特許 7399909 油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】2023-12-08

(45)【発行日】2023-12-18

(54)【発明の名称】油冷式スクリュー圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/16 20060101AFI20231211BHJP

   F04C 29/02 20060101ALI20231211BHJP

【ＦＩ】

F04C18/16 A

F04C29/02 351D

F04C29/02 361Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021102955

(22)【出願日】2021-06-22

(65)【公開番号】P2023001997

(43)【公開日】2023-01-10

【審査請求日】2023-03-15

(73)【特許権者】

【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】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】太田 尚博

(72)【発明者】

【氏名】山本 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】角 知之

(72)【発明者】

【氏名】原島 寿和

【審査官】岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２５７３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３１８１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０４２８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１５８８５４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ １８／１６

Ｆ０４Ｃ ２９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシング内に雌雄一対のロータを有する圧縮機本体と、該圧縮機本体を駆動する電動機と、前記圧縮機本体から吐出された圧縮ガスを旋回させ油を分離する油分離容器が一体となっており、前記圧縮ガスの旋回軸が鉛直となるよう前記油分離容器が配置され、前記圧縮機本体を中心に前記電動機と前記油分離容器が逆Ｌ字もしくはＴ字に配置されている油冷式スクリュー圧縮機であって、
前記油分離容器の内部に、貯蔵されている油の油面よりも低い位置に、前記ロータの軸方向の第１のリブと前記ロータの径方向の第２のリブを設け、前記圧縮機本体から吐出された圧縮ガスが前記油分離容器の内壁側面に衝突する位置の円周上に第３のリブを設けたことを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。

【請求項2】

請求項１に記載の油冷式スクリュー圧縮機において、
前記第１のリブと前記第２のリブは高さが異なることを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。

【請求項3】

請求項１に記載の油冷式スクリュー圧縮機において、
前記第１のリブと前記第２のリブは高さ方向に傾斜を有することを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。

【請求項4】

請求項１に記載の油冷式スクリュー圧縮機において、
前記第１のリブ及び前記第２のリブと前記油分離容器の底面の間に空洞を設けることを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。

【請求項5】

請求項１に記載の油冷式スクリュー圧縮機において、
前記油分離容器の内部に設けた前記第１のリブと前記第２のリブの少なくとも一つの延長線上にある前記油分離容器の外側に第４のリブを設けたことを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。

【請求項6】

請求項１または５に記載の油冷式スクリュー圧縮機において、
前記油分離容器の内部に設けた前記第１のリブと前記第２のリブの少なくとも一方に、中央が上方向に盛り上がっている突出部を設けたことを特徴とする油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、油冷式スクリュー圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の油分離容器を有する油冷式スクリュー圧縮機としては、例えば特許文献1に記載されているものがある。特許文献１では、圧縮機本体から吐出された圧縮ガスから油を分離するための油分離容器が一体化されるように固定される。また、電動機の固定子側は圧縮機本体のケーシングに固定され、電動機の回転子側は雄雌一対のロータのうちの何れかに一体化される。そして、このようにして一体化された圧縮機本体、電動機及び油分離容器を、圧縮機本体を中心に逆Ｌ字形若しくはＴ字形に配置した構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２５７３３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、設置スペースの低減及び低コスト化を図り、メンテナンス性に優れた油冷式スクリュー圧縮機について述べている。しかしながら、加振源である圧縮機本体と電動機が油分離容器と一体化しているため、油分離容器の振動が大きくなりやすいという点について考慮されていない。また、近年の油冷式スクリュー圧縮機では、機器を大型化せずに圧縮したガスの吐出量を増加させるためロータの回転数を従来機よりも増加することがあり、この場合は回転数の増加に伴い発生する振動がさらに大きくなりやすい傾向にある。

【0005】

本発明の目的は、上記課題に鑑み、油分離容器で発生する、圧縮機本体が加振源である振動を低減することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、その一例を挙げるならば、ケーシング内に雌雄一対のロータを有する圧縮機本体と、圧縮機本体を駆動する電動機と、圧縮機本体から吐出された圧縮ガスから油を分離するための油分離容器が一体となっており、圧縮機本体を中心に電動機と油分離容器が逆Ｌ字もしくはＴ字に配置されている油冷式スクリュー圧縮機であって、油分離容器の内部に、貯蔵されている油の油面よりも低い位置に、ロータの軸方向の第１のリブとロータの径方向の第２のリブを設け、圧縮機本体から吐出された圧縮ガスが油分離容器の内壁側面に衝突する位置の円周上に第３のリブを設けた構成とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、圧縮機本体で発生する主要な加振である、ロータ軸方向の加振、ロータ回転方向の加振、脈動による加振で油分離容器が振動することを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１における油冷式スクリュー圧縮機の断面図である。

【図2】実施例１における油冷式スクリュー圧縮機の圧縮機本体、油分離容器、電動機以外を省略した斜視図である。

【図3】実施例１における油分離容器内部における油の流れを示した図である。

【図4】実施例２における油分離容器の断面図である。

【図5】実施例３における油分離容器の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施例について、以下に図を用いて説明する。

【実施例1】

【0010】

図１は、本実施例における圧縮機本体と油分離容器が一体である状態でパッケージ内に収納された油冷式スクリュー圧縮機の断面図である。

【0011】

図１において、パッケージ１は油冷式スクリュー圧縮機の各構成部品を納める。構成部品は、圧縮機本体２、油分離容器３、サクションフィルタ４、サクションフィルタ４と圧縮機本体２を接続する配管５、セパレータエレメント６、ファン７、ファン電動機８、熱交換器９、ベース１０である。このうちパッケージ１内に収められた圧縮機本体２は、サクションフィルタ４から吸気しガスの圧縮を行う。圧縮機本体２は、ケーシング内に雌雄一対のロータを有している。油分離容器３は、圧縮ガスから油を分離するための容器である。

【0012】

圧縮ガスは油分離容器３で油と一時分離された後、セパレータエレメント６内にあるフィルタでさらに油と分離し、熱交換器９で冷却され、パッケージ１の外部へ放出される。ただし図１ではセパレータエレメント６と熱交換器９の間の配管、および熱交換器９からパッケージ１外部への配管は省略している。

【0013】

図２は、図１の紙面右側面から見た、油冷式スクリュー圧縮機の圧縮機本体２、油分離容器３、電動機３０以外を省略した斜視図である。なお、電動機３０は、圧縮機本体２の内部にあるロータ１１と直結し圧縮機本体２を駆動する。また、圧縮機本体２、油分離容器３は断面図を示している。

【0014】

図２において、油冷式スクリュー圧縮機は、圧縮機本体２を中心に、電動機３０と油分離容器３が逆Ｌ字もしくはＴ字に配置されている。油分離容器３の内部には、圧縮機本体２で発生する振動を低減するために、リブ１２、リブ１３、リブ１４を有する。

【0015】

リブ１２は、油分離容器３の下側にあり、ロータ１１の軸方向に沿った向きに取付けられている。リブ１２の目的は、ロータ１１のスラスト荷重による軸方向の振動を低減することである。

【0016】

リブ１３は、ロータ１１の径方向に沿った向きに取付けられている。リブ１３の目的は、ロータ１１の回転によって発生する振動を低減することである。油分離容器３内の旋回分離を阻害しないよう、これらリブ１２、リブ１３は油分離容器３の内部に貯蔵されている油の油面よりも低い位置に設けている。

【0017】

続いて、油分離容器３の内壁側面の円周上にあるリブ１４について説明する。図３は油分離容器３のロータ１１の軸を含む平面での縦断面図であり、内部における油の流れを示した図である。

【0018】

図３において、圧縮機本体２から吐き出された圧縮ガスと油の流れ１５、１６が油分離容器３の内壁側面に衝突するとき脈動によって油分離容器３が振動する。この衝突する箇所１７付近の内壁側面の円周上にリブ１４を設ける。リブ１４を設けることで、油分離容器３の壁面を厚くすることができ、脈動による振動を防止する。なお、衝突する箇所１７は、吐出量や容器形状による流れの解析を行うことで算出可能である。

【0019】

このように、リブ１２、リブ１３、リブ１４によって、ロータ１１の回転方向の振動、ロータ１１の軸方向の振動、圧縮ガスの脈動といった、油冷式スクリュー圧縮機において圧縮機本体２が加振源である主要な振動による油分離容器３の振動を低減することができる。

【0020】

また、図２、図３に示すように、リブ１２、リブ１３と油分離容器３の底面の間に空洞１８を設けることで排油性と重心の安定性を確保できる。

【0021】

また、リブ１２、１３、１４は図２、図３では単一であるが、複数あってもよい。例えば、リブ１２、１３と交差し、リブ１２、１３と４５度の角度をなすリブを追加してもよい。また、リブ１４の上、または下の円周上のリブを追加してもよい。リブの本数を増やすことで振動低減効果をアップできる。

【0022】

また、リブ１２とリブ１３の高さを変え、高さ方向に傾斜を有することで油分離容器３を鋳造する際に型を抜きやすくすることができる。また、リブ１４に関しては、表面に突起を設けることで衝突分離を起こすことができ、油分離容器３の分離効率が向上する。

【0023】

以上のように、本実施例によれば、圧縮機本体で発生する主要な加振である、ロータ軸方向の加振、ロータ回転方向の加振、脈動による加振で油分離容器が振動することを低減できる。

【実施例2】

【0024】

図４は本実施例における油分離容器３の断面図である。図４において、実施例１と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。

【0025】

図４において、実施例１と異なる点は、油分離容器内側にあるリブ１３の延長線上に油分離容器外側のリブ１９を設け、リブ１４の延長線上に外側のリブ２０を設けていることである。内側のリブ１３、リブ１４と外側のリブ１９、リブ２０で油分離容器３を挟み込むことで油分離容器３の剛性を大きくすることができ、油分離容器３の振動をさらに低減できる。なお、リブ１９は、対向するリブ１３のない、油分離容器３の上部まで設けているが、これは、リブ１３のように制約がないため、強度アップを狙って配置している。

【0026】

なお、リブ１２の延長線上にリブを設けてもリブ１９、リブ２０と同様の効果を得ることができる。さらに言えば、油分離容器３外側のリブは、油分離容器３内側のリブ１２、リブ１３、リブ１４の少なくとも一つの延長線上にある何れかでもよい。

【0027】

以上のように、本実施例によれば、実施例１の効果に加え、油分離容器の内側と外側をリブで挟み込むことで油分離容器の剛性性をアップできる。

【実施例3】

【0028】

図５は本実施例における油分離容器３の断面図である。図５において、実施例１と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。

【0029】

図５において、実施例１と異なる点は、リブ１３の中央が上方向に盛り上がっている突出部２１を設けたことである。リブ１３の中央の高さを大きくすることで、リブ１３の剛性を大きくでき、油分離容器３の振動をさらに低減できる。なお、旋回分離は油分離容器３の外周へ向かって流れるため、ケース底面に近い位置で中央が盛り上がっていても旋回分離に影響はない。また、図５で突出部２１をリブ１３に設けたが、リブ１２に設けてもよい。

【0030】

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0031】

１：パッケージ、２：圧縮機本体、３：油分離容器、１１：ロータ、１２、１３、１４、１９、２０：リブ、１５、１６圧縮ガスと油の流れ、１７：衝突する箇所、１８：空洞、２１：突出部、３０：電動機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】