特許 7335089 液冷式スクリュー圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-21

(45)【発行日】2023-08-29

(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 18/16 20060101AFI20230822BHJP

   F04C 29/02 20060101ALI20230822BHJP

   F04C 29/04 20060101ALI20230822BHJP

【ＦＩ】

F04C18/16 Q

F04C29/02 311K

F04C29/04 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019077953

(22)【出願日】2019-04-16

(65)【公開番号】P2020033993

(43)【公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-10-26

(31)【優先権主張番号】P 2018158544

(32)【優先日】2018-08-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】田中 孝二

(72)【発明者】

【氏名】野口 透

(72)【発明者】

【氏名】坂口 広宣

(72)【発明者】

【氏名】今城 貴徳

【審査官】岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０３８０７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０１８５８１５７（ＣＮ，Ｕ）

【文献】韓国公開特許第２００３－００３４８０６（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開平１１－３３６６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５３－１２３６１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５７－１３５２９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ １８／１６

Ｆ０４Ｃ ２９／０２

Ｆ０４Ｃ ２９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシングに設けられ、一対のスクリューロータが収容されたロータ室と、
前記スクリューロータのロータ軸線方向に沿って前記ケーシングに形成された給液ラインと、
前記給液ラインと接続し、前記給液ラインから供給される液体を前記ロータ室に供給するために、前記給液ラインと交差する方向に沿って前記ケーシングに設けられた給液口と
を備え、
前記給液口は、
前記給液ラインと流体的に連通する入口部と、
前記ロータ室と流体的に連通する噴射部と、
前記入口部と前記噴射部とを流体的に接続する、一定の流路断面積を有する中間部とを備え、
前記噴射部の前記ロータ室に対する開口部は、前記給液口の軸線に直交する平面としてロータ室側から見て円形であり、前記噴射部の開口部及び前記入口部の前記給液ラインに対する開口部の流路断面積は、前記中間部の前記流路断面積よりも大きく、前記噴射部の前記開口部における直径は、前記スクリューロータの歯部の軸直角歯先幅よりも大きい、液冷式スクリュー圧縮機。

【請求項2】

前記給液口は、前記ロータ軸線方向に沿った直線上に複数個配設されている、請求項１に記載の液冷式スクリュー圧縮機。

【請求項3】

前記中間部の直径は０．７mm以上１８mm以下であり、
前記噴射部の前記開口部における直径は、前記中間部の直径の４．０倍以下である、請求項１又は２に記載の液冷式スクリュー圧縮機。

【請求項4】

前記噴射部の前記開口部における直径は、前記中間部の直径の１．５倍以上３．０倍以下である、請求項３に記載の液冷式スクリュー圧縮機。

【請求項5】

前記噴射部は、前記中間部と接続する部分から前記開口部に向けて前記流路断面積が漸増する、逆テーパ形状を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液冷式スクリュー圧縮機。

【請求項6】

前記噴射部は、前記中間部と接続する部分から前記開口部までの前記流路断面積が一定であり、
前記噴射部の前記中間部と接続する部分に、前記流路断面積が非連続的に増加する段差が形成されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液冷式スクリュー圧縮機。

【請求項7】

前記給液口は、前記ケーシングに設けられた前記給液ラインから前記ロータ室まで貫通する取付穴に挿入された、両端開口の管部材を備え、
前記管部材によって前記中間部が画定され、
前記管部材の前記ロータ室に臨む端面は、前記取付穴内に位置し、
前記管部材の前記端面と、前記取付穴の穴周壁によって前記噴射部が画定されている、請求項６に記載の液冷式スクリュー圧縮機。

【請求項8】

前記入口部は、前記給液ラインと接続する部分から前記中間部に向けて流路断面が漸減する、テーパ形状を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の液冷式スクリュー圧縮機。

【請求項9】

前記入口部は、前記給液ラインと接続する部分から前記中間部と接続する部分まで、前記中間部の前記流路断面積よりも大きい一定の流路断面積を有し、
前記入口部の前記中間部と接続する部分に、前記流路断面積が非連続的に減少する段差が形成されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の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】

油冷式スクリュー圧縮機のような液冷式スクリュー圧縮機では、潤滑と圧縮空気の冷却のために、ロータ室内に液体（例えば油）を供給し、雌雄ロータが噛み合いながら回転することにより構成される圧縮過程にある圧縮空気にその液体を混入させている。特許文献１に開示された油冷式スクリュー圧縮機が備えるロータ室内への給油口は、いわゆるキリ穴であり、両端間で直径が一定の直管形状である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－２１４７４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

液冷式スクリュー圧縮機では、液体の撹拌による動力損失や、ロータ室とスクリューロータの歯部との間の狭小隙間における液体の粘性による動力損失のような、空気を圧縮するための動力以外の動力損失がある。これらの動力損失のために、液冷式とすることで、却って効率が低下し得る。

【0005】

また、特許文献１の給油口のように、給液口の形状が直管形状であると、運転時にスクリューロータが給液口の真上を通り過ぎる際に、給液口からロータ室に供給される液体の流れが阻害され、速度が低下する。この速度低下により、歯溝内での液体の分散性が低下し、圧縮空気の冷却効率が低下し得る。

【0006】

以上の理由より、従来の液冷式スクリュー圧縮機は、空気を所要圧力まで圧縮するために必要な動力の低減や、冷却効率の向上について、改善の余地がある。

【0007】

本発明は、液冷式スクリュー圧縮機において、空気を所要圧力まで圧縮するために必要な動力を低減することや、冷却効率を向上することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、ケーシングに設けられ、一対のスクリューロータが収容されたロータ室と、前記ケーシングに設けられた給液ラインと、前記給液ラインと接続し、前記給液ラインから供給される液体を前記ロータ室に供給するために、前記ケーシングに設けられた給液口とを備え、前記給液口は、前記給液ラインと流体的に連通する入口部と、前記ロータ室と流体的に連通する噴射部と、前記入口部と前記噴射部とを流体的に接続する、一定の流路断面積を有する中間部とを備え、前記噴射部の前記ロータ室に対する開口部は、前記給油口の軸線に直交する平面としてロータ室側から見て円形であり、前記開口部の流路断面積は、前記中間部の前記流路断面積よりも大きく、前記噴射部の前記開口部における直径は、前記スクリューロータの歯部の軸直角歯先幅よりも大きい、液冷式スクリュー圧縮機を提供する。

【0009】

給液口の噴射部のロータ室に対する開口部は、給液口の中間部の流路断面積よりも大きい流路断面積を有する。この構成により、給液口が両端間で流路断面積が一定の直管形状（いわゆるキリ穴）である場合と比較して、運転時にスクリューロータの歯部が給液口の真上を通り過ぎる瞬間において、中間部のロータ室側の端部と歯先との距離が長くなる。言い換えれば、給液口から噴射された液体がスクリューロータの歯部（歯先）とケーシングの隙間を通過する際に、液体が通過し得る断面積が拡大する。従って、ロータ室への液噴射時の圧力損失が減少する。この圧力損失減少により、給液口へ供給される液体の体積流量を、給液口がキリ穴である場合と同一としたままで、ロータ室に噴射される液体の流速を増加できる。言い換えれば、体積流量を増加することなく、給液口がキリ穴である場合よりもロータ室に噴射される液体の流速を増加できる。この流速増加により、液柱がスクリューロータの歯部の歯面に衝突する際の微粒化が促進され、液滴の伝熱面積が増加し、圧縮空気に対する冷却効率が向上する。従って、空気を所要圧力まで圧縮するのに必要な動力を低減できる。

【0010】

仮にロータ室へ噴射される液体の流速増加のために、給液口へ供給する液体の体積流量を増加すると、スクリューロータの歯部による液体の撹拌による動力損失や、スクリューロータの歯部（歯先）とケーシングとの間の狭小隙間における液体の粘性による動力損失を増加させてしまう。しかし、前述のように、本発明の一態様によれば、給液口へ供給する液体の体積流量は同一のままで、ロータ室に噴射される液体の流速を増加できるため、動力損失の増加も発生しない。

【0011】

前記給液ラインは、前記スクリューロータのロータ軸線方向に沿って設けられており、前記給液口は、前記ロータ軸線方向に沿った直線上に複数個配設されてもよい。

【0012】

本明細書において、スクリューロータの歯部の「軸直角歯先幅」とは、歯部のロータ軸と直交する断面における、歯部の先端が有する平滑面の幅をいう。開口部の直径を軸直角歯先幅よりも大きく設定したことにより、スクリューロータの歯部が給液口の真上を通り過ぎる際に、平滑面が給液口の噴射部を塞ぐことがないので、より効果的にロータ室への液噴射時の圧力損失を減少できる。

【0013】

前記中間部の直径は０．７mm以上１８mm以下であり、前記噴射部の前記開口部における直径は、前記中間部の直径の４．０倍以下であってもよい。

【0014】

特に、前記噴射部の前記開口部における直径は、前記中間部の直径の１．５倍以上３．０倍以下であってもよい。

【0015】

前記噴射部は、前記中間部と接続する部分から前記開口部に向けて前記流路断面積が漸増する、逆テーパ形状を有してもよい。

【0016】

前記噴射部は、前記中間部と接続する部分から前記開口部までの前記流路断面積が一定であり、前記噴射部の前記中間部と接続する部分に、前記流路断面積が非連続的に増加する段差が形成されてもよい。

【0017】

前記給液口は、前記ケーシングに設けられた前記給液ラインから前記ロータ室まで貫通する取付穴に挿入された、両端開口の管部材を備え、前記管部材によって前記中間部が画定され、前記管部材の前記ロータ室に臨む端面は、前記取付穴内に位置し、前記管部材の前記端面と、前記取付穴の穴周壁によって前記噴射部が画定されてもよい。

【0018】

この構成により、給液口をケーシングに設ける加工時の寸法管理が、ケーシングそのものを直接、掘削等にて加工して、中間部と、その中間部の流路断面積より大きい流路断面積をロータ室に対する開口部に備えた噴射部を形成する場合に比べ、容易となる。加工時の寸法管理が容易になることで、より高度な品質安定性を確保できる。また、異なる管部材を使用することで、給液口の中間部の直径を、製品仕様に合わせて容易に変更できる。さらに、注液口を設けるためにケーシングに施す加工としては、流路断面積が非連続的に増加する段差の加工や、流路断面積が連続的に拡大するテーパ形状の加工を必要とせず、取付穴（貫通穴）の形成のみが要求されるため、工数削減を図ることができる。

【0019】

前記入口部は、前記給液ラインと接続する部分から前記中間部に向けて流路断面が漸減する、テーパ形状を有してもよい。

【0020】

前記入口部は、前記給液ラインと接続する部分から前記中間部と接続する部分まで、前記中間部の前記流路断面積よりも大きい一定の流路断面積を有し、前記入口部の前記中間部と接続する部分に、前記流路断面積が非連続的に減少する段差が形成されてもよい。

【0021】

これらの構成により、給液ラインから給液口の入口部に液体が流入する際の流路断面積の急激な縮小が緩和され、圧力損失が低減される。その結果、より効果的に、給液口へ供給する液体の体積流量を増加することなく、ロータ室に噴射される液体の流速を増加できる。

【発明の効果】

【0022】

本発明に係る液冷式スクリュー圧縮機によれば、圧縮空気の冷却効率が向上し、空気を所要圧力まで圧縮するために必要な動力の低減、つまり効率改善を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１実施形態に係る油冷式スクリュー圧縮機の模式的な平面図。

【図2】図１の線II－IIでの断面図。

【図3】図１の線III－IIIでの断面図。

【図4】本発明の第１実施形態に係る油冷式スクリュー圧縮機を含む圧縮機システムの模式図。

【図5】図３の部分Ｖの拡大図。

【図6】図３の部分Ｖの異なる断面での断面図。

【図7】給油口を雌ロータ室から見た図。

【図8】従来の油冷式圧縮機の図５と同様の断面図。

【図9】第１実施形態の変形例の図６と同様の断面図。

【図10】第１実施形態の他の変形例の図６と同様の断面図。

【図11】本発明の第２実施形態に係る油冷式スクリュー圧縮機の図３と同様の断面図。

【図12】第２実施形態の図６と同様の断面図。

【図13】第２実施形態の変形例の図６と同様の断面図。

【図14】第２実施形態の他の変形例の図６と同様の断面図。

【図15】本発明の第３実施形態に係る油冷式スクリュー圧縮機の図３と同様の断面図。

【図16】第３実施形態の図６と同様の断面図。

【図17】オリフィス管の斜視図。

【図18】油量と断面効率の関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0024】

（第１実施形態）
図１から図３を参照すると、本発明の第１実施形態に係る油冷式スクリュー圧縮機（液冷式スクリュー圧縮機）１は、空間的に互いに連通する雄ロータ室２ａと雌ロータ室２ｂとが形成されたケーシング２を備える。雄ロータ室２ａには雄ロータ３が収容され、雌ロータ室２ｂには雌ロータ４が収容されている。また、ケーシング２には、ロータ室２ａ，２ｂに空間的に連通している吸込口２ｃと吐出口２ｄとが設けられている。

【0025】

雄ロータ室２ａは、円筒面２ｅと、一対の端面２ｇ，２ｈによって画定されている。また、雌ロータ室２ｂは、円筒面２ｆと、雄ロータ室２ａと共通の一対の端面２ｇ，２ｈによって画定されている。

【0026】

雄ロータ（スクリューロータ）３は、ロータ軸３ａと、ロータ軸３ａの外周に設けられた複数の螺旋状の歯部３ｂを備える。同様に、雌ロータ４は、ロータ軸４ａと、ロータ軸４ａの外周に設けられた複数の螺旋状の歯部４ｂを備える。互いに隣接する歯部４ｂの対の間には、螺旋状の歯溝４ｃがそれぞれ画定されている。雄ロータ３のロータ軸３ａは、軸受５Ａ，５Ｂによって、それ自体の軸線Ｌｍ回りに回転自在に支持されている。雌ロータ４のロータ軸４ａも、軸受６Ａ，６Ｂによって、それ自体の軸線Ｌｆ回りに回転自在に指示されている。

【0027】

雄ロータ３の吸込口２ｃ側のロータ軸３ａには、モータを含む駆動機構７が機械的に接続されている。駆動機構７によって雄ロータ３が回転されると、雄ロータ３の歯部３ｂが雌ロータ４の歯溝４ｃに入り込んだ状態で噛み合い、それによって雄ロータ３と雌ロータ４が同期回転する。雄ロータ３に代えて、雌ロータ４を駆動機構によって回転駆動してもよい。

【0028】

吸込口２ｃから吸い込まれた気体（本実施形態では空気）は、雄ロータ３の歯部３ｂと雌ロータ４の歯溝４ｃによって画定される閉じ込み空間内に閉じ込められ、ロータ３，４の回転に伴って軸線Ｌｍ，Ｌｆ方向に移動しつつ圧縮され、吐出口２ｄから吐出される。

【0029】

ケーシング２には、雌ロータ室２ｂに冷却、潤滑等のための油（液体）を供給するために３個の給油口（給液口）１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが設けられている。これらの給油口１１Ａ～１１Ｃは、雌ロータ室２ｂの底部に開口しており、雌ロータ４の軸線Ｌｆ（雌ロータ室２ｂの軸線でもある。）に沿った直線上に配置されている。給油口の個数は１個又は２個でもよく、４個以上でもよい。また、雌ロータ室２ｂのための給油口に代えて、又はそれと併せて、雄ロータ室２ａのための給油口を設けてもよい。給油口１１Ａ～Ｃについては、後に詳述する。

【0030】

給油口１１Ａ～１１Ｃから油を雌ロータ室２ｂに供給しているので、吐出口２ｄから吐出される空気には油が含まれている。図４を併せて参照すると、吐出口２ｄから吐出された空気は、空気配管１２Ａを介してセパレータ１３に導入される。セパレータ１３では、空気と油が分離される。油が分離された空気は、空気配管１２Ｂから圧縮空気を必要とする機器ないし設備へ送られる。セパレータ１３で空気から分離された油は、油供給配管１４を介して、ケーシング２に設けられた給油ライン（給液ライン）１５（本実施形態ではケーシング２に穿設した長孔）へ送られる。給油ライン１５から給油口１１Ａ～１１Ｃを経て、雌ロータ室２ｂに油が供給される。このように、油冷式スクリュー圧縮機１とセパレータ１３との間を油が循環する。本実施形態では、セパレータ１３から油冷式スクリュー圧縮機１へ送油するための油ポンプ１６が、油供給配管１４に設けられている。

【0031】

次に、給油口１１Ａ～１１Ｃについて詳細に説明する。以下の説明では、３個の給油口１１Ａ～１１Ｃについて特に区別する必要がない場合、１個の給油口について参照番号１１を使用する。

【0032】

図５から図７を参照すると、給油口１１よって給油ライン１５と雌ロータ室２ｂとが流体的に連通されている。給油口１１は、全体として、雌ロータ４の軸線Ｌｍ（雌ロータ室２ｂの軸線でもある。）に対して直交する方向に真直に延びている。

【0033】

給油口１１は、給油ライン１５と流体的に連通する入口部２１、雌ロータ室２ｂと流体的に連通する噴射部２２、及び入口部２１と噴射部２２とを流体的に接続する中間部２３を備える。

【0034】

本実施形態では、入口部２１と中間部２３の、給油口１１の軸線Ｌｉに直交する断面の形状は円形である。この断面形状は、円形以外であってもよい。また、入口部２１は一定の直径Ｄｅを有し、中間部２３も一定の直径Ｄｍを有し、これらの直径Ｄｅ，Ｄｍは同一である。言い換えれば、入口部２１から中間部２３までの全体にわたって流路断面積Ａｅ，Ａｍが一定である。

【0035】

噴射部２２は雌ロータ室２ｂ、より具体的には雌ロータ室２ｂを画定するケーシング２の円筒面２ｆに開口する開口部２２ａを備える。本実施形態では、噴射部２２の、給油口１１の軸線Ｌｉに直交する断面の形状は円形である。この断面形状は、円形以外であってもよい。本実施形態では、噴射部２２は、中間部２３と接続する部分２２ｂから開口部２２ａに向けて漸増する直径Ｄｉを有する。言い換えれば、噴射部２２は、噴射部２２が中間部２３と接続する部分２２ｂから開口部２２ａに向けて流路断面積Ａｉが漸増する逆テーパ形状を有する。この逆テーパ形状により、噴射部２２の開口部２２ａにおける流路断面積Ａｉは、中間部２３の流路断面積Ａｍよりも大きい。

【0036】

噴射部２２の開口部２２ａにおける直径Ｄｉは、雌ロータ４の歯部４ｂの軸直角歯先幅Ｗｔよりも大きい。「軸直角歯先幅」とは、歯部４ｂのロータ軸４ａの軸線Ｌｆと直交する断面における、歯部４ｂの先端が有する平滑面４ｄの幅をいう。

【0037】

中間部２３の直径Ｄｍは０．７mm以上１８mm以下に設定できる。噴射部２２の開口部２２ａにおける直径Ｄｉは、中間部２３の直径Ｄｍの４倍以下に設定できる。特に、噴射部２２の開口部２２ａにおける直径Ｄｉは、中間部２３の直径Ｄｍの１．５倍以上３．０倍以下に設定できる。

【0038】

給油ライン１５により供給される油は、入口部２１は給油口１１に入り、中間部２３に流入し、中間部２３の雌ロータ室２ｂ側の端部２３ａから噴射される。噴射された油は噴射部２２を通って雌ロータ室２ｂに供給される。

【0039】

給油口１１の噴射部２２の雌ロータ室２ｂに対する開口部２２ａにおける直径Ｄｉ、従って流路断面Ａｉは、給油口１１の中間部２３の直径Ｄｍ、従って流路断面積Ａｍよりも大きい。そのため、図８に示すように給油口１１が両端間で流路断面積が一定の直管形状（いわゆるキリ穴）である場合と比較して、運転時に雌ロータ４の歯部４ｂが給油口１１の真上を通り過ぎる瞬間において、中間部２３の雌ロータ室２ｂ側の端部２３ａと歯部４ｂの歯先との距離が長くなる。言い換えれば、給油口１１から噴射された油が雌ロータ４の歯部４ｂの歯先とケーシング２の円筒面２ｆとの隙間を通過する際に、油が通過し得る断面積が拡大する。従って、雌ロータ室２ｂへの油噴射時の圧力損失が減少する。この圧力損失減少により、給油口１１へ供給される油の体積流量を、図８のように給油口１１がキリ穴である場合と同一としたままで、雌ロータ室２ｂに噴射される油の流速を増加できる。言い換えれば、体積流量を増加することなく、給油口１１がキリ穴である場合よりも雌ロータ室２ｂに噴射される油の流速を増加できる。この流速増加により、液柱が雌ロータ４の歯部４ｂの歯面に衝突する際の微粒化が促進され、油滴の伝熱面積が増加し、圧縮空気に対する冷却効率が向上する。従って、空気を所要圧力まで圧縮するのに必要な動力を低減できる。

【0040】

仮に雌ロータ室２ｂへ噴射される油の流速増加のために、給油口１１へ供給する液体の体積流量を増加すると、雌ロータ４の歯部４ｂによる油の撹拌による動力損失や、雌ロータ４の歯部４ｂ（歯先）とケーシング２の円筒面２ｆとの間の狭小隙間における油の粘性による動力損失を増加させてしまう。しかし、本実施形態では、給油口１１へ供給する油の体積流量は同一のままで、雌ロータ室２ｂに噴射される油の流速を増加できるため、動力損失の増加も発生しない。

【0041】

前述のように、噴射部２２の開口部２２ａにおける直径Ｄｉは、雌ロータ４の歯部４ｂの軸直角歯先幅Ｗｔよりも大きい。そのため、雌ロータ４の歯部４ｂが給油口１１の真上を通り過ぎる際に、歯部４ｂの先端が有する平滑面４ｄによって給油口１１の噴射部２２が塞がることがなく、より効果的に雌ロータ室２ｂへの油噴射時の圧力損失を減少できる。

【0042】

図９及び図１０は、第１実施形態の変形例を示す。

【0043】

図９の変形例では、給油口１１の入口部２１は給油ライン１５と接続する部分２１ａから中間部２３と接続する部分２１ｂに向けて直径Ｄｅ、従って流路断面積Ａｅが漸減するテーパ形状を有する。

【0044】

図１０の変形例では、給油口１１の入口部２１は、給油ライン１５と接続する部分２１ａから中間部２３と接続する部分２１ｂまで、中間部２３の直径Ｄｍよりも大きい一定の直径Ｄｅを有する。言い換えれば、入口部２１は、給油ライン１５と接続する部分２１ａから中間部２３と接続する部分２１ｂまで、中間部２３の流路断面積Ａｍよりも大きい一定の流路断面積Ａｅを有する。そのため、入口部２１が中間部２３と接続する部分に、流路断面積が急激ないしは非連続的に減少する段差２５が形成されている。

【0045】

図９及び図１０に示す構成により、給油ライン１５から給油口１１の入口部２１に油が流入する際の流路断面積の急激な縮小が緩和され、圧力損失が低減される。その結果、より効果的に、給油口１１へ供給する油の体積流量を増加することなく、雌ロータ室２ｂに噴射される油の流速を増加できる。

【0046】

以下の第２及び第３実施形態については、第１実施形態と異なる点を説明する。これらの実施形態に関して特に言及しない構造、機能等は、第１実施形態と同様である。また、これらの実施形態に関する図面において、第１実施形態のものと同一又は同様の要素には同一の符号を付している。さらに、図１、図２、及び図４に示される第１実施形態に係る油冷式圧縮機の全体的な構成は、これらの実施形態についても同様である。

【0047】

（第２実施形態）
図１１及び図１２に示す本発明の第２実施形態に係る油冷式スクリュー圧縮機１では、給油口１１の噴射部２２は、中間部２３と接続する部分２２ｂから開口部２２ａまで、中間部２３の直径Ｄｍよりも大きい一定の直径Ｄｉを有する。言い換えれば、噴射部２２は、中間部２３と接続する部分２２ｂから開口部２２ａまで、中間部２３の流路断面積Ａｍよりも大きい一定の流路断面積Ａｅを有する。そのため、噴射部２２の中間部２３と接続する部分に、流路断面積が急激ないし非連続的に増加する段差２６が形成されている。

【0048】

噴射部２２の雌ロータ室２ｂに対する開口部２２ａは、中間部２３の流路断面積Ａｍよりも大きい流路断面積Ａｅを有するので、体積流量を増加することなく雌ロータ室２ｂに噴射される油の流速を増加できる。この速度増加により、圧縮空気に対する冷却効率が向上し、空気を所要圧力まで圧縮するのに必要な動力を低減できる。また、給油口１１へ供給する油の体積流量は同一のままで、雌ロータ室に噴射される液体の流速を増加できるため、動力損失の増加も発生しない。さらに、噴射部２２の開口部２２ａにおける直径Ｄｉは、雌ロータ４の歯部４ｂの軸直角歯先幅Ｗｔよりも大きいので、歯部４ｂの先端面が有する平滑面４ｄが噴射部２２を塞ぐことがなく、より効果的に雌ロータ室２ｂへの油噴射時の圧力損失を減少できる。

【0049】

図１３及び図１４は、第２実施形態の変形例を示す。

【0050】

図１３の変形例では、給油口１１の入口部２１は、給油ライン１５と接続する部分２１ａから中間部２３と接続する部分２１ｂまで、中間部２３の流路断面積Ａｍよりも大きい一定の流路断面積Ａｅを有する。そのため、入口部２１の中間部２３と接続する部分に、流路断面積が非連続的に減少する段差２５が形成されている。中間部２３の厚みＴＨｍは、入口部２１の厚みＴＨｅと噴射部２２の厚みＴＨｉとの和よりも大きい。

【0051】

図１４の変形例では、給油口１１の入口部２１は給油ライン１５と接続する部分２１ａから中間部２３と接続する部分２１ｂに向けて直径Ｄｅ、従って流路断面積Ａｅが漸減するテーパ形状を有する。図１３及び図１４の構成により、給油ライン１５から給油口１１の入口部２１に油が流入する際の流路断面積の急激な縮小が緩和され、圧力損失が低減される。その結果、より効果的に、給油口１１へ供給する油の体積流量を増加することなく、雌ロータ室２ｂに噴射される油の流速を増加できる。

【0052】

（第３実施形態）
図１５及び図１６に示す本発明の第３実施形態に係る油冷式スクリュー圧縮機１では、ケーシング２に、別部材を取り付けることで、給油口１１を設けている。

【0053】

ケーシング２には、給油ライン１５から雌ロータ室２ｂまで貫通する取付穴３１が設けられている。本実施形態では、取付穴３１は一定の直径Ｄａを有する円形である。図１７に示す、両端開口、つまり中央に軸穴３２ａを有するオリフィス管（管部材）３２が、取付穴３１に挿入ないし嵌入され、ケーシング２に対して固定されている。

【0054】

オリフィス管３２の雌ロータ室２ｂ側の端面３２ｂは、取付穴３１内に位置しており、雌ロータ室２ｂを画定する円筒面２ｆに対して窪んでいる。また、オリフィス管３２の給油ライン１５側の端面３２ｃも取付穴３１内に位置している。オリフィス管３２の端面３２ｃと、取付穴３１の穴周壁３１ａとによって、給油口１１の入口部２１が画定されている。また、オリフィス管３２の軸穴３２ａが給油口１１の中間部２３を構成している。さらに、オリフィス管３２の端面３２ｂと、取付穴３１の穴周壁３１ａとによって、給油口１１の噴射部２２が画定されている。

【0055】

本実施形態における噴射部２２は、第２実施形態のものと同様の形状を有している。特に、中間部２３、つまりオリフィス管３２の軸穴３２ａと噴射部２２とが接続する部分に、流路断面積が非連続的に増加する段差２６が形成されている。

【0056】

本実施形態における入口部２１は、図１３に示すものと同様の形状を有している。特に、入口部２１が中間部２３、つまりオリフィス管３２の軸穴３２ａと接続する部分に、流路断面積が非連続的に減少する段差２５が形成されている。

【0057】

第１及び第２実施形態並びにそれらの変形例と同様の効果に加え、本実施形態には以下の効果がある。まず、給油口１１をケーシング２に設ける加工時の寸法管理が、ケーシング２そのものを直接、掘削等にて加工して、中間部２３と、その中間部２３の流路断面積より大きい流路断面積をロータ室に対する開口部に備えた噴射部２２を形成する場合に比べ、容易となる。加工時の寸法管理が容易になることで、より高度な品質安定性を確保できる。また、異なるオリフィス管３２を使用することで、給油口１１の中間部２３の直径Ｄｍを、製品使用に合わせて容易に変更できる。さらに、給油口１１を設けるためにケーシング２に施す加工としては、流路断面積が非連続的に増加する段差の加工や、流路断面積が連続的に拡大するテーパ形状の加工を必要とせず、取付穴３１の形成のみが要求されるため、工数削減を図ることができる。

【0058】

（試験）
本発明の効果を確認するための試験を行った。この試験では、第３実施形態の油冷式スクリュー圧縮機１（図１５に示すようにオリフィス管３２で給油口１１を構成している）と、比較例として図８に示す油冷式スクリュー圧縮機１（給油口１１が一定直径のキリ穴）を使用した。個々の油冷式スクリュー圧縮機１（７５KW）について、２種類の循環油量で実際に運転し、断熱効率（実際の消費動力に対する理論消費動力の割合）を求めた。個々の油冷式スクリュー圧縮機１の吐出圧力は０．７MPaに設定した。周囲温度は２０℃であった。

【0059】

第３実施形態と比較例のいずれにおいても、３個の給油口１１Ａ～１１Ｃの中間部２３の直径Ｄｍは、雌ロータ４の歯部４ｂの軸直角歯先幅Ｗｔの４．４倍であった（Ｄｍ＝４．４×Ｗｔ）。

【0060】

第３実施形態については、循環油量は所定の油量Ｑ_０（L/min）と約１．４×Ｑ_０（L/min）で運転した際の断熱効率を求めた。循環油量はＱ_０（L/min）のときの給油口１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの噴射部２２の直径Ｄｉは、それぞれ２．２Ｄｍ（Ｄｉ＝２．２×Ｄｍ）、２．９Ｄｍ（Ｄｉ＝２．９×Ｄｍ）、及び２．９Ｄｍ（Ｄｉ＝２．９×Ｄｍ）であった。一方、潤滑油量が１．４×Ｑ_０（L/min）のときの給油口１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの噴射部２２の直径Ｄｉは、それぞれ１．７Ｄｍ（Ｄｉ＝１．７×Ｄｍ）、２．２Ｄｍ（Ｄｉ＝２．２×Ｄｍ）、及び２．２Ｄｍ（Ｄｉ＝２．２×Ｄｍ）。

【0061】

図１８に試験結果を示す。この図１８に示されているように、第３実施形態の油冷式スクリュー圧縮機１は、比較例よりも約１％程度断熱効率が向上することが確認できた。

【符号の説明】

【0062】

１ 油冷式スクリュー圧縮機（液冷式スクリュー圧縮機）
２ ケーシング
２ａ 雄ロータ室
２ｂ 雌ロータ室
２ｃ 吸込口
２ｄ 吐出口
２ｅ，２ｆ 円筒面
２ｇ，２ｈ 端面
３ 雄ロータ
３ａ ロータ軸
３ｂ 歯部
４ 雌ロータ
４ａ ロータ軸
４ｂ 歯部
４ｃ 歯溝
４ｄ 平滑面
５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂ 軸受
７ 駆動機構
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 給油口（給液口）
１２Ａ，１２Ｂ 空気配管
１３ セパレータ
１４ 油供給配管
１５ 給油ライン（給液ライン）
１６ 油ポンプ
２１ 入口部
２１ａ，２１ｂ 部分
２２ 噴射部
２２ａ 開口部
２２ｂ 部分
２３ 中間部
２３ａ 端部
２５，２６ 段差
３１ 取付穴
３１ａ 穴周壁
３２ オリフィス管
３２ａ 軸穴
３２ｂ，３２ｃ 端面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】