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(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】P2023183456
(43)【公開日】2023-12-28
(54)【発明の名称】液冷式スクリュー圧縮機
(51)【国際特許分類】
F04C 29/02 20060101AFI20231221BHJP
F04C 18/16 20060101ALI20231221BHJP
【ＦＩ】
F04C29/02 311L
F04C18/16 Q
F04C18/16 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022096979
(22)【出願日】2022-06-16
(71)【出願人】
【識別番号】502129933
【氏名又は名称】株式会社日立産機システム
(74)【代理人】
【識別番号】110001829
【氏名又は名称】弁理士法人開知
(72)【発明者】
【氏名】頼金 茂幸
(72)【発明者】
【氏名】山本 健太郎
【テーマコード（参考）】
3H129
【Ｆターム（参考）】
3H129AA03
3H129BB06
3H129BB12
3H129CC17
3H129CC22
3H129CC42
3H129CC46
(57)【要約】
【課題】軸受の信頼性を向上するための軸受冷却構造を備える液冷式スクリュー圧縮機を提供する。
【解決手段】液冷式スクリュー圧縮機は、スクリューロータ（２、３）が収められた圧縮機ケーシング（４）と、圧縮機ケーシング（４）と接続した吐出ケーシング（５）と、圧縮機ケーシング（４）と吐出ケーシング（５）の内部に設けられ、スクリューロータ（２、３）を回転支持する軸受（８、９、１０）と、を備えた液冷式スクリュー圧縮機（１００）であって、軸受（８、９、１０）の外輪の外側を潤滑油によって油浴冷却する冷却流路（１９）が形成されている。
【選択図】図５
【解決手段】液冷式スクリュー圧縮機は、スクリューロータ（２、３）が収められた圧縮機ケーシング（４）と、圧縮機ケーシング（４）と接続した吐出ケーシング（５）と、圧縮機ケーシング（４）と吐出ケーシング（５）の内部に設けられ、スクリューロータ（２、３）を回転支持する軸受（８、９、１０）と、を備えた液冷式スクリュー圧縮機（１００）であって、軸受（８、９、１０）の外輪の外側を潤滑油によって油浴冷却する冷却流路（１９）が形成されている。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
スクリューロータが収められた圧縮機ケーシングと、
前記圧縮機ケーシングと接続した吐出ケーシングと、
前記圧縮機ケーシングと前記吐出ケーシングの内部に設けられ、前記スクリューロータを回転支持する軸受と、
を備えた液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記軸受の外輪の外側を潤滑油によって油浴冷却する冷却流路が形成されている
液冷式スクリュー圧縮機。
前記圧縮機ケーシングと接続した吐出ケーシングと、
前記圧縮機ケーシングと前記吐出ケーシングの内部に設けられ、前記スクリューロータを回転支持する軸受と、
を備えた液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記軸受の外輪の外側を潤滑油によって油浴冷却する冷却流路が形成されている
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項2】
請求項１に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記冷却流路には、１つの前記軸受の外周面に沿って少なくとも１つ以上の円環形状の給油溝が形成されている
液冷式スクリュー圧縮機。
前記冷却流路には、１つの前記軸受の外周面に沿って少なくとも１つ以上の円環形状の給油溝が形成されている
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項3】
請求項２に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記軸受は、前記吐出ケーシングに２つ設けられている
液冷式スクリュー圧縮機。
前記軸受は、前記吐出ケーシングに２つ設けられている
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項4】
請求項３に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記冷却流路では、前記給油溝に前記潤滑油を流入させる流入流路と、前記給油溝から前記潤滑油を流出させる流出流路と、が複数の前記軸受に設けられた前記給油溝のそれぞれに対して並列に接続されている
液冷式スクリュー圧縮機。
前記冷却流路では、前記給油溝に前記潤滑油を流入させる流入流路と、前記給油溝から前記潤滑油を流出させる流出流路と、が複数の前記軸受に設けられた前記給油溝のそれぞれに対して並列に接続されている
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項5】
請求項３に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記冷却流路では、前記給油溝に前記潤滑油を流入させる流入流路と、前記給油溝から前記潤滑油を流出させる流出流路と、が複数の前記軸受に設けられた前記給油溝のそれぞれに繋がって直列に接続されている
液冷式スクリュー圧縮機。
前記冷却流路では、前記給油溝に前記潤滑油を流入させる流入流路と、前記給油溝から前記潤滑油を流出させる流出流路と、が複数の前記軸受に設けられた前記給油溝のそれぞれに繋がって直列に接続されている
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項6】
請求項１に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記冷却流路には、１つの前記軸受の外周面に沿って少なくとも１周以上の螺旋形状の給油溝が形成されている
液冷式スクリュー圧縮機。
前記冷却流路には、１つの前記軸受の外周面に沿って少なくとも１周以上の螺旋形状の給油溝が形成されている
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項7】
請求項４に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記軸受は、前記圧縮機ケーシングに１つ設けられている
液冷式スクリュー圧縮機。
前記軸受は、前記圧縮機ケーシングに１つ設けられている
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項8】
請求項７に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記冷却流路は、３つの前記軸受の全部に対して形成されている
液冷式スクリュー圧縮機。
前記冷却流路は、３つの前記軸受の全部に対して形成されている
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項9】
請求項４に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記流入流路は、圧縮機本体の外部から前記圧縮機ケーシング内にて前記スクリューロータが配置された空間に前記潤滑油を供給する流路と分岐されて前記吐出ケーシング内での下側を通って前記潤滑油を前記給油溝に供給する
液冷式スクリュー圧縮機。
前記流入流路は、圧縮機本体の外部から前記圧縮機ケーシング内にて前記スクリューロータが配置された空間に前記潤滑油を供給する流路と分岐されて前記吐出ケーシング内での下側を通って前記潤滑油を前記給油溝に供給する
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項10】
請求項４に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記流出流路は、前記給油溝から前記吐出ケーシング内での上側を通って前記潤滑油を前記スクリューロータが配置された空間に供給する
液冷式スクリュー圧縮機。
前記流出流路は、前記給油溝から前記吐出ケーシング内での上側を通って前記潤滑油を前記スクリューロータが配置された空間に供給する
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項11】
請求項７に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記流入流路は、圧縮機本体の外部から前記圧縮機ケーシング内にて前記スクリューロータが配置された吸込空間に前記潤滑油を供給する流路と分岐されて前記圧縮機ケーシング内での下側を通って前記潤滑油を前記給油溝に供給し、
前記流出流路は、前記給油溝から前記圧縮機ケーシング内での上側を通って前記潤滑油を前記スクリューロータが配置された吸込空間に供給する
液冷式スクリュー圧縮機。
前記流入流路は、圧縮機本体の外部から前記圧縮機ケーシング内にて前記スクリューロータが配置された吸込空間に前記潤滑油を供給する流路と分岐されて前記圧縮機ケーシング内での下側を通って前記潤滑油を前記給油溝に供給し、
前記流出流路は、前記給油溝から前記圧縮機ケーシング内での上側を通って前記潤滑油を前記スクリューロータが配置された吸込空間に供給する
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項12】
請求項８に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記給油溝の全部は、同じ流路断面積を有する
液冷式スクリュー圧縮機。
前記給油溝の全部は、同じ流路断面積を有する
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項13】
請求項３に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記吐出ケーシングに２つ設けられた前記軸受は、前記スクリューロータが配置された空間に近い順に、円筒ころ軸受、玉軸受である
液冷式スクリュー圧縮機。
前記吐出ケーシングに２つ設けられた前記軸受は、前記スクリューロータが配置された空間に近い順に、円筒ころ軸受、玉軸受である
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項14】
請求項７に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記圧縮機ケーシングに１つ設けられた前記軸受は、円筒ころ軸受である
液冷式スクリュー圧縮機。
前記圧縮機ケーシングに１つ設けられた前記軸受は、円筒ころ軸受である
液冷式スクリュー圧縮機。
【請求項15】
請求項１に記載の液冷式スクリュー圧縮機であって、
前記スクリューロータは、雌雄一対設けられ、
雌雄一対の前記スクリューロータには、圧縮気体から受ける力によりお互いに離れる斜め上方向に荷重がかかり、
前記軸受には、雌雄一対の前記スクリューロータにかかる前記荷重から受け持つ荷重に対して反対方向に反力が働くことになり、前記反力の負荷圏が最も高温になり、
前記軸受の外周面側には、雌雄一対の前記スクリューロータの軸隙間から漏洩した前記潤滑油では冷却しきれない前記軸受の外周面の前記反力の負荷圏を前記潤滑油によって油浴冷却する給油溝が形成されている
液冷式スクリュー圧縮機。
前記スクリューロータは、雌雄一対設けられ、
雌雄一対の前記スクリューロータには、圧縮気体から受ける力によりお互いに離れる斜め上方向に荷重がかかり、
前記軸受には、雌雄一対の前記スクリューロータにかかる前記荷重から受け持つ荷重に対して反対方向に反力が働くことになり、前記反力の負荷圏が最も高温になり、
前記軸受の外周面側には、雌雄一対の前記スクリューロータの軸隙間から漏洩した前記潤滑油では冷却しきれない前記軸受の外周面の前記反力の負荷圏を前記潤滑油によって油浴冷却する給油溝が形成されている
液冷式スクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液冷式スクリュー圧縮機に関する。
【背景技術】
【0002】
スクリュー圧縮機の中には、スクリューロータとケーシングとの間に生じる内部隙間の封止、圧縮気体の冷却、及び、摺動部品の潤滑などを目的として、圧縮行程の作動空間内に油を供給する給油式のものがある。
【0003】
給油式スクリュー圧縮機では、吐出される圧縮気体に潤滑油が混入する。そのため、分離器を用いて圧縮気体から潤滑油が分離されている。分離器により分離された潤滑油は、圧縮機自身が生み出す吐出圧力と圧縮機本体の作動空間内の圧力との圧力差を利用して自己循環給油される。潤滑油は、分離器によって圧縮気体と分離後、温調弁を介して熱交換器やフィルタを通過し、再び圧縮機本体に供給される。圧縮機本体に供給された潤滑油は、スクリューロータとハウジングとから構成される作動空間の他、スクリューロータを回転可能に支持する軸受に対しても供給される。
【0004】
一般に、スクリュー圧縮機などの気体圧縮機では、スクリューロータの軸部の外周面とハウジングの軸孔の内周面との間に形成された環状の隙間（軸隙間と称する）を介して、圧縮気体が漏洩する。圧縮気体の漏洩量が多いほど効率が低下するため、軸隙間を封止する必要がある。軸封の手段の１つとして、軸隙間に潤滑油などの液体を供給する方法がある。
【0005】
例えば、給油式スクリュー圧縮機では、分離器によって分離された潤滑油を軸隙間に供給して油膜（オイルフィルムと称する）を形成する。これにより、オイルフィルムによって軸隙間を介して作動空間から軸受室への圧縮気体の漏洩を抑制することが一般的に行われている。軸隙間に供給された潤滑油は、最終的に軸受室に配置されている軸受に供給され、軸受を冷却する。
【0006】
特許文献１に記載の給油式スクリュー圧縮機では、作動空間と吐出側軸受との間の軸隙間に給油することでオイルフィルムを形成している。これにより、圧縮気体の漏洩量が低減されるとともに、漏れ出た潤滑油によって軸受が冷却されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１３－２４１９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ここで、特許文献１記載の技術では、軸隙間に給油してオイルフィルムを形成して圧縮気体の漏れを低減するための潤滑油の油量と、軸受を冷却するための潤滑油の油量と、が異なる。つまり、オイルフィルムを形成して圧縮気体の漏れを低減するための潤滑油の油量の方が圧倒的に多い。このため、軸受は、油浴冷却する構造となる。
【0009】
この場合には、軸受で発生する潤滑油の撹拌損失が大きくなり性能が低下する要因となる。これを解決するため、軸受室に隣接したバイパス経路を設け、軸受の油浴量を一定にすることにより、軸受による潤滑油の撹拌損失を低減する技術がある。
【0010】
ここで、スクリュー圧縮機は、容積型の圧縮機である。このため、一対のスクリューロータは、圧縮気体の反力を受けることになる。この反力は、一対のスクリューロータをそれぞれ回転支持する複数の軸受によって受けることになる。
【0011】
このとき、荷重が働く箇所は、圧縮機本体の吐出部に対して、スクリューロータ軸の軸中心を結ぶ直線上にあり、その荷重を受ける軸受の荷重を受けた箇所の反対側の反力を受ける負荷圏の発熱が高くなる。つまり、軸受を油浴冷却している箇所と実際に軸受が発熱している箇所とが異なり、軸受が発熱している箇所が冷却されていないことになる。
【0012】
本発明の目的は、軸受の信頼性を向上するための軸受冷却構造を備える液冷式スクリュー圧縮機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一態様による液冷式スクリュー圧縮機は、スクリューロータが収められた圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングと接続した吐出ケーシングと、前記圧縮機ケーシングと前記吐出ケーシングの内部に設けられ、前記スクリューロータを回転支持する軸受と、を備えた液冷式スクリュー圧縮機であって、前記軸受の外輪の外側を潤滑油によって油浴冷却する冷却流路が形成されている。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、軸受の信頼性を向上するための軸受冷却構造を備える液冷式スクリュー圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機を示すロータ軸方向の水平断面図である。
【図2】一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機の雄スクリューロータ側を示すロータ軸方向の縦断面図である。
【図3】一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機の雌スクリューロータ側を示すロータ軸方向の縦断面図である。
【図5】本発明の第１実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機の雄スクリューロータ側を示すロータ軸方向の縦断面図である。
【図7】本発明の第２実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機の雄スクリューロータ側を示すロータ軸方向の縦断面図である。
【図8】本発明の第３実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機の雄スクリューロータ側を示すロータ軸方向の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は、下記の実施形態に限定解釈されるものではなく、公知の他の構成要素を組み合わせて本発明の技術思想を実現してもよい。なお、各図において同一要素については同一の符号が記載され、重複する説明が省略される。また、各図においてＵ方向が上方向であり、Ｄ方向が下方向であり、Ｆ方向が正面方向であり、Ｂ方向が背面方向であり、Ｒ方向が右方向であり、Ｌ方向が左方向である。
【0017】
＜第１実施形態＞
＜一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００＞
まず、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機（給油式スクリュー圧縮機）２００について説明する。図１は、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００を示すロータ軸方向の水平断面図である。図２は、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００の雄スクリューロータ２側を示すロータ軸方向の縦断面図である。図３は、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００の雌スクリューロータ３側を示すロータ軸方向の縦断面図である。
＜一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００＞
まず、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機（給油式スクリュー圧縮機）２００について説明する。図１は、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００を示すロータ軸方向の水平断面図である。図２は、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００の雄スクリューロータ２側を示すロータ軸方向の縦断面図である。図３は、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００の雌スクリューロータ３側を示すロータ軸方向の縦断面図である。
【0018】
図１～図３に示されるように、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００は、圧縮機本体１を備える。圧縮機本体１は、雄スクリューロータ２及び雌スクリューロータ３からなる一対のスクリューロータが収められた圧縮機ケーシング４と、圧縮機ケーシング４と接続した吐出ケーシング５と、圧縮機ケーシング４と吐出ケーシング５の内部に設けられて各スクリューロータ２、３を回転支持する吸込側の円筒ころ軸受８並びに吐出側の円筒ころ軸受９及び玉軸受１０と、各軸受８、９、１０を外部から遮断する吸込側カバー６及び吐出側カバー７と、を備える。
【0019】
円筒ころ軸受８は、圧縮機ケーシング４に１つ設けられている。円筒ころ軸受９及び玉軸受１０は、吐出ケーシング５に２つ設けられ、各スクリューロータ２、３が配置された空間に近い順に、円筒ころ軸受９、玉軸受１０の順である。
【0020】
圧縮機本体１は、雌雄どちらかのスクリューロータ２、３に接続された電動機（図示しない）により駆動され、電動機が回転することにより吸込空間１１から空気を吸い込む。吸い込まれた空気は、雄スクリューロータ２及び雌スクリューロータ３と圧縮機ケーシング４と吐出ケーシング５とで形成される作動空間内に吸い込まれ、この作動空間内の容積が減少することにより圧縮され、吐出空間１２に吐き出される。吐き出された吐出空間１２にて圧力上昇した空気は、各用途に使用される。
【0021】
一方、潤滑油は、内部隙間の封止、圧縮過程における空気の冷却、及び、摺動部品の潤滑を目的として圧縮工程中に給油される。圧縮工程中に給油された潤滑油は、圧縮機自身が生み出す吐出圧力と圧縮機本体１の作動空間内の圧力との圧力差を利用して、分離器で圧縮空気と潤滑油に分離される。分離後の潤滑油は、温調弁を介して熱交換器やフィルタを通過し、圧縮機本体１へ給油される経路を自己循環する。
【0022】
圧縮機本体１に給油された潤滑油は、圧縮機本体１に設けられた主流入流路１３を通り、作動空間内への給油の他に、各スクリューロータの軸部の外周面と圧縮機ケーシング４及び吐出ケーシング５の軸孔の内周面との間に形成された軸隙間に給油され、オイルフィルムを形成する。これにより、軸隙間を介して作動空間から軸受室に圧縮空気が漏洩することを抑制している。
【0023】
吸込側の軸隙間に供給された潤滑油は、各スクリューロータ２、３の回転と共に軸受空間１６ａへと流され、吸込側の円筒ころ軸受８を潤滑及び冷却した後に軸受空間１６ｂへと流れる。軸受空間１６ｂへと流れた潤滑油は、吸込側カバー６に設けられた流出流路１４より圧縮機本体１の外部に流れて圧縮機本体１へ給油される経路に回収される。
【0024】
一方、吐出側の軸隙間に供給された潤滑油は、各スクリューロータ２、３の回転と共に圧縮空気が漏洩する代わりに軸受空間１７ａへと流され、吐出側の円筒ころ軸受９及び玉軸受１０を潤滑並びに冷却した後に軸受空間１７ｂへと流れる。軸受空間１７ｂへと流れた潤滑油は、吐出側カバー７に設けられた流出流路１５より圧縮機本体１の吸込空間１１へ回収される。
【0025】
＜一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機の問題＞
図４は、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００を示す図１、図２及び図３中のＡ－Ａ線に沿った矢視縦断面図である。図４に示されるように、雄スクリューロータ２及び雌スクリューロータ３が水平方向に並んで配置される事例で説明する。
図４は、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００を示す図１、図２及び図３中のＡ－Ａ線に沿った矢視縦断面図である。図４に示されるように、雄スクリューロータ２及び雌スクリューロータ３が水平方向に並んで配置される事例で説明する。
【0026】
雄スクリューロータ２及び雌スクリューロータ３は、圧縮気体から受ける力によってお互いに離れる方向に荷重Ｆ１がかかる。その荷重Ｆ１の方向は、吐出ポート部と雄スクリューロータ２及び雌スクリューロータ３の中心軸を結ぶ方向となる。具体的には、荷重Ｆ１の方向は、図４に示される雄スクリューロータ２及び雌スクリューロータ３から互いに離れる斜め上方向となる。
【0027】
軸受８、９、１０には、雄スクリューロータ２及び雌スクリューロータ３の中心軸に対して荷重Ｆ１とは反対方向に作用する反力Ｆ２が働くことになる。圧縮機本体１は、その反力Ｆ２の負荷圏、すなわち吐出ポート部の反対側において最も温度が高くなる。
【0028】
ここで、軸受８、９、１０の冷却は、先述した軸隙間から漏洩した潤滑油によって油浴冷却する。しかし、油浴量が少ない場合には、最も温度が高くなる負荷圏を効率良く冷却することができない。逆に、油浴量が多い場合には、最も温度が高い負荷圏を冷却することはできるが、潤滑油の撹拌損失が大きくなり、液冷式ツインスクリュー圧縮機２００の効率が低下してしまう。
【0029】
そのため、最も温度が高い負荷圏の冷却と、液冷式ツインスクリュー圧縮機２００の効率低下量の最小化と、を両立できないという問題があった。
【0030】
＜本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の特徴＞
ここでは、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００とは異なる本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の特徴を説明する。本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の特徴は、液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の雄スクリューロータ２側を例に挙げて説明する。しかし、本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の特徴は、液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の雌スクリューロータ３側も同構成を有する。
ここでは、一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機２００とは異なる本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の特徴を説明する。本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の特徴は、液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の雄スクリューロータ２側を例に挙げて説明する。しかし、本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の特徴は、液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の雌スクリューロータ３側も同構成を有する。
【0031】
図５は、本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の雄スクリューロータ２側を示すロータ軸方向の縦断面図である。図６は、本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００を示す図５中のＢ－Ｂ線に沿った玉軸受１０での矢視縦断面図である。
【0032】
図５、図６に示されるように、各軸受８、９、１０の外輪の外側を潤滑油によって油浴冷却する冷却流路１８が形成されている。冷却流路１８には、１つの軸受８、９、１０の外周面に沿って少なくとも１つ以上の円環形状の給油溝１９が形成されている。給油溝１９の全部は、同じ流路断面積を有する。給油溝１９には、詳しく述べると次の３つがある。すなわち、給油溝１９には、各スクリューロータ２、３の吸込側に、第１給油溝１９１がある。給油溝１９には、各スクリューロータ２、３の吐出側から近い順に、第２給油溝１９２、第３給油溝１９３がある。
【0033】
雌雄一対のスクリューロータ２、３には、圧縮気体から受ける力によりお互いに離れる斜め上方向に荷重Ｆ１がかかる。これに対し、各軸受８、９、１０には、雌雄一対のスクリューロータ２、３にかかる荷重Ｆ１から受け持つ荷重に対して反対方向に反力Ｆ２が働くことになり、反力Ｆ２の負荷圏が最も高温になる。各軸受８、９、１０の外周面には、雌雄一対のスクリューロータ２、３の軸隙間から漏洩した潤滑油では冷却しきれない各軸受８、９、１０の外周面の反力Ｆ２の負荷圏を潤滑油によって油浴冷却する給油溝１９が形成されている。
【0034】
冷却流路１８では、給油溝１９に潤滑油を流入させる流入流路１８１と、給油溝１９から潤滑油を流出させる流出流路１８２と、が複数の軸受８、９、１０に設けられた給油溝１９のそれぞれに対して並列に接続されている。冷却流路１８は、３つの軸受８、９、１０の全部に対して形成されている。
【0035】
流入流路１８１は、圧縮機本体１の外部から圧縮機ケーシング４内にて各スクリューロータ２、３が配置された空間に潤滑油を供給する流入流路２０と分岐されて圧縮機ケーシング４又は吐出ケーシング５内での下側を通って潤滑油を給油溝１９に供給する。流入流路１８１は、圧縮機ケーシング４及び吐出ケーシング５の内部に潤滑油を流通させる貫通孔である。流入流路１８１は、給油溝１９のそれぞれに連通している。
【0036】
流出流路１８２は、給油溝１９から圧縮機ケーシング４又は吐出ケーシング５内での上側を通って潤滑油を各スクリューロータ２、３が配置された空間に供給する。流出流路１８２は、圧縮機ケーシング４及び吐出ケーシング５の内部に潤滑油を流通させる貫通孔である。流出流路１８２は、給油溝１９のそれぞれに連通している。流出流路１８２は、給油溝１９の潤滑油を回収する。
【0037】
＜液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の動作＞
圧縮機本体１に給油される潤滑油は、流入流路２０を通って圧縮機本体１の作動空間や吐出側の軸隙間に給油される。圧縮機本体１の作動空間に給油された潤滑油は、内部隙間の封止、圧縮過程における空気の冷却、及び、摺動する一対のスクリューロータ２、３間の潤滑に使用される。軸隙間に給油された潤滑油は、オイルフィルムを形成することで、軸隙間を介して作動空間から軸受空間１６ａ、１７ａに流通し、圧縮空気が漏洩することを抑制するのに使用される。
圧縮機本体１に給油される潤滑油は、流入流路２０を通って圧縮機本体１の作動空間や吐出側の軸隙間に給油される。圧縮機本体１の作動空間に給油された潤滑油は、内部隙間の封止、圧縮過程における空気の冷却、及び、摺動する一対のスクリューロータ２、３間の潤滑に使用される。軸隙間に給油された潤滑油は、オイルフィルムを形成することで、軸隙間を介して作動空間から軸受空間１６ａ、１７ａに流通し、圧縮空気が漏洩することを抑制するのに使用される。
【0038】
吸込側の軸隙間に供給された潤滑油は、各スクリューロータ２、３の回転と共に圧縮空気が漏洩する代わりに軸受空間１６ａへと流され、吸込側の円筒ころ軸受８を潤滑及び冷却し、その後に軸受空間１６ｂへと流れる。軸受空間１６ｂへと流れた潤滑油は、吸込側カバー６に設けられた流出流路１８２から圧縮機本体１の吸込空間１１へ回収される。
【0039】
吐出側の軸隙間に供給された潤滑油は、各スクリューロータ２、３の回転と共に圧縮空気が漏洩する代わりに軸受空間１７ａへと流され、吐出側の各軸受９、１０を潤滑及び冷却し、その後に軸受空間１７ｂへと流れる。軸受空間１７ｂへと流れた潤滑油は、吐出側カバー７に設けられた流出流路１８２から圧縮機本体１の吸込空間１１へ回収される。
【0040】
一方、主流入流路１３から分岐した流入流路１８１を流れる潤滑油は、吸込側の円筒ころ軸受８の外輪の外側に設けられた第１給油溝１９１を通過することで、円筒ころ軸受８の最も温度の高い負荷圏を冷却し、流出流路１８２を通過して圧縮機本体１の作動空間に回収される。このように、円筒ころ軸受８の信頼性を向上した液冷式ツインスクリュー圧縮機１００を提供することができる。
【0041】
また、主流入流路１３から分岐した流入流路１８１を流れる潤滑油は、吐出側の各軸受９、１０の外輪の外側に設けられた第２給油溝１９２及び第３給油溝１９３を通過することで、各軸受９、１０の最も温度の高い負荷圏を冷却し、流出流路１８２を通過して圧縮機本体１の作動空間に回収される。このように、各軸受９、１０の信頼性を向上した液冷式ツインスクリュー圧縮機１００を提供することができる。
【0042】
＜その他＞
本実施形態では、主流入流路１３から分岐した流入流路１８１が給油溝１９に連通した構成としているが、主流入流路１３と流入流路１８１は、それぞれ別経路で構成しても構わない。
本実施形態では、主流入流路１３から分岐した流入流路１８１が給油溝１９に連通した構成としているが、主流入流路１３と流入流路１８１は、それぞれ別経路で構成しても構わない。
【0043】
本実施形態では、給油溝１９の潤滑油を回収する流出流路１８２を圧縮機本体１の吸込空間１１に連通した構成としているが、流出流路１８２は、圧縮機本体１の作動空間に連通した構成でも構わない。また、流出流路１８２が軸受空間１６ｂ、１７ｂに連通した構成でも構わない。
【0044】
本実施形態では、１つの吸込側及び吐出側の各軸受８、９、１０に対して、１つの給油溝１９を持つ構成としているが、複数の給油溝１９を持つ構成でも構わない。
【0045】
本実施形態では、給油溝１９として四角溝の構成としているが、その他の溝形状、例えば三角溝の構成でも構わない。
【0046】
本実施形態では、雌雄のスクリューロータ２、３を有するツインスクリュー圧縮機の構成としているが、シングルスクリュー圧縮機の構成でも構わない。
【0047】
＜第２実施形態＞
本実施形態では、上記実施形態と共通する部分については説明を省略し、その特徴部分を説明する。
本実施形態では、上記実施形態と共通する部分については説明を省略し、その特徴部分を説明する。
【0048】
＜本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の特徴＞
図７は、本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の雄スクリューロータ２側を示すロータ軸方向の縦断面図である。図７に示されるように、冷却流路１８では、給油溝１９に潤滑油を流入させる流入流路１８１と、給油溝１９から潤滑油を流出させる流出流路１８２と、が複数の軸受９、１０に設けられた給油溝１９のそれぞれに繋がって直列に接続されている。つまり、流入流路１８１が第２給油溝１９２に接続され、第２給油溝１９２と第３給油溝１９３とが連通路２１によって接続され、第３給油溝１９３に接続された流出流路１８２が軸受空間１７ｂに連通されている。
図７は、本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の雄スクリューロータ２側を示すロータ軸方向の縦断面図である。図７に示されるように、冷却流路１８では、給油溝１９に潤滑油を流入させる流入流路１８１と、給油溝１９から潤滑油を流出させる流出流路１８２と、が複数の軸受９、１０に設けられた給油溝１９のそれぞれに繋がって直列に接続されている。つまり、流入流路１８１が第２給油溝１９２に接続され、第２給油溝１９２と第３給油溝１９３とが連通路２１によって接続され、第３給油溝１９３に接続された流出流路１８２が軸受空間１７ｂに連通されている。
【0049】
＜液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の吐出側の動作＞
主流入流路１３から分岐した流入流路１８１を流れる潤滑油は、温度が高くなる圧縮機本体１の作動空間に近い軸受側である吐出側の円筒ころ軸受９の外輪外側に設けられた第２給油溝１９２を通過する。これにより、円筒ころ軸受９の最も温度の高い負荷圏を冷却する。
主流入流路１３から分岐した流入流路１８１を流れる潤滑油は、温度が高くなる圧縮機本体１の作動空間に近い軸受側である吐出側の円筒ころ軸受９の外輪外側に設けられた第２給油溝１９２を通過する。これにより、円筒ころ軸受９の最も温度の高い負荷圏を冷却する。
【0050】
次に、第２給油溝１９２に供給された潤滑油は、第２給油溝１９２から連通路２１を通って、圧縮機本体１の作動空間から遠い軸受側である吐出側の玉軸受１０の外輪外側に設けられた第３給油溝１９３を通過する。これにより、玉軸受１０の外輪を冷却する。
【0051】
玉軸受１０の外輪を冷却した潤滑油は、軸受空間１７ｂに連通された流出流路１８２を通過し、軸隙間から漏洩し各軸受９、１０を冷却した潤滑油と合流する。合流した潤滑油は、吐出側カバー７に設けられた流出流路１５によって圧縮機本体１の吸込空間１１へ回収される。
【0052】
以上のことから、各軸受９、１０の最も温度の高い負荷圏を冷却し、各軸受９、１０の信頼性を向上した液冷式ツインスクリュー圧縮機１００を提供することができる。
【0053】
なお、第１実施形態との違いは、液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の潤滑油は、自己差圧による循環を用いるため、各軸受９、１０の外輪を冷却するための経路が長くでき、流量調整ができるところにある。
【0054】
＜第３実施形態＞
第３実施形態では、上記実施形態と共通する部分については説明を省略し、その特徴部分を説明する。
第３実施形態では、上記実施形態と共通する部分については説明を省略し、その特徴部分を説明する。
【0055】
＜本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の特徴＞
図８は、本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の雄スクリューロータ２側を示すロータ軸方向の縦断面図である。図９は、本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００を示す図８中のＣ－Ｃ線に沿った玉軸受１０での矢視縦断面図である。
図８は、本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の雄スクリューロータ２側を示すロータ軸方向の縦断面図である。図９は、本実施形態に係る液冷式ツインスクリュー圧縮機１００を示す図８中のＣ－Ｃ線に沿った玉軸受１０での矢視縦断面図である。
【0056】
図８、図９に示されるように、冷却流路１８には、１つの円筒ころ軸受９、玉軸受１０の外周面に沿って少なくとも１周以上の螺旋形状の給油溝１９が形成されている。つまり、給油溝１９は、円筒ころ軸受９、玉軸受１０の外輪の外側に沿って螺旋状に形成されている。円筒ころ軸受９、玉軸受１０の給油溝１９は、連続した螺旋状に形成されている。
【0057】
＜液冷式ツインスクリュー圧縮機１００の吐出側の動作＞
主流入流路１３から分岐した流入流路１８１を流れる潤滑油は、吐出側の円筒ころ軸受９、玉軸受１０の外輪の外側に沿って設けられた螺旋状の給油溝１９を通過する。これにより、各軸受９、１０の最も温度の高い負荷圏を冷却する。給油溝１９を通過した潤滑油は、流出流路１８２を通過して圧縮機本体１の作動空間に回収される。したがって、各軸受９、１０の信頼性を向上した液冷式ツインスクリュー圧縮機１００を提供することができる。
主流入流路１３から分岐した流入流路１８１を流れる潤滑油は、吐出側の円筒ころ軸受９、玉軸受１０の外輪の外側に沿って設けられた螺旋状の給油溝１９を通過する。これにより、各軸受９、１０の最も温度の高い負荷圏を冷却する。給油溝１９を通過した潤滑油は、流出流路１８２を通過して圧縮機本体１の作動空間に回収される。したがって、各軸受９、１０の信頼性を向上した液冷式ツインスクリュー圧縮機１００を提供することができる。
【0058】
＜＜一般的な液冷式ツインスクリュー圧縮機との相違点の効果＞＞
（Ａ）
液冷式ツイン液冷式スクリュー圧縮機１０スクリュー圧縮機１００は、各スクリューロータ２、３が収められた圧縮機ケーシング４を備える。
（Ａ）
液冷式ツイン液冷式スクリュー圧縮機１０スクリュー圧縮機１００は、各スクリューロータ２、３が収められた圧縮機ケーシング４を備える。
【0059】
液冷式ツインスクリュー圧縮機１０は、圧縮機ケーシング４と接続した吐出ケーシング５を備える。液冷式ツインスクリュー圧縮機１０は、圧縮機ケーシング４と吐出ケーシング５の内部に設けられ、各スクリューロータ２、３を回転支持する各軸受８、９、１０を備える。各軸受８、９、１０の外輪の外側を潤滑油によって油浴冷却する冷却流路１８が形成されている。
【0060】
この構成では、各軸受８、９、１０の外輪の外側に給油された潤滑油が各軸受８、９、１０の負荷圏つまり、最も発熱する箇所を冷却することができる。したがって、各軸受８、９、１０の信頼性を向上するための軸受冷却構造を備える液冷式ツインスクリュー圧縮機１０を提供することができる。
【0061】
（Ｂ）
冷却流路１８には、１つの軸受８、９、１０の外周面に沿って少なくとも１つ以上の円環形状の給油溝１９が形成されている。
冷却流路１８には、１つの軸受８、９、１０の外周面に沿って少なくとも１つ以上の円環形状の給油溝１９が形成されている。
【0062】
この構成では、各軸受８、９、１０の外輪の外側の外周面に沿って給油された潤滑油が各軸受８、９、１０の負荷圏つまり、最も発熱する箇所を直接冷却することができる。
【0063】
（Ｃ）
軸受９、１０は、吐出ケーシング５に２つ設けられている。
軸受９、１０は、吐出ケーシング５に２つ設けられている。
【0064】
この構成では、吐出ケーシング５に設けられた２つの軸受９、１０外輪の外側の外周面に沿って給油された潤滑油が各軸受９、１０の負荷圏つまり、最も発熱する箇所を直接冷却することができる。
【0065】
（Ｄ）
冷却流路１８では、給油溝１９に潤滑油を流入させる流入流路１８１と、給油溝１９から潤滑油を流出させる流出流路１８２と、が複数の各軸受８、９、１０に設けられた給油溝１９のそれぞれに対して並列に接続されている。
冷却流路１８では、給油溝１９に潤滑油を流入させる流入流路１８１と、給油溝１９から潤滑油を流出させる流出流路１８２と、が複数の各軸受８、９、１０に設けられた給油溝１９のそれぞれに対して並列に接続されている。
【0066】
この構成では、潤滑油の油圧が低く経路長が短くても、効率良く２つの軸受９、１０の外輪の外側の外周面に沿って給油された潤滑油が軸受９、１０の負荷圏つまり、最も発熱する箇所を直接冷却することができる。
【0067】
（Ｅ）
冷却流路１８では、給油溝１９に潤滑油を流入させる流入流路１８１と、給油溝１９から潤滑油を流出させる流出流路１８２と、が複数の軸受９、１０に設けられた給油溝１９のそれぞれに繋がって直列に接続されている。
冷却流路１８では、給油溝１９に潤滑油を流入させる流入流路１８１と、給油溝１９から潤滑油を流出させる流出流路１８２と、が複数の軸受９、１０に設けられた給油溝１９のそれぞれに繋がって直列に接続されている。
【0068】
この構成では、潤滑油の油圧が高く経路長が長くても、効率良く２つの軸受９、１０の外輪の外側の外周面に沿って給油された潤滑油が軸受９、１０の負荷圏つまり、最も発熱する箇所を直接冷却することができる。また、潤滑油の油圧が高い円筒ころ軸受９から潤滑油の油圧が低い玉軸受１０に対して順に冷却効果を得ることができる。
【0069】
（Ｆ）
冷却流路１８には、１つの軸受９、１０の外周面に沿って少なくとも１周以上の螺旋形状の給油溝１９が形成されている。
冷却流路１８には、１つの軸受９、１０の外周面に沿って少なくとも１周以上の螺旋形状の給油溝１９が形成されている。
【0070】
この構成では、軸受９、１０の外輪の外側の外周面に沿って給油された潤滑油が軸受９、１０の負荷圏つまり、最も発熱する箇所を直接冷却することができる。
【0071】
（Ｇ）
軸受８は、圧縮機ケーシング４に１つ設けられている。
軸受８は、圧縮機ケーシング４に１つ設けられている。
【0072】
この構成では、圧縮機ケーシング４に設けられた１つの軸受８の外輪の外側の外周面に沿って給油された潤滑油が軸受８の負荷圏つまり、最も発熱する箇所を直接冷却することができる。
【0073】
（Ｈ）
冷却流路１８は、３つの軸受８、９、１０の全部に対して形成されている。
冷却流路１８は、３つの軸受８、９、１０の全部に対して形成されている。
【0074】
この構成では、軸受８、９、１０の全部の外輪の外側外周面に沿って給油された潤滑油が軸受８、９、１０の負荷圏つまり、最も発熱する箇所を直接冷却することができる。
【0075】
（Ｉ）
流入流路１８１は、圧縮機本体１の外部から圧縮機ケーシング４内にて各スクリューロータ２、３が配置された空間に潤滑油を供給する流入流路２０と分岐されて吐出ケーシング５内での下側を通って潤滑油を給油溝１９に供給する。
流入流路１８１は、圧縮機本体１の外部から圧縮機ケーシング４内にて各スクリューロータ２、３が配置された空間に潤滑油を供給する流入流路２０と分岐されて吐出ケーシング５内での下側を通って潤滑油を給油溝１９に供給する。
【0076】
この構成では、各軸受９、１０を油浴冷却する流路が各ケーシング４、５などの外部に配設されたバイパス経路によって設ける必要がない。このため、バイパス経路を構成する配管群等の余計な部品が必要なく、単純な構成かつ小型の液冷式ツインスクリュー圧縮機１０を提供することができる。
【0077】
（Ｊ）
流出流路１８２は、給油溝１９から吐出ケーシング５内での上側を通って潤滑油を各スクリューロータ２、３が配置された空間に供給する。
流出流路１８２は、給油溝１９から吐出ケーシング５内での上側を通って潤滑油を各スクリューロータ２、３が配置された空間に供給する。
【0078】
この構成では、各軸受９、１０を油浴冷却する流路が各ケーシング４、５などの外部に配設されたバイパス経路によって設ける必要がない。このため、バイパス経路を構成する配管群等の余計な部品が必要なく、単純な構成かつ小型化される液冷式ツインスクリュー圧縮機１０を提供することができる。
【0079】
（Ｋ）
流入流路１８１は、圧縮機本体１の外部から圧縮機ケーシング４内にて各スクリューロータ２、３が配置された吸込空間１１に潤滑油を供給する流入流路２０と分岐されて圧縮機ケーシング４内での下側を通って潤滑油を給油溝１９に供給する。流出流路１８２は、給油溝１９から圧縮機ケーシング４内での上側を通って潤滑油を各スクリューロータ２、３が配置された吸込空間１１に供給する。
流入流路１８１は、圧縮機本体１の外部から圧縮機ケーシング４内にて各スクリューロータ２、３が配置された吸込空間１１に潤滑油を供給する流入流路２０と分岐されて圧縮機ケーシング４内での下側を通って潤滑油を給油溝１９に供給する。流出流路１８２は、給油溝１９から圧縮機ケーシング４内での上側を通って潤滑油を各スクリューロータ２、３が配置された吸込空間１１に供給する。
【0080】
この構成では、軸受８を油浴冷却する流路が各ケーシング４、５などの外部に配設されたバイパス経路によって設ける必要がない。このため、バイパス経路を構成する配管群等の余計な部品が必要なく、単純な構成かつ小型の液冷式ツインスクリュー圧縮機１０を提供することができる。
【0081】
（Ｌ）
給油溝１９の全部は、同じ流路断面積を有する。
給油溝１９の全部は、同じ流路断面積を有する。
【0082】
この構成では、給油溝１９の全部にて流速が一定になり、潤滑油が軸受８、９、１０の負荷圏つまり、最も発熱する箇所を安定して冷却することができる。
【0083】
（Ｍ）
吐出ケーシング５に２つ設けられた軸受９、１０は、各スクリューロータ２、３が配置された空間に近い順に、円筒ころ軸受９、玉軸受１０である。
吐出ケーシング５に２つ設けられた軸受９、１０は、各スクリューロータ２、３が配置された空間に近い順に、円筒ころ軸受９、玉軸受１０である。
【0084】
この構成では、潤滑油が円筒ころ軸受９の線接触の負荷圏及び玉軸受１０の点接触の負荷圏つまり、最も発熱する箇所を冷却することができる。
【0085】
（Ｎ）
圧縮機ケーシング４に１つ設けられた軸受８は、円筒ころ軸受８である。
圧縮機ケーシング４に１つ設けられた軸受８は、円筒ころ軸受８である。
【0086】
この構成では、潤滑油が円筒ころ軸受８の点接触の負荷圏つまり、最も発熱する箇所を冷却することができる。
【0087】
（Ｏ）
スクリューロータ２、３は、雌雄一対設けられ、雌雄一対のスクリューロータ２、３には、圧縮気体から受ける力によりお互いに離れる斜め上方向に荷重がかかる。軸受８、９、１０には、雌雄一対のスクリューロータ２、３にかかる荷重から受け持つ荷重に対して反対方向に反力が働くことになり、反力の負荷圏が最も高温になる。軸受８、９、１０の外周面側には、雌雄一対のスクリューロータ２、３の軸隙間から漏洩した潤滑油では冷却しきれない軸受８、９、１０の外周面の反力の負荷圏を潤滑油によって油浴冷却する給油溝１９が形成されている。
スクリューロータ２、３は、雌雄一対設けられ、雌雄一対のスクリューロータ２、３には、圧縮気体から受ける力によりお互いに離れる斜め上方向に荷重がかかる。軸受８、９、１０には、雌雄一対のスクリューロータ２、３にかかる荷重から受け持つ荷重に対して反対方向に反力が働くことになり、反力の負荷圏が最も高温になる。軸受８、９、１０の外周面側には、雌雄一対のスクリューロータ２、３の軸隙間から漏洩した潤滑油では冷却しきれない軸受８、９、１０の外周面の反力の負荷圏を潤滑油によって油浴冷却する給油溝１９が形成されている。
【0088】
この構成では、軸受８、９、１０の外輪の外側周面に給油された潤滑油が雌雄一対のスクリューロータ２、３の軸隙間から漏洩した潤滑油では冷却しきれない軸受８、９、１０の外周面の反力の負荷圏つまり、最も発熱する箇所を冷却することができる。したがって、軸受８、９、１０の信頼性を向上するための軸受冷却構造を備える液冷式ツインスクリュー圧縮機１０を提供することができる。
【0089】
以上、実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【0090】
１…圧縮機本体、２…雄スクリューロータ、３…雌スクリューロータ、４…圧縮機ケーシング、５…吐出ケーシング、６…吸込側カバー、７…吐出側カバー、８…円筒ころ軸受、９…円筒ころ軸受、１０…玉軸受、１１…吸込空間、１２…吐出空間、１３…主流入流路、１４…流出流路、１５…流出流路、１６ａ…軸受空間（上流側）、１６ｂ…軸受空間（下流側）、１７ａ…軸受空間（上流側）、１７ｂ…軸受空間（下流側）、１８…冷却流路、１９…給油溝、２０…流入流路、２１…連通路、１００…液冷式ツインスクリュー圧縮機、１８１…流入流路、１８２…流出流路、１９１…第１給油溝、１９２…第２給油溝、１９３…第３給油溝、２００…液冷式ツインスクリュー圧縮機。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】