特開 2023-103029 油冷式スクリュ圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023103029

(43)【公開日】2023-07-26

(54)【発明の名称】油冷式スクリュ圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/16 20060101AFI20230719BHJP

【ＦＩ】

F04C18/16 D

F04C18/16 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022003852

(22)【出願日】2022-01-13

(71)【出願人】

【識別番号】521362885

【氏名又は名称】コベルコ・コンプレッサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100218132

【弁理士】

【氏名又は名称】近田 暢朗

(72)【発明者】

【氏名】壷井 昇

(72)【発明者】

【氏名】中村 元

(72)【発明者】

【氏名】野口 透

(57)【要約】

【課題】
油冷式スクリュ圧縮機において、増速機での油撹拌による損失を低減しつつ、装置全体としての小型化を図る。
【解決手段】
油冷式スクリュ圧縮機１の増速機３は、雄ロータ４のロータ軸４ａに固定されたピニオンギヤ１１と、ピニオンギヤ１１と噛合し、原動機１０の回転をピニオンギヤ１１に伝達するブルギヤ１２とを備える。ブルギヤ１２は、ロータ軸４ａの延びる方向から見て、雌ロータ５と重なるように配置され、ブルギヤ１２の下端は、雄ロータ４の下端よりも上方に位置している。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

横並びに配置された雄ロータと雌ロータを収容するロータ室が設けられた第１ケーシングを備え、吸込口から吸い込んだ空気を前記雄ロータ及び前記雌ロータにより圧縮して吐出口から吐出する圧縮機本体と、
前記雄ロータのロータ軸に固定されたピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛合し、原動機の回転を前記ピニオンギヤに伝達するブルギヤと、前記ピニオンギヤと前記ブルギヤとを収容し、底部に前記ロータ室と前記吸込口を介して連通する油溜まりが設けられた第２ケーシングとを備える増速機と
を備え、
前記ブルギヤは、前記ロータ軸の延びる方向から見て、前記雌ロータと重なるように配置され、
前記ブルギヤの下端は、前記雄ロータの下端よりも上方に位置している、油冷式スクリュ圧縮機。

【請求項2】

前記第１ケーシングの上部側に前記吸込口と連通する吸込ポートが設けられ、前記第１ケーシングの下部側に前記吐出口が設けられている、請求項１に記載の油冷式スクリュ圧縮機。

【請求項3】

前記ブルギヤの前記下端は、前記雌ロータの回転軸線よりも下方に位置する、請求項１又は２に記載の油冷式スクリュ圧縮機。

【請求項4】

前記雄ロータの直径は前記雌ロータの直径よりも大きく、前記ブルギヤの前記下端の高さ位置は、前記雄ロータの前記下端の高さ位置と、前記雌ロータの前記下端の高さ位置との間に位置する、請求項１から３のいずれか１項に記載の油冷式スクリュ圧縮機。

【請求項5】

前記原動機は内燃機関である、請求項１から４のいずれか１項に記載の油冷式スクリュ圧縮機。

【請求項6】

前記増速機の増速比は、２以上３以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載の油冷式スクリュ圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油冷式スクリュ圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、増速機での油撹拌による損失低減を図ったスクリュ圧縮機が開示されている。

【0003】

しかし、特許文献１に開示されたスクリュ圧縮機は、油撹拌による損失を低減しつつ、装置全体としての小型化を実現するという点について、改善の余地がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３－２７８６７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、油冷式スクリュ圧縮機において、増速機での油撹拌による損失を低減しつつ、装置全体としての小型化を図ることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、横並びに配置された雄ロータと雌ロータを収容するロータ室が設けられた第１ケーシングを備え、吸込口から吸い込んだ空気を前記雄ロータ及び前記雌ロータにより圧縮して吐出口から吐出する圧縮機本体と、前記雄ロータのロータ軸に固定されたピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛合し、原動機の回転を前記ピニオンギヤに伝達するブルギヤと、前記ピニオンギヤと前記ブルギヤとを収容し、底部に前記ロータ室と前記吸込口を介して連通する油溜まりが設けられた第２ケーシングとを備える増速機とを備え、前記ブルギヤは、前記ロータ軸の延びる方向から見て、前記雌ロータと重なるように配置され、前記ブルギヤの下端は、前記雄ロータの下端よりも上方に位置している、油冷式スクリュ圧縮機を提供する。

【0007】

雄ロータと雌ロータは横並びに配置されている。また、ブルギヤは、ピニオンギヤの真上に配置されているのではなく、雄ロータのロータ軸の延びる方向から見て、雌ロータと重なるように配置されている。これらにより、油冷式スクリュ圧縮機の全高を低減し、装置全体としては小型化を図ることができる。特に、ブルギヤを雄ロータのロータ軸の延びる方向から見て、雌ロータと重なるように配置すること、つまりブルギヤを雄ロータに対して真上ではなく、横並びに近い斜め上方の位置に配置することで、ブルギヤに連結されている原動機の全高を低減できる。原動機は圧縮機本体と比較して大型であり全高が高いので、原動機の全高低減は、油冷式スクリュ圧縮機の装置全体についての、全高低減による小型化に効果的に寄与する。

【0008】

ブルギヤを雄ロータに対して横並びに近い斜め上方に配置しているものの、ブルギヤの下端は、雄ロータの下端、つまり油溜まりに溜まる潤滑油の想定される油面の最大高さよりは上方に位置している。従って、ブルギヤが油溜まりの潤滑油を撹拌することによる損失を回避ないし低減できる。

【0009】

以上の理由により、態様により、増速機での油撹拌による損失を低減しつ、装置全体としての小型化を図ることができる。

【0010】

具体的には、前記第１ケーシングの上部側に前記吸込口と連通する吸込ポートが設けられ、前記第１ケーシングの下部側に前記吐出口が設けられている。

【0011】

前記ブルギヤの前記下端は、前記雌ロータの回転軸線よりも下方に位置する。

【0012】

前記雄ロータの直径は前記雌ロータの直径よりも大きい場合、前記ブルギヤの前記下端の高さ位置は、前記雄ロータの前記下端の高さ位置と、前記雌ロータの前記下端の高さ位置との間に位置してもよい。

【0013】

前記原動機は内燃機関であってもよい。

【0014】

前記増速機の増速比は、２以上３以下であってもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、油冷式スクリュ圧縮機において、増速機での油撹拌による損失を低減しつつ、装置全体としての小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機の縦断面図。

【図2】図１の線II-IIに沿った断面図。

【図3】図１の線III-IIIに沿った断面図。

【図4】変型例の図３と同様の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

【0018】

図１から図３は、本発明の実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機１を示す。この油冷式スクリュ圧縮機１は、屋外の使用が想定される移動式である。

【0019】

油冷式スクリュ圧縮機１は、圧縮機本体２と、増速機３と、原動機の一例である内燃機関１０とを備える。内燃機関１０はケーシングの外形のみを模式的に示している。原動機は電機モータであってもよい。

【0020】

圧縮機本体２は、雄ロータ４と雌ロータ５が収容されたロータ室２ａが設けられた本体ケーシング（第１ケーシング）２ｂを備える。本体ケーシング２ｂの図１において右側には、増速機３のケーシング、つまり増速機ケーシング（第２ケーシング）３ａが取り付けられている。また、本体ケーシング２ｂの図１において左側には、軸受ケーシング（図示せず）が取り付けられている。

【0021】

図２及び図３を参照すると、雄ロータ４と雌ロータ５は、ロータ室２ａ内において、横並びに配置されている。特に、本実施形態では、図３に示すように、雄ロータ４の回転軸線ＲＡｍと雌ロータ５の回転軸線ＲＡｆが互い水平をなす位置に配置されている。つまり、雄ロータ４の回転軸線ＲＡｍの高さ位置Ｌｍｃと、雌ロータ５の回転軸線ＲＡｆの高さ位置Ｌｆｃは同一の高さ位置に位置している。

【0022】

図１及び図２を参照すると、雄ロータ４のロータ軸４ａの図において右側は、本体ケーシング２ｂに取り付けられた軸受６に回転自在に支持され、増速機ケーシング３ａ内に突出している。雌ロータ５のロータ軸５ａの図において右側は、本体ケーシング２ｂに取り付けられた雌ロータ軸受７に回転自在に支持されている。一方、雄ロータ４のロータ軸４ａと雌ロータ５のロータ軸５ａの図において左側はそれぞれ、軸受ケーシングに取り付けられた軸受（図示せず）に回転自在に支持されている。

【0023】

本体ケーシング２ｂには、ロータ室２ａの図において右端側には吸込口２ｃが設けられ、ロータ室２ａの図において左端の下部側に吐出口２ｄ（矢印でのみ模式的に示す）が設けられている。また、本体ケーシング２ｂの上部側には吸込口２ｃと連通する吸込ポート２ｅが設けられている。

【0024】

図１から図３を参照すると、増速機３は、いずれも増速機ケーシング３ａ内に収容されている、歯車であるピニオンギヤ１１と、ピニオンギヤ１１と噛合する歯車であるブルギヤ１２とを備えている。ピニオンギヤ１１は、雄ロータ４のロータ軸４ａの増速機ケーシング３ａ内に突出した部分に固定されている。ブルギヤ１２は入力軸１３に固定されている。入力軸１３は、増速機ケーシング３ａに取り付けられた軸受１４に回転自在に支持されている。入力軸１３がカップリングを介して内燃機関１０の出力軸に連結されていてもよいし、入力軸１３自体が内燃機関１０の出力軸であってもよい。

【0025】

内燃機関１０の回転はブルギヤ１２を介してピニオンギヤ１１に伝達され、その結果、雄ロータ４が回転駆動される。雌ロータ５は雄ロータ４に従動して回転する。図２及び図３を参照すると、本実施形態では、入力軸１３、従ってブルギヤ１２の回転方向ＲＤｂは内燃機関１０の軸端から見て反時計方向に回転であるので、ピニオンギヤ１１の回転方向ＲＤｐと雄ロータ４の回転方向ＲＤｍは、ロータ軸４ａの図において右側の軸端から見て反時計方向であり、雌ロータ５の回転方向ＲＤｆは同じ方向から見て時計方向である。つまり、本実施形態では、雄ロータ４は右ねじ型で、雌ロータは左ねじ型である。

【0026】

内燃機関１０の回転数は、例えば１５００rpm～２５００rpmであり、圧縮機本体２の回転数は、例えば、３０００rpm～７５００rpmである。本実施形態では、内燃機関１０の回転数が２０００rpm、圧縮機本体２の回転数が４２００rpmであり、増速機３の増速比は２．１である。つまりブルギヤ１２の歯数は、ピニオンギヤ１１の歯数の２．１倍。ブルギヤ１２の歯数のピニオンギヤ１１の歯数に対する歯数比である増速比は、２以上３以下に設定できる。

【0027】

内燃機関１０の回転出力が増速機３のブルギヤ１２とピニオンギヤ１１を介して雄ロータ４に伝達され、雄ロータ４と雌ロータ５が回転すると、吸込ポート２ｅを介して吸込口２ｃに吸い込まれた空気が、雄ロータ４の歯部と雌ロータ５の歯溝によって画定される閉じ込み空間内に閉じ込められて圧縮され、圧縮された空気は吐出口２ｄから突出される。

【0028】

増速機３は、増速機ケーシング３ａの底部に油溜まり３ｂを備える。ブルギヤ１２とピニオンギヤ１１には、増速機ケーシング３ａ内に潤滑油を噴射するノズル（図示せず）によって、上方から潤滑油が吹き付けられる。ブルギヤ１２とピニオンギヤ１１に吹き付けられた潤滑油は油溜まり３ｂに落下する。本体ケーシング２ｂの下部には、増速機ケーシング３ａの内部の底部側と、本体ケーシング２ｂの吸込口２ｃの下部側とを連通させる連通孔２ｆが設けられている。つまり、油溜まり３ｂは吸込口２ｃを介してロータ室２ａと連通している。従って、油溜まり３ｂに溜まる潤滑油の油面の高さ位置Ｌｏの想定される最大高さ位置は、ロータ室２ａの最下端２ｇの高さ位置Ｌｒｃである。つまり、吸込口２ｃの下部を介してロータ室２ａに潤滑油が吸い込まれるため、油溜まり３ｂに溜まる潤滑油の油面の高さＬｏは、ロータ室２ａの最下端２ｇの高さ位置Ｌｒｃを上回らない。

【0029】

図３を参照すると、本実施形態では、前述のように雄ロータ４の回転軸線ＲＡｍの高さ位置Ｌｍｃと、雌ロータ５の回転軸線ＲＡｆの高さ位置Ｌｆｃは同一の高さ位置に位置している。次に、本実施形態では、雄ロータ４の直径は雌ロータ５の直径よりもわずかに大きい。そのため、雄ロータ４の最下端４ｂの高さ位置Ｌｍｌよりも、雌ロータ５の最下端５ｂの高さ位置Ｌｆｌがわずかに上方に位置している（雄ロータ４の最下端４ｂの高さ位置Ｌｍｌは、雌ロータ５の最下端５ｂの高さ位置Ｌｆｌがわずかに下方に位置している）。雄ロータ４の最下端４ｂの高さ位置Ｌｍｌは、雄ロータ４と雌ロータ５の回転を許容するためのわずかに隙間に相当する分だけ、ロータ室２ａの最下端２ｇの高さ位置Ｌｒｃよりもわずかに上方に位置しているが、潤滑油の油面の高さ位置Ｌｏの想定される最大高さ位置との関係では、高さ位置Ｌｍｌと高さ位置Ｌｒｌは同一とみなし得る。

【0030】

引き続き図３を参照すると、ブルギヤ１２はピニオンギヤ１１の真上に配置されているのではなく、雄ロータ４のロータ軸４ａの延びる方向（雌ロータ５のロータ軸５ａの延びる方向でも良い）から見て、雌ロータ５と重なるように配置されている。ブルギヤ１２の最下端１２ａの高さ位置Ｌｂｌは、雄ロータ４の最下端４ｂの高さ位置Ｌｍｌよりも上方に位置している。具体的には、ブルギヤ１２の最下端１２ａの高さ位置Ｌｂｌが雌ロータ５の回転軸線ＲＡｆよりも下方に位置している。さらに具体的には、本実施形態では、ブルギヤ１２は、最下端１２ａの高さ位置Ｌｂｌが、雌ロータ５の最下端の高さ位置Ｌｆｌよりもわずかに上方に位置するように配置されている。

【0031】

図３において符号Ｙは、ブルギヤ１２の回転軸線ＲＡｂの高さ位置Ｌｂｃと雌ロータ５の回転軸線ＲＡｆの高さＬｆｃの高低差を示す。また、図３において符号θは、雄ロータ４の回転軸線ＲＡｍと雌ロータ５の回転軸線ＲＡｆとを結ぶ直線に対して、雄ロータ４の回転軸線ＲＡｍとブルギヤ１２の回転軸線ＲＡｂを結ぶ直線がなす角度を示す。この角度θは、例えば５度以上２０度以下の範囲で設定される。

【0032】

本実施形態では、雄ロータ４と雌ロータ５は横並び、より具体的には、雄ロータ４の回転軸線ＲＡｍの高さ位置Ｌｍｃと、雌ロータ５の回転軸線ＲＡｆの高さ位置Ｌｆｃが同じになるように配置されている。また、本実施形態では、ブルギヤ１２は、ピニオンギヤ１１の真上に配置されているのではなく、雄ロータ４のロータ軸４ａの延びる方向から見て、雌ロータ５と重なるように配置されている。言い換えれば、ブルギヤ１２を雄ロータ４に対して横並びに近い斜め上方に配置している。これらにより、油冷式スクリュ圧縮機１の全高を低減し、装置全体としては小型化を図ることができる。特に、ブルギヤ１２を雄ロータ４のロータ軸４ａの延びる方向から見て、雌ロータ５と重なるように配置すること、つまりブルギヤ１２をピニオンギヤ１１に対して真上ではなく、横並びに近い斜め上方の位置に配置することで、ブルギヤ１２に連結されている内燃機関１０の全高を低減できる。内燃機関１０は圧縮機本体２と比較して大型であり、特に全高が高いので、内燃機関１０の全高低減は、油冷式スクリュ圧縮機１の装置全体についての、全高低減による小型化に効果的に寄与する。

【0033】

ブルギヤ１２を雄ロータ４に対して横並びに近い斜め上方に配置しているものの、ブルギヤ１２の最下端１２ａは、雄ロータの最下端４ｂの高さ位置Ｌｍｌ（前述のようにロータ室２ａの最下端２ｇの高さ位置Ｌｒｃと同じ高さとみなし得る）、つまり油溜まり３ｂに溜まる潤滑油の油面の高さ位置Ｌｏの想定される最大高さよりは上方に位置している。従って、ブルギヤ１２が油溜まり３ｂの潤滑油を撹拌することによる損失を回避ないし低減できる。

【0034】

以上のように、本実施形態の油冷式スクリュ圧縮機１では、増速機３での油撹拌になる損失を低減しつ、装置全体としての小型化を図ることができる。

【0035】

増速機３での油撹拌を回避しつつ、装置全体としての小型化を図るためには、ブルギヤ１２の最下端１２ａの高さ位置Ｌｂｌが油溜まり３ｂに溜まる潤滑油の油面の高さ位置Ｌｏの想定される最大高さ、つまり本実施形態では、雄ロータの最下端４ｂの高さ位置Ｌｍｌよりわずかに上方に位置することが好ましい。従って、例えば、ブルギヤ１２の最下端１２ａの高さ位置Ｌｂｌは、雄ロータ４の最下端４ｂの高さ位置Ｌｍｌと、雌ロータ５の最下端５ｂの高さ位置Ｌｆｌとの間に位置するように設定される。

【0036】

図４は、本実施形態の変形例を示す。本実施形態では、ブルギヤ１２の歯車のピニオンギヤ１１の歯数に対する歯数比である増速比が２．１であるのに対して、図４の変形例では、歯数比（増速比）が３である。

【符号の説明】

【0037】

１ 油冷式スクリュ圧縮機
２ 圧縮機本体
２ａ ロータ室
２ｂ 本体ケーシング（第１ケーシング）
２ｃ 吸込口
２ｄ 吐出口
２ｅ 吸込ポート
２ｆ 連通孔
２ｇ 最下端
３ 増速機
３ａ 増速機ケーシング（第２ケーシング）
３ｂ 油溜まり
４ 雄ロータ
４ａ ロータ軸
４ｂ 最下端
５ 雌ロータ
５ａ ロータ軸
５ｂ 最下端
６，７，１４ 軸受
１０ 内燃機関
１１ ピニオンギヤ
１２ ブルギヤ
１２ａ 最下端
１３ 入力軸
ＲＡｍ，ＲＡｆ，ＲＡｂ 回転軸線
Ｌｍｃ，Ｌｆｃ，Ｌｒｃ，Ｌｍｌ，Ｌｆｌ，Ｌｏ，Ｌｂｌ，Ｌｂｃ 高さ位置
ＲＤｂ，ＲＤｐ，ＲＤｍ，ＲＤｆ 回転方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】