃ、１Ｄとの間の隙間２０を経由し、その一部が
吸込側軸受１０Ａ、１０Ｂ、吐出側軸受１１Ａ、１１Ｂ
等の軸受へ流入する。軸受を通過した油は、軸封手段１
２Ａ、密封カバー１２Ｂ、１２Ｃにより低圧側へ流出す
ることなく、そして高圧側よりガスが流入する事なく、
通路２１、２２を通り雄ロータ１Ａ、雌ロータ１Ｂの歯
溝へ注入される。

【００２９】通路２１、２２の途中に冷媒通路１７が設
けらせており、該冷媒通路を介して図示しない冷凍シス
テム内から所定の温度、圧力を持つ冷媒（低温）が導入
されて、前記軸受を経由し昇温した油に注入される。こ
の冷媒の注入により、ロータ歯溝内のガス温は不当に上
昇することがない。

【００３０】ロータ歯溝に入った油は、雄ロータと雌ロ
ータとの歯面が線接触部分、すなわちロータ間のシール
線を潤滑及びシールしつつガスと共に昇圧され、吐出通
路２Ｂを経由して、油分離器９に流入する。そして、該
油分離器９により吐出ガスと分離され、吸込側（低温）
から充分に遠く形成した油タンク８Ａに戻される。図示
の実施例では、油タンク８Ａは油分離器９を内蔵する吐
出チャンバ８の下部で一体的に形成されている。

【００３１】通路１９を通り隙間２０を経由する冷却さ
れた油のその他の部分は、雄ロータ１Ａ、雌ロータ１Ｂ
の端面に供給される。そして該端面において潤滑及びシ
ール作用を行い、またロータ間のシール線を潤滑、シー
ルして、ガスと共にロータ歯溝に入り込む。さらに該歯
溝において昇圧され、吐出通路２Ｂを経由して油分離器
９へ流入し、該油分離器９により吐出ガスと分離され油
タンク８Ａに戻る。

【００３２】油供給通路１４にて浄化され冷却された油
は、通路２３を介してスライド弁１３のアクチュエータ
７Ａ内の圧力室７Ｃまたは７Ｄに供給される。

【００３３】圧力室に供給された油は高圧（吐出圧）で
あり、吸込圧（低圧）との差圧等によりスライド弁を制
御する。この制御方式、フローには各種公知のものが使
用できるため、本明細書においては詳述及び図示を省略
する。

【００３４】圧力室７Ｃまたは７Ｄは弁（図示せず）を
介して、ロータケーシング２の吸込圧部（低圧）に通じ
ている。そして、該弁により低圧に開放された油は吸込
ガスと共にロータ歯溝に入り、ロータ間のシール線を潤
滑及びシールしつつガスと共に昇圧され、吐出通路２Ｂ
を経由して油分離器９に流入する。そこで吐出ガスと分
離され油タンク８Ａに戻るのである。

【００３５】なお、図示の実施例では通路２２および冷
媒注入口１７を一箇所としているが、複数箇所に設ける
こともできる。また冷媒注入口は、複数の戻り通路に対
しても一箇所以上設ければよい。

【００３６】図示の実施例には示されていないが、油通
路のいずれかに流量調節用の絞り部材を設けることは油
流量の最適化をはかる上できわめて有用である。

【００３７】図示の実施例において、ロータ端面及び各
軸受への油の供給は、ロータケーシング２及び吐出ケー
シング８とロータ軸１Ｃ、１Ｄとの間に設けた隙間２０
を経由させているが、これらのケーシング２、８に嵌入
されたリング（図示せず）とロータ軸１Ｃ、１Ｄの間に
隙間を形成して、該隙間を経由させてもよい。

【００３８】また、軸貫通部の隙間２０を油通路とせ
ず、ロータの各端面、各軸受に直接連通する油通路（図
示せず）を穿孔しても良い。無論、これらの変形例を組
合せることも可能である。

【００３９】この様に、本発明においては図示の実施例
以外にも種々の変形例が考えられる。そして、図示の実
施例は例示のためのものであり、本発明の技術範囲を限
定するものでは無いことを付記する。

【００４０】

【発明の効果】上記した様に、本発明では油供給通路の
容積が吸込通路と比べ充分小さく、油は吸込ガスを過度
に加熱する事なく充分に冷却される。そして冷却により
粘度が高くなった油は、摺動部における油膜の形成を良
好にし、軸受の信頼性を向上させ、アクチュエータの漏
れによるスライド弁の制御不安定及びロータ間、ロータ
とケーシングとの間のシール不良等を防止し、圧縮機機
能の信頼性を高める。

【００４１】これに関連して、従来技術における油の低
粘度対策、すなわち吐出温付近でも所定の粘度を持ち低
温では過度に粘度が高い油を供給する方式、を採用する
必要が無くなるため、低粘度の油も使用できる。このこ
とは圧縮機起動前の油予熱用ヒータ（図示せず）の容量
を小さくするとを可能にして、起動時等その他の低温時
における油の攪拌損失を低減できる。

【００４２】さらに、油供給通路の容積が吸込通路と比
べ充分小さく吸込ガスを過度に加熱しない事に関連し
て、圧縮機の能力が低下することが無い。

【００４３】これに加えて、油タンクを吸込側から充分
遠く配置することが出来るため、吸込ガスを過度に加熱
することがない。

【００４４】また、油戻り通路の途中に冷媒通路を設
け、冷凍システム内から導いた所定の温度、圧力を持つ
冷媒（低温）を、昇温した油に注入することにより、ロ
ータ歯溝内のガス温度を不当に上昇させることがなく、
圧縮機の能力低下が防止されるのである。

【００４５】なお、本発明においてケーシング等の肉部
に穿孔した孔を油通路とすれば、製作上のコストダウ
ン、小型化、単純化、振動に対する配管の信頼性向上等
の効果も得られるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷凍機用スクリュ圧縮機の水平断
面図。

【図２】本発明に係る冷凍機用スクリュ圧縮機の垂直断
面図。

【図３】油の流れを示した模式図。

【図４】従来技術の部分断面図。

【図５】その他の従来技術の部分断面図。

【図６】さらに別の従来技術の部分断面図。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ・・・ロータ１Ｃ、１Ｄ・・・ロータ軸２・・・ロータケーシング２Ａ・・・吸込通路２Ｂ・・・吐出通路２Ｃ・・・ケーシング壁６Ａ・・・吸込口７Ａ・・・スライド弁アクチュエータ７Ｃ、７Ｄ・・・圧力室８・・・吐出チャンバ８Ａ・・・油タンク８Ｂ・・・吐出口９・・・油分離器１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂ・・・軸受１２Ａ・・・軸封手段１２Ｂ、１２Ｃ・・・密封カバー１３・・・スライド弁１４・・・油供給通路１５・・・油フィルタ１７・・・冷媒注入口１８、１９、２１、２２、２３・・・通路２０・・・隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対のロータを収容するケーシング内に
低圧側ガスと油とが壁を隔てて熱交換可能に設けられた
油供給通路を設け、該油供給通路はその上流側端部が圧
縮機内の低圧側ガスが充満した空間から充分離れた高圧
側に形成された油タンクに連通し且つ下流側端部は少な
くとも低圧側の雄及び雌ロータの軸受に連通しており、
該雄及び雌ロータの軸受を低圧側ガスに対して封止する
軸封手段と、該雄及び雌ロータの軸受の潤滑を終えた油
をロータ歯溝に導く油戻り通路とを有し、雄ロータの軸
受側の前記油戻り通路か雌ロータの軸受側の前記油戻り
通路の少なくとも一方の中途部分に所定の圧力及び温度
を持った冷媒を注入する冷媒通路が連通していることを
特徴とする冷凍機用スクリュ圧縮機。
【請求項２】前記油供給通路を、油フィルタを備えた
空間により構成した請求項１に記載の冷凍機用スクリュ
圧縮機。
【請求項３】前記油供給通路の他端が、圧縮機容量制
御用スライド弁のアクチュエータに接続されている請求
項１、２のいずれかに記載の冷凍機用スクリュ圧縮機。
【請求項４】前記油供給通路の他端に接続されて油が
供給される部材が、低圧側及び高圧側の雄及び雌ロータ
の軸受、前記スライド弁のアクチュエータ、低圧側及び
高圧側のロータ端面、歯溝である請求項１−３のいずれ
か１項に記載の冷凍機用スクリュ圧縮機。
【請求項５】前記油タンクを油分離機を内蔵する吐出
チャンバ下部と一体的に形成した請求項１−４のいずれ
か１項に記載の冷凍機用スクリュ圧縮機。