无供油式压缩机的制作方法

本发明涉及无供油式压缩机，涉及具有润滑压缩机内的机械构件、对驱动这些机械构件的动力源进行冷却等的润滑油系统的无供油式压缩机。

背景技术：

在作为压缩机的代表性的种类之一的空气压缩机领域，具有向压缩空气的压缩动作室喷射注入油的供油式和不进行注入的无供油式。而且，无供油式具有喷射注入水的水喷射式和不进行注入的干式。以下，存在将水喷射式和干式途统称为无供油式压缩机的情况。

无供油式虽然不向压缩工作室供给油，但是一般需要向处于压缩工作室外部的轴承、传输来自电动机等动力源的动力的驱动齿轮、以及例如在具有两个以上的转子的螺杆压缩机使用的正时齿轮。另外，就干式而言，压缩机主体由于隔热压缩而成为高温，因此，例如，为了抑制压缩机主体框体的热变形，也存在在压缩室周围设置冷却护套，进行由水、冷却液或者油进行的液冷的情况。

专利文献1公开了关于无供油式压缩机的润滑油系统的构造例。专利文献1是具有阴阳转子的螺杆压缩机，该螺杆压缩机是将齿轮箱(的下部)用作贮油槽的构造，该齿轮箱收纳有对作为被驱动轴的阳转子轴及驱动该阳转子轴的驱动轴进行结合的齿轮。

在齿轮箱还设有大气连通管，除了起到蓄存循环所需的油量的功能外，还在内部压力过大时，将压力卸到大气压程度。而且，做成使齿轮箱内和压缩机的端盖内的空气部连通的构造，使端盖和齿轮箱的内压均等。

专利文献1通过将齿轮箱做成贮油槽构造，从而能够蓄存压缩机主体的供油所需的油量，并且通过保持齿轮箱内压为大气压附近，从而能够顺利地进行从压缩机主体的排油，能够对压缩机主体的作为机械构件的轴承、正时齿轮等适当地进行润滑油的循环供给。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-284863号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在此，考虑驱动压缩机主体的驱动源的冷却。作为驱动源，例如有时被用于电动机，但是多为空冷式。相比液冷式电动机，空冷式电动机也有时冷却能力不足。为了对此进行弥补，若在电动机框体的外周设置大型的散热风扇、将生成冷却风的冷却风扇大型化、高旋转化，则导致压缩机的大型化、能耗增加。

另一方面，就液冷式而言，冷却性能优异，但是通常由于设置电动机专用的制冷剂、制冷剂的路径，从而导致压缩机的大型化、复杂化。特别地，若考虑在齿轮箱确保贮油槽区域，则压缩机更大型化、复杂化。

另外，齿轮箱是将来自电动机侧的轴的驱动力传导至压缩机侧的驱动轴的区域，因此，若考虑机械损失，则优选尽量使齿轮箱的区域小型化，但是，受确保贮油槽的区域的限制，因此存在该区域的小型化受限制的情况。

期望能够有效地实现压缩机的小型化和电动机的冷却的结构。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，例如，应用专利申请保护范围所记载的结构。即，一种无供油式压缩机，具有：压缩机主体，其具有压缩空气的转子、支撑该转子的转子轴、能够旋转地支撑转子轴的轴承；电动机，其生成对压缩机主体进行驱动的驱动力；至少一个齿轮，其将上述驱动力传递至上述转子轴；润滑油配管，其向上述轴承及上述齿轮的至少一方输送润滑油；以及油泵，其加压输送上述润滑油，上述无供油式压缩机构成为，上述电动机在该电动机的电枢的外周方向具有使上述润滑油在内部流路流通来冷却上述电枢的冷却护套，上述润滑油经由上述冷却护套及上述润滑油配管而循环。

发明效果

根据本发明，能够有效地实现压缩机的小型化和电动机的冷却性提高，另外，在组装容易性的确保及成本方面也能够实现高效化。

附图说明

图1是表示应用了本发明的实施例1的无供油式螺杆压缩机的侧视纵剖面及俯视水平剖面的示意图。

图2是表示实施例2的无供油式螺杆压缩机的俯视水平剖视图的示意图。

图3是表示实施例3的无供油式螺杆压缩机的侧视纵剖视图的示意图。

图4是表示实施例4的无供油式螺杆压缩机的侧视纵剖视图的示意图及表示从压缩机主体侧在旋转轴方向上观察的情况下的外观结构的示意图。

图5是表示实施例5的无供油式螺杆压缩机的侧视纵剖视图的示意图及表示电动机的剖面的示意图。

图6是表示实施例2的无供油式螺杆压缩机构件的概要结构的示意图。

具体实施方式

以下，使用附图，对用于实施本发明的形态进行说明。

实施例1

图1表示应用了本发明的实施例1的无供油式螺杆压缩机(以下，称为“压缩机101”。)的剖面结构。在此，图1(a)是侧视纵剖视图，图1(b)是俯视水平剖面图。此外，在图1(b)中，省略图1(a)所示的润滑油配管系统(35a～e、37b～e)等的一部分的记载。

压缩机100具备压缩机主体1、电动机2以及齿轮箱3，经由齿轮箱3而在轴向上配置压缩机主体1及电动机2。压缩机主体1具备阴阳一对螺杆转子30a、30b，它们互相隔着预定的间隙而非接触地旋转，从而对经由空气过滤器(未图示)而从吸气口20获取至压缩动作室22的空气进行压缩，并从排出口21排出压缩空气。在本实施例中，虽然说明了不向压缩动作室注入以冷却、润滑以及密封等为目的的液体的无供油式压缩机，但是也可以是供油式压缩机。另外，即使是供油式压缩机，在为向压缩动作室供给的油和润滑齿轮、轴承等机械构件的油独立的其它系统等情况下，也能够应用本实施例。

在阳转子30a、阴转子30b各自的转子轴31的排出侧配置由空气密封及螺纹密封等构成的非接触或接触的压缩机主体轴封1s，从而防止压缩空气从动作室向齿轮侧的泄漏、和润滑油从齿轮侧向动作室22侧泄漏。再在其前端配置一个以上的轴承1b，在转子轴31的前端部配置与阳转子30a、阴转子30b的每一个互相啮合的正时齿轮5a及5b，阳转子30a被来自电动机2的驱动力驱动，从而雌阳转子经由间隙而在互相啮合的方向上旋转。

在转子轴31的齿轮箱3侧也配置由非接触或的空气密封及螺纹密封等构成的轴封1s，由此也在电动机2侧配置一个以上的轴承1b。而且，在阳转子的转子轴31的齿轮箱3侧端部固定被驱动齿轮4b，与固定于电动机轴32的驱动齿轮4a啮合，从而向阳转子30a传导电动机2的驱动力。

齿轮箱3覆盖驱动齿轮4a、被驱动齿轮4b、压缩机主体1的轴承1b等，并且还起到用于连接压缩机主体1和电动机2的凸缘的功能。另外，在本实施例中，特征之一在于，在齿轮箱3的下方内空间未特别设置起到贮油槽功能的空间，从而实现齿轮箱3的小型化。

电动机2是具有转子及定子的径向间隙型永磁马达。此外，也可以应用感应马达、轴向间隙型等各种形式。电动机2具备大致圆筒状的电动机框体2，旋转轴方向的一个开口端部形成与齿轮箱3的电动机2侧开口端部的外径大致同径，两开口端部彼此连接。

在电动机轴32，在齿轮箱3侧配置轴封2s、轴承2b。轴封2s为接触或者非接触或者接触的空气密封及螺纹密封，防止润滑油从齿轮箱3侧泄漏至电动机2壳内。同样地，在电动机轴32的相反输出侧端部也配置轴承2b。

电动机框体2c以内筒侧的大致全周成为双重构造的方式构成，将利用该双重构造而形成的空间用作进行电动机2的(例如，定子、转子等电枢等的)冷却的冷却护套2j。具体而言，对配置于齿轮箱3、压缩机主体1的排出侧的各种齿轮进行润滑的润滑油在冷却护套2j循环，也将该润滑油用于电动机2的冷却。

另外，电动机框体2c在下方设置成为回流的润滑油的返回口的供油口39，还在上方设置将润滑油排出至润滑油系统的排出口49。利用这种结构，压缩机101在齿轮箱3不特别地设置成为贮油槽的内空间，能够将冷却护套2j用作贮油槽。

此外，冷却护套2j可以构成为仅包括电动机2的周向或者还包括输出轴相反侧的支架侧，也可以构成为局部地设置于周向。

接下来，对压缩机101的润滑油系统进行说明。

在冷却护套2j的排出口49连接配管35a，配管35a分岔成向压缩机1侧供给润滑油的配管35b、35c及35d，以及用于向电动机2的相反输出侧端部供给的配管35e。齿轮箱3及压缩机主体1的框体形成有从上部向装置内部贯通并向各种齿轮、轴承引导润滑油的供油路径，配管35b、35c、35d连接于各个供油路径。在压缩机框体2的相反输出侧支架还设有向轴承2b引导润滑油的润滑路径，在该路径连接有配管35d。

另外，在压缩机主体1、齿轮箱3以及压缩机框体2c的相反输出侧支架的下方形成有润滑油的排出口，在各排出口连接作为排出配管的配管37b、37d以及37e，从而排出润滑油。配管37b、37d以及37e与连接于油泵6的入口的配管37a连接，从而能够利用油泵6而回流至冷却护套2j的供油口39。

油泵6是被电气或机械的驱动力驱动的泵，能够根据压缩机主体1的转速等来控制加压输送的润滑油量。在本实施例中，应用进行可变速控制的电磁泵，该可变速控制是基于压缩机主体1的转速、排出空气的压力、润滑油的温度等，根据来自控制装置(未图示)的控制信号，而能够适当调整加压输送的润滑油量。

因此，根据实施例1，能够用相同的润滑油进行压缩机101的齿轮、轴承等机械构件的润滑和电动机2的冷却。特别地，在转子的旋转成为高速、高温的无供油式螺杆压缩机中，电动机的液冷化能够以简单的结构进行，不会产生结构的复杂化、大量的零件个数的增加，能够期待充分冷却电动机2的效果。

另外，冷却护套2j兼具作为贮油槽的功能，因此能够实现齿轮箱3的小型化、简单化，可以认为也有助于压缩机101整体的小型化。

实施例2

对实施例2的无供油式螺杆压缩机(以下，称为“压缩机102”。)进行说明。相比实施例1的压缩机101，压缩机102的一个特征在于，在压缩机主体1的框体还具备冷却护套1j，使润滑油在冷却护套1j流通，对压缩机主体1也进行冷却。

图2(a)表示压缩机102的俯视剖视图。此外，在以下的说明中，与实施例1相同的部件使用相同的符号，省略详细的说明。

就压缩机主体1而言，构成为与电动机框体2c同样地用于在主体框体的外周构成冷却护套1j的双重构造。利用油泵6的驱动而从冷却护套2j的排出口49供给至配管35a的润滑油经由从配管35a分岔出的配管35f而供给至冷却护套1j。

配管35f与其它配管35b、35c、35d、35e同样地，从压缩机主体1、电动机2的上方(图2(a)中来自侧面的箭头表示从上方向下方配置的状态。)连接于冷却护套1j。另外，连接于配管37a的配管37f与冷却护套1j的下方连接，从而使润滑油回收至油泵6。

在配管35f的中途具备作为润滑油冷却单元的空冷或液冷的油冷却器11、和控制润滑油从配管35f向该油冷却器11的流入的温度调节阀12。温度调节阀12在油温达到预定的温度带时，向油冷却器11侧开放路径。此外，不限于温度，也可以接收来自于基于排出空气压力、温度、电动机转速、电动机箱内温度等的控制装置(未图示)的信号，从而切换温度调节阀12的路径。

因此，根据实施例2，还能够将润滑油用作压缩机主体1的冷却。特别是在成为高速旋转、高温的无供油式螺杆压缩机中，能够通过简单的结构进行齿轮、轴承的润滑、和压缩机主体1及电动机2的冷却。

另外，在实施例2中，能够使润滑油在被油冷却器11冷却后流通至压缩机主体1侧，因此在高旋转、高温时，也能够确保适合于齿轮等的润滑的润滑粘度，以及还能够确保压缩机主体1的冷却性。

此外，在图2的例中，将作为齿轮、轴承润滑路径的配管35b、35c及35d、和作为向冷却护套1j的供给路径的配管35f做成并联路径，但是也可以如图2(b)所示地，以在冷却护套1j流通后流通至机械构件的润滑路径(35b、35c、35d)的方式做成串联路径。

实施例3

对实施例3的无供油式螺杆压缩机(以下，称为“压缩机103”。)进行说明。实施例3与实施例1的压缩机101相似，但是特别不同的点在于，电动机轴32和阳转子30a的转子轴31构成为直接连结，两者的驱动传递不具备驱动齿轮4a和被驱动齿轮4b。

图3表示压缩机103的侧视纵剖视图。电动机轴32和转子轴31利用嵌入、热套或者一体成形而成为直接连结的结构，因此压缩机103能够使齿轮箱3的尺寸更小型化。而且，水冷护套2j兼具作为贮油槽的功能，因此更有助于齿轮箱3的小型化，能够实现压缩机103整体的小型化、紧凑化。

在此，就电动机2的外径和压缩机主体1的外径而言，一般具有电动机2的外径更大的倾向。具体而言，压缩机103在压缩机框体2c构成冷却护套2j，因此具有电动机2的外径大出该部分的倾向。假设，在将压缩机103设置为电动机轴32成为水平的情况下(横置)，冷却护套2j内的润滑油液位比轴承1b、2b以及正时齿轮5a、5b等润滑对象构件的高度位置高。在压缩机103停止时等得不到来自油泵6的输送压力的情况下，存在由于这样的与润滑油的液位差，而使润滑油从供油口39经由配管37a、37b、37d而逆流至压缩机主体1等的齿轮室等的问题。根据逆流的润滑油的量，还存在轴承、齿轮的一部分或者全部被润滑油临时浸泡，成为向压缩动作室22内部的润滑油泄漏、启动时的阻力，特别地，可以说成为无供油式压缩机的大的课题。

因此，压缩机103在比配管37a的油泵6靠上游具备止回阀7。止回阀7只允许从配管37b、37d、37e向油泵6的流动，防止从冷却护套2j向配管37b、37d、37e的逆流。此外，也可以将止回阀做成电子控制的电磁阀，从而能够在期望的时刻控制开闭。

因此，根据实施例3，冷却护套2j作为贮油槽发挥功能，所以最大限度地有助于直接连接地构成电动机轴32和转子轴31的情况下的齿轮箱3的小型化优点。

另外，对于随着轴直接连接结构而产生的、冷却护套2j内的润滑油液位比润滑对象构件的高度高的情况，通过配置止回阀7，能够防止向压缩机主体1侧的润滑油逆流。

实施例4

对实施例4进行说明。实施例4的无供油式螺杆压缩机(以下，称为“压缩机104”。)的特征之一在于，在冷却护套2j的上方具有与外部空气连通的大气连通部8。另外，压缩机104具备向配置于阴转子30a与电动机2之间的轴承1b供给润滑油的内部配管9。而且，与其它实施例不同的点在于，从冷却护套2j向各润滑对象输送润滑油的配管35c、35d以及35e的配置位置配置于比冷却护套2j内的液面液位靠下方侧。

图4表示压缩机104的侧视剖视图。此外，压缩机104以实施例3的压缩机103的结构为基础。与实施例3相同的部件标注相同符号，省略详细的说明。

大气连通部8由设于电动机框体2的孔或者管构成。大气连通部8设于电动机框体2的上方且位于比冷却护套2j内润滑油的最高液位靠上方的部分。润滑油的循环系统大致成为封闭空间，因此，在无大气连通部8的情况下，润滑油依赖于油泵6的传送压而进行循环。与此相对，用过设置能够导入外部空气的大气连通部8，从而能够使润滑油根据各系统的高低差而进行自然循环(自然下落)。

内部路径9是形成于电动机框体2c、齿轮箱3的框体本身的流润滑油路径。内部路径9是从冷却护套2j向配置于压缩机主体1与电动机2之间的轴承1b供给润滑油的流路。内部路径9的冷却护套2j侧开口部配置于成为比液面液位靠下方的位置。由此，在液面处于比该开口部靠上方的情况下，通过自然下落，向该轴承1b供给润滑油。

另外，至配置于压缩机主体1的排出侧的轴承1b、正时齿轮5a、5b的润滑油路径即配管35c、35d、至配置于电动机2的相反输出轴端侧的轴承2b的润滑油路径即配管35e、以及作为这些配管的上游的配管35a配置于冷却护套2j内的比润滑油水位低的位置(压缩机104的侧面侧)(图4(a)中，用虚线表示的各配管是指“低的位置”。)。使用图4(b)，对配管35a、35c、35d以及35e等的配置关系具体进行说明。

图4(b)示意性表示从压缩机主体1侧在旋转轴方向上观察压缩机104的情况下的主视外观。如该图所示，配管35a在电动机框体2c的外周上，在比润滑油的液面位置(点划线)靠下方且直至与转子轴31等的轴心一致的水平方向位置周边的高度设置开口部。同样地，配管35c、35d等也在同样的高度范围设置开口部。连结配管35c、35d的虚线表示配管的连接关系。此外，配管35e(未图示)也在同样的高度范围设置开口部。

各配管的开口位置比冷却护套2j内的液面位置低，从而能够期待利用润滑油的自然下落而进行的循环。另外，将配管35c、35d、35e的开口位置设于轴心的水平方向附近，从而能够期待向设置于轴31等的外周的正时齿轮5a、5b、排出侧的轴承1b、相反输出轴端部的轴承2b可靠地供给润滑油。此外，也可以认为优选开口位置比轴心的水平方向延长稍微靠上侧。

如上所述，根据实施例4，能够进行利用自然下落而进行的可靠的润滑油供给，并且增强润滑油的配管结构的柔软性。

另外，特别地，通过调节配管35a的开口部的高度位置，从而能够限制油泵停止时供给的润滑油的量。

另外，对齿轮等供给润滑油利用自然下落，因此也可以认为只要油泵6具有向冷却护套2j供给预定量的润滑油的能力即可。于是，无需积极地生成向各配管的输送压力，就能够实现该程度的能量的降低、泵的小型化。

此外，当然也可以将大气连通部8作为润滑油的补给口。

实施例5

对实施例5进行说明。实施例5的无供油式螺杆压缩机(以下，称为“压缩机105”。)的特征在于：电动机2的冷却护套2j的内空间被上下划分成两份；以及油泵6利用作为压缩机主体1的驱动源的电动机2的驱动力来驱动。

图5(a)表示压缩机105的侧视剖视图。此外，压缩机105以实施例4的压缩机104的结构为基础，相同部件使用相同符号，省略详细的说明。

压缩机105在电动机轴32的相反输出轴端部具备通过共转来得到润滑油的输送力的油泵6b。另外，冷却护套2j构成为内部空间划分成上侧的第一空间40和下侧的第二空间41。

图5(b)示意性表示从轴向观察的电动机2的剖面。冷却护套2j在其内部按照通过电动机轴32的轴心的水平线，沿轴32的延伸方向，在左右各设置一个分割隔壁45，从而在上方形成第一空间40，在下方形成第二空间41。

此外，在本实施例中为用通过电动机轴32的轴心的水平线对第一和第二空间上下进行等分割的结构，但是也可以为向下方移动分割位置的结构。即，如后述，润滑各齿轮等后的润滑油利用重力而回流至第二空间41，但是从压缩机主体1、齿轮箱3排出的润滑油量有时不能充满第二空间的容积。该情况下，第二空间的液面的液位成为比轴心稍微靠下方，也存在以下问题，即，在第二空间的上方产生润滑油无法达到的区域，存在成为不适于电动机2的冷却的部分。因此，为了确保与从压缩机主体1等排出的润滑油量相符的容积，可以将冷却护套2j的分割位置设于更下方(例如，图5(b)的虚线)。

返回到图5(a)，从第一空间40经由各种配管35a等而供给至各齿轮、轴承的润滑油最终经由配管37a等回流至第二空间41。油泵6b配置于对第二空间41和第一空间40进行连接的配管37g及35g的中途，将第二空间41的润滑油输送至第一空间40。

另外，向齿轮、轴承供给润滑油的配管35a等与实施例4同样地构成为利用润滑油的自然下落。另外，第二空间41是比正时齿轮5a、5b、轴承1b、2b低的位置，同时，这些排出润滑油的配管37c等的开口部是比第二空间41高的位置。因此，被排出的润滑油利用重力自然地回流至位于更低的位置的第二空间41。

如上所述，根据实施例5，在对电动机2进行液冷的基础上，通过形成液面成为比作为润滑对象的齿轮、轴承靠下方的第二空间41，从而在润滑后的润滑油的排出路径也能够实现自然回流，能够实现结构的简单化。

另外，通过适当调节分割隔壁45的上下方向配置位置，从而防止在冷却护套2j的第二空间41产生具备未被润滑油充满的部分，能够可靠地进行电动机2的冷却。

另外，将油泵6做成自激泵6b，且在电动机框体2c的相反输出侧支架一体构成，因此能够实现压缩机105整体结构的小型化、紧凑化，能够节省机械构件的润滑及电动机2的冷却用能量。

实施例6

对实施例6进行说明。实施例6是将实施例1～5作为压缩机构件50而构成的例子。

图6示意性表示压缩机构件的结构。此外，为了便于说明，设置的压缩机以实施例3的压缩机103为例。

压缩机构件50具备基座51、由多个金属平板的组合构成的箱板52、用于将压缩机103设置于基座51的脚部53、空冷器54、风扇55、风扇马达56以及控制装置60等。固定于基座51且在垂直方向上延伸的脚部53经由由橡胶等弹性体构成的防振件连接而固定于压缩机主体1的框体、电动机框体2c等的一部分，以将旋转轴方向设为水平的方式配置(横置)压缩机103。

箱板52在下方设置用于将外部空气获取到构件内的吸气口57，另一方面，在顶棚设置将空气排出到外部的排气口58。空冷器54将通过压缩而成为高压的排出空气冷却至所期望的温度。空冷器54配置于排气口58与压缩机103之间。而且，在空冷器54与压缩机101之间配置生成从吸气口57向排气口58的空气流的风扇55及风扇马达56。通过空冷器55与风扇55的冷却风进行了热交换的排出空气之后供给至用户侧。

压缩机103(压缩机101、102、104、105也同样)构成为，将位于冷却护套2j的上方侧的润滑油供给至压缩机主体1、齿轮箱3侧，将润滑后的润滑油回收至冷却护套2j的下方侧。这种结构适于在压缩机箱50冷却护套2j内部的润滑油。

具体而言，润滑齿轮等后的润滑油吸收各部分的热，因此被回收至冷却护套2j的下方侧的润滑油具有相比上方侧成为高温的倾向。在将压缩机101横置的情况下，从吸气口57向排气口58在构件内从下向上流动的冷却风直接且大多碰到电动机框体2c的下部侧。即，冷却风的上游侧直接碰到电动机2的下方面。

因此，还能够得到促进相对高温化的冷却护套2j下方侧的润滑油的冷却的效果。

以上，对用于实施本发明的方式进行了说明，但本发明不限于上述各种结构，在不脱离其宗旨的范围内，能够应用各种结构，也能够将各实施例的结构用于其它实施例。

例如，也能够将实施例2的压缩机主体1冷却用冷却护套1j用于其它实施例。另外，也能够将实施例4及5中的配管35a、35c、35d、35e的高度位置用于实施例1～3。

而且，作为润滑油的传输路径，将配管35a～f、37a～e配置于压缩机的外部，但是，也可以将它们的一部分或者全部通过三维成型机等形成为连通压缩机主体1、齿轮箱2、电动机框体2c等的内部的流路。

符号说明

1—压缩机主体，1b—轴承，1j—冷却护套，1s—轴封，2—电动机，2b—轴承，2c—电动机框体，2j—冷却护套，2s—轴封，3—齿轮箱，4a—驱动齿轮，4b—被驱动齿轮，5a、5b—正时齿轮，6—油泵，7—止回阀，8—大气连通部，9—内部配管，10—润滑油供给配管，11—油冷却器，12—温度调节阀，20—吸气口，21—排出口，22—压缩动作室，30a—阳转子，30b—阴转子，31—转子轴，32—电动机轴，35a、35b、35c、35d、35e、35f、35g—配管，37a、37b、37c、37d、37e、37g—配管，39—供油口，49—排出口，50—压缩机构件，51—基座，52—箱板，53—脚部，54—空冷器，55—风扇，56—风扇马达，57—吸气口，58—排气口，101、102、103、104、105—无供油式螺杆压缩机。