JP2009162129A - スクリュ圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】ゴミによってリップシールの寿命が短縮されないスクリュ圧縮機を提供する。
【解決手段】雌雄咬合するスクリュロータ４を収容するロータ室３に対象気体を吸い込むための吸込流路５と、スクリュロータ４の吸込側のロータ軸７を支持する軸受け１１との間にリップシール１３，１４を配設したスクリュ圧縮機１において、吸込流路５とリップシール１５との間の隔壁１０と、ロータ軸７との隙間を０．５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明はスクリュ圧縮機に関する
例えば、特許文献１には、水冷式スクリュ圧縮機において、吸込側の軸受の潤滑油が吸込流路に流出しないように、軸受室内にリップシールを配設したスクリュ圧縮機が記載されている。このようなスクリュ圧縮機において、吸込流路と軸受室とを区切る隔壁とロータ軸との隙間は、リップシールが破損しても直ちに軸受用潤滑油が吸込流路に流出し、すぐに軸受が破損したりしないように、できるだけ小さく設定される。
通常、軸受室に対して吸込流路は陰圧（負圧）となるが、運転を停止した瞬間など、吸込流路の圧力が軸受室より高くなり、対象気体が軸受室に流れ込むことがある。このとき、対象気体がゴミを随伴し、リップシールと隔壁との間にゴミが入ってしまうことがある。隔壁とロータ軸との隙間が小さいので、一度入ったゴミは、そのまま滞留し、リップシールを傷つけて、リップシールの寿命を縮めることになる。
他にも、スクリュ圧縮機の組み立て時に、吸込流路と軸受室とを区切る隔壁とリップシールとの間にゴミが混入し、リップシールの寿命を縮める場合もあった。
特開２００７−１３２２４３号公報
前記問題点に鑑みて、本発明は、ゴミによってリップシールの寿命が短縮されないスクリュ圧縮機を提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明によるスクリュ圧縮機の第１の態様は、雌雄咬合するスクリュロータを収容するロータ室に対象気体を吸い込むための吸込流路と、前記スクリュロータの吸込側のロータ軸を支持する軸受けとの間にリップシールを配設したスクリュ圧縮機において、前記吸込流路と前記リップシールとの間の隔壁と、前記ロータ軸との隙間を０．５ｍｍ以上とする。
この構成によれば、リップシールのロータ側の空間に侵入したゴミが、隔壁とロータ軸との隙間から排出されるので、リップシールが傷付かない。
また、本発明の第１の態様のスクリュ圧縮機において、前記隔壁と前記ロータ軸との隙間を１．５ｍｍ以下としてもよい。
隔壁とロータ軸との隙間は、１．５ｍｍより大きくてもゴミを排出する作用に違いがない。また、リップシールが破損したときのためには、隔壁とロータ軸との隙間を小さくする方が好ましい。
また、本発明によるスクリュ圧縮機の第２の態様は、雌雄咬合するスクリュロータを収容するロータ室に対象気体を吸い込むための吸込流路と、前記スクリュロータの吸込側のロータ軸を支持する軸受けとの間にリップシールを配設したスクリュ圧縮機において、前記吸込流路と前記リップシールとの間の隔壁と、前記ロータ軸との隙間を、前記リップシールの高さの１／１０以上とする。
この構成によれば、リップシールのロータ側の空間に侵入したゴミが、隔壁とロータ軸との隙間から排出されるので、リップシールが傷付かない。
また、本発明の第２の態様のスクリュ圧縮機において、前記隔壁と前記ロータ軸との隙間を、前記リップシールの高さの３／１０以下としてもよい。
隔壁とロータ軸との隙間は、リップシールの高さの３／１０より大きくてもゴミを排出する作用に違いがない。また、リップシールが破損したときのためには、隔壁とロータ軸との隙間を小さくする方が好ましい。
また、本発明の第１の態様および第２の態様のスクリュ圧縮機において、前記リップシールと前記隔壁との間に潤滑流体を導入する潤滑空間を形成し、前記潤滑空間に潤滑流体を導入するための潤滑流路を設けてもよい。
この構成によれば、潤滑流体が潤滑空間に吸込流路からゴミが侵入することを防止し、万一潤滑空間にゴミが侵入しても、潤滑流体がゴミを吸込流路に排出するので、ゴミによってリップシールが損傷しない。
本発明は、特に、軸受を潤滑油で潤滑し、ロータ室を水で潤滑する水冷式スクリュ圧縮機において、軸受用潤滑油の流出を防ぐリップシールの寿命短縮を防止できる。
本発明によれば、軸受を吸込流路から隔離するリップシールの周囲にゴミが侵入しても、吸込流路に排出できるので、リップシールの寿命を縮めない。
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態のスクリュ圧縮機１を示す。スクリュ圧縮機１は、ハウジング２のロータ室３内に収容された雌雄咬合する一対のスクリュロータ４で、対象気体（例えば、空気や冷媒など）を圧縮するオイルフリースクリュ圧縮機である。
ハウジング２には、ロータ室３に圧縮すべき対象気体を供給する吸込流路５と、ロータ室３内でスクリュロータ４によって圧縮された対象気体を排出する吐出流路６と、スクリュロータ４のロータ軸７を吸込側および吐出側で、それぞれ、支持および軸封する構造を設置するための軸受軸封室８，９が設けられている。吸込流路５と吸込側の軸受軸封室８とは、ロータ軸７が貫通する開口が形成された隔壁１０によって区分されている。
なお、このスクリュ圧縮機１は、ロータ室３内の潤滑および冷却のために図示しない水供給路から吸込流路５を介して対象気体とともに、ロータ室３に冷却水が供給されるように構成された水冷式圧縮機である。
ロータ軸７は、吸込側の軸受軸封室８内に設置されたころ軸受１１と、吐出側の軸受軸封室９内に設置された２つの玉軸受１２とで回転可能に支持され、吸込側の軸受軸封室９を貫通してハウジング２の外部までさらに延伸し、不図示のモータに接続される。
ころ軸受１１の前記モータ側には、モータ側への異物（ころ軸受１１の潤滑油またはグリス）の浸入を防ぐリップシール１３が設置され、ころ軸受１１のスクリュロータ４側には、ころ軸受１１の潤滑油がスクリュロータ４側に流出しないように封止するリップシール１４と、吸込流路５からころ軸受１１側に冷却水が浸入しないように封止するリップシール１５とが設けられている。
スクリュロータ４と玉軸受１２との間の吐出側の軸受軸封室９には、スクリュロータ４側から順に、メカニカルシール１６、リップシール１７，１８が設けられている。メカニカルシール１６は、軸受軸封室９の内壁に嵌合して固定されたステータと、ロータ軸７に嵌合してロータ軸７とともに回転し、ステータと気密に接触するロータとからなる公知のシール装置である。リップシール１７は、メカニカルシール１６側からの冷却水の浸入を封止する向きに設置され、リップシール１８は、玉軸受１２からの潤滑油やグリスなどの流出を防止する向きに設置されている。
また、ハウジング２には、リップシール１４とリップシール１５との間の軸受軸封室８を外部に連通させる開放流路１９と、メカニカルシール１６とリップシール１７との間の軸受軸封室９を吸込流路５と連通させる減圧流路２０とが設けられている。
図２に、スクリュ圧縮機１において、ロータ軸７と隔壁１０との隙間δと、リップシールの公称寿命である５０００時間の運転の後のリップシール１５の摩耗量との関係を示す。なお、ロータ軸７と隔壁１０との隙間δを０．５ｍｍより小さくしたときは、５０００時間が経過する前に、リップシール１５が破損した。
図示するように、ロータ軸７と隔壁１０との隙間δを、０．５ｍｍ以上とすることで、必要なリップシール１５の寿命を確保することができる。これは、ロータ軸７と隔壁１０との隙間δを大きくすることで、隙間δから軸受軸封室８に侵入したゴミが、隙間δから吸込流路５に排出され、リップシール１５を傷つけ難くなることによる。なお、この実験におけるリップシール１５の高さは５ｍｍであり、リップシール１５の高さを基準にすると、ロータ軸７と隔壁１０との隙間δは、リップシール１５の高さの１／１０以上とする必要がある。
さらに、ロータ軸７と隔壁１０との隙間δを大きくすると、ゴミに起因するリップシール１５の摩耗がより少なくなる。安全率を考慮すると、ロータ軸７と隔壁１０との隙間δは、１．０ｍｍ（リップシール１５の高さの２／１０）以上とすることが望ましい。
しかしながら、隙間δが１．５ｍｍ（リップシール１５の高さの３／１０）を超えると、摩耗低減の効果に違いがない。万一、リップシール１３，１４が破損したときにも、ころ軸受１１の潤滑油の流出を低減するために、ロータ軸７と隔壁１０との隙間δはできるだけ小さい方がよいので、隙間δは、１．５ｍｍ（リップシール１５の高さの３／１０）以下にするべきである。
さらに、図３に、本発明の第２実施形態のスクリュ圧縮機１ａを示す。以降の説明において、先に説明したものと同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する記載を省略する。スクリュ圧縮機１ａは、第１実施形態のスクリュ圧縮機１と同様に、ロータ室３を冷却水で潤滑および冷却する水冷式スクリュ圧縮機である。
スクリュ圧縮機１ａにおいて、リップシール１５のさらにロータ室３側に、隔壁１０との間に潤滑空間２１が形成されるようになっている。さらに、ハウジング２には、潤滑空間２１に冷却水（潤滑流体）を供給するための潤滑流路２２が形成されている。また、スクリュ圧縮機１ａの吐出側の軸受軸封室９には、ロータとステータとの隙間を冷却水で封止して軸封する非接触のラビリンスシール１６ａが配設されている。
スクリュ圧縮機１ａは吐出流路６から吐出される圧縮された対象気体を気液分離器２３に導入し、冷却水を分離してから消費設備（不図示）に供給する。また、気液分離器２３で分離された冷却水は、フィルタ２４によって異物を除去され、潤滑流路２２を介して、潤滑空間２１に導入される。潤滑空間２１に導入された冷却水は、ロータ軸７と隔壁１０との隙間から吸込流路に流出し、対象気体とともにロータ室３に吸入され、ロータ室３とスクリュロータ４とを潤滑および冷却する。
本実施形態では、潤滑空間２１に冷却水が供給されるので、吸込流路５からゴミが軸受軸封室８に侵入しない。これにより、リップシール１５の異常な摩耗を防止でき、リップシール１５の寿命が短くならない。
さらに、図４に、本発明の第３実施形態のスクリュ圧縮機１ｂを示す。スクリュ圧縮機１ｂは、第２実施形態と同様の水冷式スクリュ圧縮機であるが、ロータ軸７と隔壁１０との隙間が、従来のスクリュ圧縮機と同様に小さい。このため、潤滑空間２１から吸込流路へ漏出する冷却水の量が少なく、冷却水は、主として、ロータ室３に直接供給されるようになっている。本実施形態では、潤滑空間２１の圧力上昇を防止するために、潤滑流路２２に供給される冷却水の流量および圧力を制限するレギュレータ等を設けることが望ましい。
本発明の第１実施形態のスクリュ圧縮機。 隔壁とロータ軸との隙間の大きさとリップシールの摩耗との関係を示すグラフ。 本発明の第２実施形態のスクリュ圧縮機。 本発明の第３実施形態のスクリュ圧縮機。
符号の説明
１，１ａ，１ｂ…スクリュ圧縮機
２…ハウジング
３…ロータ室
４…スクリュロータ
５…吸込流路
８…軸受軸封室
１０…隔壁
１１…ころ軸受
１４…リップシール
１５…リップシール
２１…潤滑空間
２２…潤滑流路
２３…気液分離器
２４…フィルタ

Claims (8)

  1. 雌雄咬合するスクリュロータを収容するロータ室に対象気体を吸い込むための吸込流路と、前記スクリュロータの吸込側のロータ軸を支持する軸受けとの間にリップシールを配設したスクリュ圧縮機において、
    前記吸込流路と前記リップシールとの間の隔壁と、前記ロータ軸との隙間を０．５ｍｍ以上としたことを特徴とするスクリュ圧縮機。
  2. 前記隔壁と前記ロータ軸との隙間を１．５ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１に記載のスクリュ圧縮機。
  3. 雌雄咬合するスクリュロータを収容するロータ室に対象気体を吸い込むための吸込流路と、前記スクリュロータの吸込側のロータ軸を支持する軸受けとの間にリップシールを配設したスクリュ圧縮機において、
    前記吸込流路と前記リップシールとの間の隔壁と、前記ロータ軸との隙間を、前記リップシールの高さの１／１０以上としたことを特徴とするスクリュ圧縮機。
  4. 前記隔壁と前記ロータ軸との隙間を、前記リップシールの高さの３／１０以下としたことを特徴とする請求項３に記載のスクリュ圧縮機。
  5. 前記リップシールと前記隔壁との間に潤滑流体を導入する潤滑空間を形成し、
    前記潤滑空間に潤滑流体を導入するための潤滑流路を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスクリュ圧縮機。
  6. 前記潤滑流体が水であることを特徴とする請求項５に記載のスクリュ圧縮機。
  7. 雌雄咬合するスクリュロータを収容するロータ室に対象気体を吸い込むための吸込流路と、前記スクリュロータの吸込側のロータ軸を支持する軸受けを保持する軸受室とが、前記ロータ軸が貫通する隔壁によって区切られたスクリュ圧縮機において、
    前記軸受室内の前記軸受より前記吸込流路側に、前記軸受室を区分するリップシールを有し、
    前記軸受室の前記リップシールより前記吸込流路側の空間に潤滑流体を導入する潤滑流路を設けたことを特徴とするスクリュ圧縮機。
  8. 前記潤滑流体が水であることを特徴とする請求項７に記載のスクリュ圧縮機。
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