JP2002317782A - オイルフリースクリュ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油ポンプの容量を大きくせず、バランスピス
トンに適正圧の油を供給し、軸受・シール部に適正量の
油を供給するオイルフリースクリュ圧縮機を提供する。 【解決手段】 吸込み側ロータ軸端部に形成された柱状
空間部１７内に、上記ロータ軸端部と一体的、かつ摺動
可能に設けられたバランスピストン１８と、油タンク２
１から油ポンプ２２を経て延びる油流路２３における分
岐点２４から延び、柱状空間部１７に通じ、バランスピ
ストン１８に対して吸込み側から吐出側に向かう方向の
背圧を生じる圧油を柱状空間部１７に供給する反スラス
ト力発生用油流路部２３Ａと、油流路２３の分岐点２４
の下流側で分岐し、軸受・軸封部１６Ｓ，１６Ｄの各々
にオリフィス２５を介して通じる潤滑・シール用油流路
部２３Ｂとを備えたオイルフリースクリュ圧縮機１にお
いて、分岐点２４と潤滑・シール用油流路部２３Ａの分
岐点との間に流量制御手段２を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリュロータに
対して吸込み側から吐出側に向かう方向の力を作用させ
るバランスピストンを備えたオイルフリースクリュ圧縮
機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図２に示すオイルフリースクリュ
圧縮機１０が公知である。このオイルフリースクリュ圧
縮機１０のケーシング１１は、一方に吸込口１２を有す
るとともに、他方に吐出口１３を有し、その内部には、
回転可能に互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータ１４
（図面上、雌側と雄側の内の一方のみが表れ、他方は表
れていない。）が収容されている。スクリュロータ１４
の両側にはロータ軸１５Ｓ，１５Ｄが延びており、それ
ぞれ軸受１６Ｓ，１６Ｄにより支持されている。また、
吸込み側のロータ軸端部には、柱状空間部１７が形成さ
れ、この柱状空間部１７内に、上記ロータ軸端部と一体
的、かつ摺動可能にバランスピストン１８が設けられて
いる。なお、雌側および雄側の軸受１６Ｓ，１６Ｄのそ
れぞれの箇所には、これらに隣接して図示しない軸封手
段が配設されている。

【０００３】一方、油タンク２１から油ポンプ２２を経
て油流路２３が延びており、油ポンプ２２の二次側にて
油流路２３から分岐流路が延びている。即ち、この二次
側の分岐点２４から、柱状空間部１７に通じ、バランス
ピストン１８に対して吸込み側から吐出側に向かう方向
の背圧を生じる圧油を柱状空間部１７に供給する反スラ
スト力発生用油流路部２３Ａが延びている。さらに、こ
の分岐点２４の下流側にて、油流路２３は、ケーシング
１１内の雌側および雄側の軸受１６Ｓ，１６Ｄおよび上
記軸封手段にオリフィス２５を介して通じる４本の潤滑
・シール用油流路部２３Ｂに分岐している。ただし、図
面上、雌側と雄側の内の一方のみが表れ、２本の潤滑・
シール用油流路部２３Ｂのみが示されている。軸受１６
Ｓに供給した油および柱状空間部１７から漏れ出た油は
油戻し流路２６Ａにより、また軸受１６Ｄに供給した油
は油戻し流路２６Ｂにより油タンク２１に戻される。

【０００４】そして、この圧縮機の作動中は、矢印Ｘで
示すように高圧の吐出側から低圧の吸込側に向かう方向
のスラスト力がスクリュロータ１４に作用し、さらにこ
のスラスト力がロータ軸１５Ｓ，１５Ｄを介して軸受１
６Ｓ，１６Ｄに作用する。このスラスト力に対する対策
が何等ない場合、軸受１６Ｓ，１６Ｄにはこのスラスト
力による過大な負担が掛かり、それらの耐久性を損なう
ことになる。このため、油ポンプ２２により反スラスト
力発生用油流路部２３Ａを介して柱状空間部１７に圧油
を送込み、バランスピストン１８に背圧を作用させてい
る。これにより、ロータ軸１６Ｓに矢印Ｙで示すように
吸込み側から吐出側に向かう方向の反スラスト力が作用
し、軸受１６Ｓ，１６Ｄに作用するスラスト力が打消さ
れ、軸受１６Ｓ，１６Ｄの負担が軽減される。

【０００５】ところで、上述したオイルフリースクリュ
圧縮機１０では、軸受１６Ｓ，１６Ｄと柱状空間部１７
に同じ圧力の油が油ポンプ２２から供給されているが、
軸受１６Ｓ，１６Ｄがころがり軸受である場合には、潤
滑に必要な給油量は柱状空間部１７に送込む油量に比し
て少なくてもよい。そして、油流路２３からの給油量を
減少させる方法としては、油流路２３に流量制御手段を
設ける方法と、油圧を下げる方法とがある一方、油反ス
ラスト力発生用油流路部２３Ａにおける油については、
バランスピストン１８に背圧を作用させるために一定の
値以上の圧力を確保する必要がある。このため、軸受１
６Ｓ，１６Ｄの手前の箇所にオリフィス２５を設けて潤
滑・シール用油流路部２３Ｂから軸受１６Ｓ，１６Ｄへ
の油量を減少させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のオイル
フリースクリュ圧縮機１０の場合、バランスピストン１
８に背圧を作用させるために確保する必要がある圧力と
軸受１６Ｓ，１６Ｄに供給する圧力との差圧をＰ_Ｂと
し、オリフィス２５の径をＤとすると、軸受１６Ｓ，１
６Ｄに供給される油量Ｑは次式で表される。 Ｑ＝ＣＤ（Ｐ_Ｂ）^１／２ …（１） Ｃ：流量係数（オリフィス２５について実際に測定して
定まる値）差圧Ｐ_Ｂは軸受寿命から決まり、油量Ｑは軸
受１６Ｓ，１６Ｄにおける必要油糧で、この値も決めら
れる故、（１）式よりオリフィス径Ｄが求められる。

【０００７】しかしながら、（１）式により計算された
オリフィス径Ｄが小さいと、オリフィス２４がごみ等に
より詰まりを起こすので、通常、オリフィス径Ｄは、経
験上、１．２mm以上とされる。このため、差圧Ｐ_Ｂが大
きい場合には、油量Ｑが必要油量以上となる。この結
果、油ポンプ２２の必要な容量も大きくなり、所要動力
の増大に伴って性能が低下する等の問題が生じる。本発
明は、斯る従来の問題をなくすことを課題としてなされ
たもので、油ポンプの容量を大きくすることなく、バラ
ンスピストンに必要な圧力の油を供給しつつ、軸受・シ
ール部に適正量の油を供給することを可能としたオイル
フリースクリュ圧縮機を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、一方に吸込口を有し、他方に吐出口を有
するケーシング内に回転可能に収容された互いに噛合う
雌雄一対のスクリュロータの吸込み側のロータ軸端部に
形成された柱状空間部内に、上記ロータ軸端部と一体
的、かつ摺動可能に設けられたバランスピストンと、油
タンクから油ポンプを経て延びる油流路の上記油ポンプ
の二次側の分岐点から延び、上記柱状空間部に通じ、上
記バランスピストンに対して吸込み側から吐出側に向か
う方向の背圧を生じる圧油を上記柱状空間部に供給する
反スラスト力発生用油流路部と、上記油流路の上記分岐
点の下流側にて分岐し、上記ケーシング内の軸受・軸封
部の各々に流量制御手段を介して通じる潤滑・シール用
油流路部とを備えたオイルフリースクリュ圧縮機におい
て、上記油流路の上記分岐点と上記潤滑・シール用油流
路部の分岐点との間に流量制御手段を介在させて形成し
た。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
したがって説明する。図１は、本発明に係るオイルフリ
ースクリュ圧縮機１を示し、図２に示すオイルフリース
クリュ圧縮機１０と互いに共通する部分については、同
一番号を付して説明を省略する。このオイルフリースク
リュ圧縮機１では、油流路２３における油ポンプ２２の
二次側の分岐点２４と潤滑・シール用油流路部２３Ａの
分岐点との間の部分に流量制御手段の一例であるオリフ
ィス２を介在させてあり、このオリフィス２を介して潤
滑・シール用油流路部２３Ｂの各々に油を導くようして
ある。

【００１０】通常、バランスピストン１８の背圧に必要
な油の圧力は０．３MPa程度で、雌側および雄側の４ヵ
所の軸受１６Ｓ，１６Ｄのそれぞれに必要な油量は０．
５L／min程度である。そして、油圧が０．３MPaで油量
が０．５L／minとした場合、この両者に適合するオリフ
ィス径Ｄは０．８mmとなる。しかしながら、オリフィス
径Ｄは０．８mmでは、ごみ等による詰まりが発生し易
く、上述したように、オリフィス径Ｄとして、最低でも
１．２mmは必要である。そこで、オリフィス径Ｄを１．
２mmとすると、油の圧力が０．３MPaで、上記４ヵ所の
それぞれへの油量が１．２L／minとなり、雌雄一対のス
クリュロータ１４についての４ヵ所の軸受給油部に対し
て合計で４．８L／minの油量となる。ところが、４ヵ所
の軸受給油部に必要な油量は、合計で２．０L／minであ
るので、必要以上に大きな容量の油ポンプが必要とな
り、この油ポンプを作動させるためのモータ動力も増大
することになる。

【００１１】これに対して、油量が０．５L／minでオリ
フィス径Ｄが最低必要な１．２mmである場合、油圧は
０．０６MPaとなることに鑑み、本発明に係るオイルフ
リースクリュ圧縮機１では、油ポンプ２２の出口部での
油圧をバランスピストン１８に必要な０．３MPaとしつ
つ、オリフィス２５を介して流れる油量２．０L／min
（＝０．５L／min×４）としたときにオリフィス２５の
出口部での油圧が０．０６MPaにすると、オリフィス２
５の径Ｄは２．６mmとなる。換言すれば、オリフィス２
５の径Ｄは２．６mmとすれば、バランスピストン１８に
対しては必要な油圧０．３MPaを確保しつつ、４ヵ所の
上記軸受給油部に対しては適正な油量０．５L／minが保
たれることになる。このように、オイルフリースクリュ
圧縮機１では、油ポンプ２２の容量を大きくすることな
く、バランスピストンに必要な圧力の油を供給しつつ、
軸受・シール部に適正量の油が供給される。

【００１２】なお、オリフィス２５を可変絞りタイプの
ものにしてもよく、流量制御手段としてオリフィス２５
に代えて上流側（一次側）の圧力を制御する流量制御弁
を採用し、軸受給油量を多少多くしてバランスピストン
１８に対する適正な背圧を確保するようにしてもよく、
本発明はこれらのいずれをも含むものである。なお、バ
ランスピストン１８に作用する背圧が弱いと、即ち反ス
ラスト力が弱いと、軸受１６Ｓ，１６Ｄに作用するスラ
スト力が強くなり、軸受寿命が短くなり、逆に上記反ス
ラスト力が強いと、軸受１６Ｓ，１６Ｄに作用するスラ
スト力が弱くなり、軸受１６Ｓ，１６Ｄのふらつきの原
因となり、やはり軸受寿命が短くなるが、上記オイルフ
リースクリュ圧縮機１の場合、斯かる不具合が解消され
る。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、一方に吸込口を有し、他方に吐出口を有する
ケーシング内に回転可能に収容された互いに噛合う雌雄
一対のスクリュロータの吸込み側のロータ軸端部に形成
された柱状空間部内に、上記ロータ軸端部と一体的、か
つ摺動可能に設けられたバランスピストンと、油タンク
から油ポンプを経て延びる油流路の上記油ポンプの二次
側の分岐点から延び、上記柱状空間部に通じ、上記バラ
ンスピストンに対して吸込み側から吐出側に向かう方向
の背圧を生じる圧油を上記柱状空間部に供給する反スラ
スト力発生用油流路部と、上記油流路の上記分岐点の下
流側にて分岐し、上記ケーシング内の軸受・軸封部の各
々に流量制御手段を介して通じる潤滑・シール用油流路
部とを備えたオイルフリースクリュ圧縮機において、上
記油流路の上記分岐点と上記潤滑・シール用油流路部の
分岐点との間に流量制御手段を介在させて形成してあ
る。

【００１４】このため、油ポンプの容量を大きくするこ
となく、バランスピストンに必要な圧力の油を供給しつ
つ、軸受・シール部に適正量の油を供給することが可能
になり、性能低下を招くこともなくなる等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るオイルフリースクリュ圧縮機の
全体構成を示す図である。

【図２】 従来のオイルフリースクリュ圧縮機の全体構
成を示す図である。

【符号の説明】

１ オイルフリースクリュ圧縮機 １１ ケーシング １２ 吸込口 １３ 吐出口 １４ スクリュロータ １５Ｓ，１５Ｄ ロータ軸 １６Ｓ，１６Ｄ 軸受 １７ 柱状空間部 １８ バランスピストン ２１ 油タンク ２２ 油ポンプ ２３ 油流路 ２３Ａ 反スラスト力発生用油流路部 ２３Ｂ 潤滑・シール用油流路部 ２４ 分岐点 ２５ オリフィス ２６Ａ，２６Ｂ 油戻し流路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方に吸込口を有し、他方に吐出口を有
   するケーシング内に回転可能に収容された互いに噛合う
   雌雄一対のスクリュロータの吸込み側のロータ軸端部に
   形成された柱状空間部内に、上記ロータ軸端部と一体
   的、かつ摺動可能に設けられたバランスピストンと、油
   タンクから油ポンプを経て延びる油流路の上記油ポンプ
   の二次側の分岐点から延び、上記柱状空間部に通じ、上
   記バランスピストンに対して吸込み側から吐出側に向か
   う方向の背圧を生じる圧油を上記柱状空間部に供給する
   反スラスト力発生用油流路部と、上記油流路の上記分岐
   点の下流側にて分岐し、上記ケーシング内の軸受・軸封
   部の各々に流量制御手段を介して通じる潤滑・シール用
   油流路部とを備えたオイルフリースクリュ圧縮機におい
   て、上記油流路の上記分岐点と上記潤滑・シール用油流
   路部の分岐点との間に流量制御手段を介在させて形成し
   たことを特徴とするオイルフリースクリュ圧縮機。