液冷式螺杆压缩机的制作方法

本发明涉及液冷式螺杆压缩机。

背景技术：

在作为液冷式螺杆压缩机的一种的油冷式螺杆压缩机中，例如专利文献1中公开了一种通过对喷射喷嘴(供油口)的配置进行研究而促进压缩中的气体与油的热交换的技术方案。专利文献1的油冷式螺杆压缩机中，从喷射喷嘴向压缩室(转子室)内的喷射方向朝向与螺杆转子的旋转方向相反的方向。由此，较长地确保油在压缩室内的气体中飞行的时间，促进油与气体的热交换。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-151870号公报。

技术实现要素：

发明所要解决的课题

油冷式螺杆压缩机使螺杆转子高速旋转而压缩气体，因此可以认为即使如前所述地改变喷射方向，油与转子外壳和螺杆转子接触之前油与空气接触的时间仅略微增加。因此，热交换性能也仅预期略微提高，为了进一步提高热交换性能，还存在改善的余地。进一步而言，针对阳转子、阴转子、转子外壳之间的基于油的密封性能的提高，没有进行特别的研究。特别地，在专利文献1的油冷式螺杆压缩机中，对低压部供油，但在高压部有可能油不足。此外，如果通过增加低压部处的供油量而增加向高压部运送的油量，则在低压部油被过剩地供给，因过剩的油的搅拌而产生动力损失。

本发明的课题在于，在液冷式螺杆压缩机、特别是油冷式螺杆压缩机中，通过防止液体(油)的偏置而提高热交换性能和密封性能。

用于解决问题的手段

本发明提供一种油冷式螺杆压缩机，具有：螺杆转子，其包含阳转子和与前述阳转子啮合的阴转子；转子外壳，其收纳前述螺杆转子；以及多个供液口，其在前述转子外壳中，以向前述螺杆转子的至少两个齿槽空间内供液的方式配置。

根据该结构，转子外壳中，以向螺杆转子的至少两个齿槽空间内供液的方式配置供液口，因此能够防止液体的偏置。在此，齿槽空间是指由转子外壳、阳转子的齿和阴转子的齿而限定的连通空间。能够防止液体的偏置，从而能够促进液体与压缩气体的热交换且提高热交换性能，同时还能够提高阳转子与阴转子与转子外壳之间的基于液体的密封性能。因此，压缩效率提高，故而能够提高节能性能。

也可以还具有供液量调整机构，其随着从低压侧向高压侧行进而减少自前述供液口的供液量。

根据该结构，能够进一步防止液体的偏置。齿槽空间内的气体的体积随着被压缩而变小，因此随着从低压部向高压部行进而需要的供液量变少。因此，借助供液量调整机构，随着从低压部向高压部行进而减少供液量，从而能够向适合的部位供给所需量的液体。由此，能够防止向低压部的过剩的供液，因此能够减少因过剩的液体的搅拌而导致的动力损失，从而提高节能性能。

前述多个供液口可以配置于直线上，还具有将配置于直线上的前述供液口连接的直线状的供液配管。

根据该结构，供液配管为直线状，因此能够防止供液配管的形状复杂化而削减加工供液配管的工作量。应予说明，供液口不需要全部设置在直线上，配置于直线上的多个供液口之外，也可以存在配置在该直线外的供液口。

也可以前述多个供液口中至少两个供液口设置在前述阳转子或前述阴转子的一方侧，在前述螺杆转子延伸的方向上，设置在前述一方侧的相邻的前述供液口彼此的最远点间距离比前述阳转子或前述阴转子中前述一方侧的齿槽宽度更小。

根据该结构，能够在一个齿槽内配置至少两个供液口。因此，能够抑制齿槽内的液体不足。因此，基于充分量的液体的冷却性能和密封性能提高，能够提高压缩效率。

前述多个供液口中至少两个供液口可以设置在前述阳转子或前述阴转子的一方侧，在前述螺杆转子延伸的方向上，设置在前述一方侧的相邻的前述供液口的最近点间距离比前述一方侧的齿槽宽度更大、或设置在前述一侧的相邻的前述供液口的最远点间距离比前述一方侧的齿槽宽度更小。

根据该结构，能够减少噪音。假如相邻的供液口的最近点间距离比阳转子或阴转子中设置有供液口一侧的齿槽宽度更小，且相邻的供液口的最远点间距离比阳转子或阴转子中设置有供液口一侧的齿槽宽度更大，则齿尖变得同时位于供液口附近。供液口中的压力在齿尖通过时因离心力而急剧增加，因此如果在相邻的两个供液口中同时引起急剧的压力上升，则供液配管内的压力急剧上升。供液配管内的压力的急剧上升成为脉动的原因，该脉动成为噪音的原因。因此，通过避免上述的情况而设置供液口，能够减少噪音。

前述转子外壳也可以在前述螺杆转子延伸的方向上，在与前述螺杆转子的端部对应的位置具有吸入口，前述多个供液口中最接近前述吸入口的前述供液口的位置从前述吸入口离开前述阳转子或前述阴转子中设置有最接近前述吸入口的前述供液口侧的齿槽宽度以上。

根据该结构，即使螺杆转子旋转，最接近吸入口的(最低压侧的)供液口与吸入口也不会流体连接。因此，能够防止液体向吸入口漏出、发生吸入加热、体积效率降低。

前述转子外壳可以在前述螺杆转子延伸的方向上，在与前述螺杆转子的端部对应的位置具有排出口，前述多个供液口中最接近前述排出口的前述供液口的位置从前述排出口离开前述阳转子或前述阴转子中设置有最接近前述排出口的前述供液口侧的齿槽宽度以上。

根据该结构，即使螺杆转子旋转，最接近排出口的(最高压侧的)供液口与排出口也不会流体连接。因此，能够防止液体从排出口向供液口内逆流、体积效率降低，并且能够防止因再压缩而导致的动力损失。

发明效果

根据本发明，在液冷式螺杆压缩机中，设为向螺杆转子的至少两个齿槽空间内供液，因此能够防止液体的偏置，能够提高热交换性能和密封性能。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的油冷式螺杆压缩机的局部概略结构图，

图2是沿着图1的ii-ii线的转子外壳的示意性剖视图，

图3是示出转子外壳内的供油口的位置的示意性剖视图，

图4是示出转子外壳内的供油口的位置的示意性剖视图，

图5是示出第一变形例的油冷式螺杆压缩机的转子外壳的配置的剖视图，

图6是示出第二变形例的油冷式螺杆压缩机的转子外壳的配置的剖视图，

图7是示出第二实施方式所涉及的油冷式螺杆压缩机的转子外壳内的供油口的位置的示意性剖视图，

图8是示出第三实施方式所涉及的油冷式螺杆压缩机的转子外壳内的供油口的位置的示意性剖视图。

附图标记说明

1压缩机(油冷式螺杆压缩机)

10转子外壳

10a吸入口

10b排出口

11、12分隔壁

13供油口

13a~13c供油口(供油量调整机构)

13a~13c流量调整阀(供油量调整机构)

14尖端点

14a吸入侧尖端点

14b排出侧尖端点

15供油配管

15a、15b、15c供油配管(供油量调整机构)

20、21轴承外壳

30转子室

31阳转子室

32阴转子室

33、34轴承室

40螺杆转子

50阳转子

51、52轴构件

53、54轴承。

60阴转子

61、62轴构件

63、64轴承。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。应予说明，作为本发明的实施方式所涉及的装置，示出向转子外壳内供给的液体使用油的油冷式螺杆压缩机。因此，以下可以将“油”与“液体”互换。

(第一实施方式)

图1是本发明的第一实施方式所涉及的油冷式螺杆压缩机1的局部概略结构图。以下，也将油冷式螺杆压缩机1简称为压缩机1。图1示出在压缩机1中特别涉及压缩机构的部分。压缩机1从外部吸入空气，在内部压缩，排出。从压缩机1排出的空气通过未图示的配管而向供给目标供给。

压缩机1具有转子外壳10、轴承外壳20、21。本实施方式中，转子外壳10和轴承外壳20、21被一体化。转子外壳10被配置在两个轴承外壳20、21之间。转子外壳10在内部限定转子室30，两个轴承外壳20、21分别在内部限定轴承室33、34。转子室30与轴承室33经由分隔壁11而被区隔，转子室30与轴承室34经由分隔壁12而被区隔。分隔壁11、12均为转子外壳10的一部分。

在转子外壳10内，配置有阳转子50、与阳转子50啮合且齿数比阳转子50更多的阴转子60。即，由阳转子50和阴转子60构成螺杆转子40。虽未详细图示，但本实施方式中，例如阳转子50为4片齿形，阴转子60为6片齿形。

图2是沿着图1的ii-ii线的转子外壳10的示意性剖视图。转子外壳10限定收纳阳转子50的阳转子室31和收纳阴转子60的阴转子室32。上述的转子室30是阳转子室31和阴转子室32结合而成的空间。转子外壳10具有两个圆筒在侧面相连接的形状，换言之，阳转子室31和阴转子室32均为圆柱状的空间，彼此连通。

图2也是从阴转子60(参照图1)的旋转轴方向观察的剖视图。本实施方式中，阴转子60的旋转轴和阳转子50的旋转轴彼此平行地水平延伸，阳转子室31和阴转子室32在相同方向上延伸。在图2的剖视图中，阳转子室31和阴转子室32由吸入侧尖端点14a和排出侧尖端点14b连接。阳转子室31的最下点p3位于比连接阳转子室31和阴转子室32的排出侧尖端点14b更靠下方。

如图1所示那样，形成阳转子50的旋转轴的轴构件51从阳转子50的一端延伸。轴构件51贯穿分隔壁11而从阳转子室31延伸至轴承室33，在轴承室33内被轴承54以能够旋转的方式枢轴支承。此外，形成阴转子60的旋转轴的轴构件61从阴转子60的一端延伸。轴构件61贯穿分隔壁11而从阴转子室32延伸至轴承室33，在轴承室33内被轴承63以能够旋转的方式枢轴支承。

形成阳转子50的旋转轴的轴构件52从阳转子50的另一端延伸。轴构件52贯穿分隔壁12而从阳转子室31延伸至轴承室34，在轴承室34内被轴承54以能够旋转的方式枢轴支承。此外，形成阴转子60的旋转轴的轴构件62从阴转子60的另一端延伸。轴构件62贯穿分隔壁12而从阴转子室32延伸至轴承室34，在轴承室34内被轴承64以能够旋转的方式枢轴支承。特别地，阳转子50的轴构件52延伸至未图示的马达，与该马达机械地连接。因此，阳转子50被该马达旋转驱动，旋转动力从阳转子50传递给阴转子60，阳转子50和阴转子60彼此啮合而旋转，压缩空气。应予说明，图1中，右侧为吸入侧，左侧为排出侧。因此，如果阳转子50和阴转子60旋转，则在转子室30内，从轴承室34侧吸入空气，向轴承室33侧排出空气。

如图2所示那样，转子外壳10中，在阴转子室32侧设置有供油口13。为了定义供油口13的详细位置，规定三个虚拟线段s1~s3。规定将阴转子60的旋转中心点p1与排出侧尖端点14b相连的第一虚拟线段s1。规定使第一虚拟线段s1绕阴转子60的旋转中心点p1向远离阳转子50的方向旋转第一规定角度θ1而得到的第二虚拟线段s2。在此，第一规定角度θ1是能够防止油向啮合位置(与排出侧尖端点14b大致一致)集中的程度的角度，根据阳转子50与阴转子60的形状、转子外壳10的形状、油的种类等而确定。并且，规定包含阳转子50的旋转中心点p2和阴转子60的旋转中心点p2的第一中心线l1。第一中心线l1是水平线。此外，规定与第一中心线l1垂直且通过阴转子60的旋转中心点p1的第二中心线l2。并且，规定绕阴转子60的旋转中心点p1向远离排出侧尖端点14b的方向从第二中心线l2旋转第二规定角度θ2而得到的第三虚拟线段s3。在此，第二规定角度θ2是能够防止啮合位置处的油不足的程度的角度，根据阳转子50与阴转子60的形状、转子外壳10的形状、油的种类等而确定。

供油口13设置在将从第一虚拟线段s1至第二虚拟线段s2的范围排除的范围中，具体而言，优选设置在从第二虚拟线段s2至第三虚拟线段s3的范围中。更详细而言，优选供油口13的一部分设置在从第二虚拟线段s2至第三虚拟线段s3的范围中。在此，第一规定角度θ1优选为例如30度左右以上。此外，第二规定角度θ2是例如阴转子60的一个齿的量的角度的1/4左右以下，本实施方式中采用6片齿形的阴转子60，因此优选为15度左右以下。本实施方式中，供油口13设置在第二虚拟线段s2至第三虚拟线段s3的范围中，具体而言设置在第二中心线l2上。

通过在上述范围中设置供油口13，能够防止油集中在阳转子50与阴转子60的啮合位置。一般而言，在油冷式螺杆压缩机1中，由于阳转子50和阴转子60的旋转，存在油集中在阳转子50与阴转子60的啮合位置的倾向。假如将供油口13设置在从第一虚拟线段s1至第二虚拟线段s2的范围中，则变为向阳转子50与阴转子60的啮合位置附近供油，因此由于油集中在啮合位置而有可能油的搅拌损失变得过大而压缩效率恶化。然而，本实施方式的结构中，将供油口13设置在从啮合位置一定程度远离的位置(将从第一虚拟线段s1至第二虚拟线段s2的范围排除的范围)，因此能够防止油向啮合位置处的集中，能够防止压缩效率的恶化。

此外，通过在从第二虚拟线段s2至第三虚拟线段s3的范围中设置供油口13，能够确保阳转子50与阴转子60的啮合位置处的密封性。如果在大幅远离啮合位置的位置处配置供油口13，则有可能无法将油向阳转子50与阴转子60的啮合位置充分供油。在该情况下，有可能发生阳转子50与阴转子60的啮合位置处的空气漏出而压缩效率恶化。然而，本实施方式的结构中，将供油口13设置在一定程度接近啮合位置的位置(从第二虚拟线段s2至第三虚拟线段s3的范围中)，因此对啮合位置也能够充分地供给油。因此，能够确保啮合位置处的密封性，能够防止压缩效率的恶化。

图3和图4是示出转子外壳10内的供油口13的位置和大小的示意性剖视图。本实施方式中，多个(图3、4中为三个)供油口13a、13b、13c以通过直线状的供油配管15而连接的方式被配置于直线上。供油配管15与阴转子60的旋转轴平行地延伸。

供油口13a~13c优选配置为向螺杆转子40的至少两个齿槽空间内供油。齿槽空间是指由转子外壳10、阳转子50的齿和阴转子60的齿而限定的连通空间。例如，一个齿槽空间在图3中用斜线部表示。本实施方式中，供油口13a与供油口13c的最远点间距离d1(供油口13a与供油口13c的最远部分的距离d1)大于阴转子60的齿槽宽度d1(d1＞d1)。由此，供油口13a和供油口13c位于不同的齿槽空间，因此能够向至少两个齿槽空间供油。

相邻的供油口13a与供油口13b的最远点间距离d2(供油口13a与供油口13b的最远部分的距离d2)小于阴转子60的齿槽宽度d1(d2＜d1)。同样地，相邻的供油口13b与供油口13c的最远点间距离d3(供油口13b与供油口13c的最远部分的距离d3)小于阴转子60的齿槽宽度d1(d3＜d1)。根据这些尺寸关系，在阴转子60旋转而其齿尖移动时，在一个齿槽内配置至少两个供油口13a、13b或供油口13b、13c。此外，通过该配置，如后述那样，阴转子60的齿尖不会同时位于相邻的两个供油口13a、13b或相邻的两个供油口13b、13c处，因此如后述那样，能够防止供油配管15内的压力的急剧上升。

三个供油口13a~13c的半径r1~r3设定为随着从低压侧向高压侧行进而减少供油量。具体而言，半径r1最大，半径r2第二大，半径r3最小。本实施方式中，例如半径r1为半径r2的约1.5倍，半径r2为半径r3的约1.5倍。本实施方式中，三个供油口13a~13c构成供油量调整机构。

如图3和图4所示那样，转子外壳10在旋转轴方向中的螺杆转子40的一端侧(图3中上侧、图4中右侧)具有吸入口10a。吸入口10a设置在转子外壳10的上部，在阳转子50和阴转子60的周围延伸。此外，在旋转轴方向上，多个供油口13a~13c中最接近吸入口10a的供油口13a的位置从吸入口10a离开阴转子60的齿槽宽度d1以上。即，从供油口13a至吸入口10a的距离δ1为阴转子60的齿槽宽度d1以上(δ1≥d1)。

此外，转子外壳10在旋转轴方向中的另一端侧(图3中下侧、图4中左侧)具有排出口10b。排出口10b设置在转子外壳10的下部。在旋转轴方向上，多个供油口13a~13c中最接近排出口10b的供油口13c的位置从排出口10b离开阴转子60的齿槽宽度d1以上。即，从供油口13c至排出口10b的距离δ2为阴转子60的齿槽宽度d1以上(δ2≥d1)。

以下，针对本实施方式的压缩机1的作用效果进行说明。

根据本实施方式，转子外壳10中，供油口13以向螺杆转子40的至少两个齿槽空间内供油的方式配置，因此能够防止油的偏置。通过能够防止油的偏置，能够促进油与压缩气体的热交换且提高热交换性能，并且还能够提高阳转子50与阴转子60与转子外壳10之间的基于油的密封性能。因此，压缩效率提高，故而能够提高节能性能。

此外，根据本实施方式，能够进一步防止转子外壳10内的油的偏置。齿槽空间内的气体的体积随着被压缩而变小，因此随着从低压部向高压部行进而需要的供油量变少。因此，通过逐渐减小供油口13a~13c的大小而随着从低压部向高压部行进而减少供油量，能够向适合的部位供给所需量的油。由此，能够防止向低压部的过剩的供油，因此能够通过减少因过剩的油的搅拌而导致的动力损失，而提高节能性能。

此外，根据本实施方式，供油配管15为直线状，因此能够防止供油配管15的形状复杂化，能够削减加工供油配管15的工作量。应予说明，供油口13不需要全部设置在直线上，配置于直线上的多个供油口13之外，还可以存在配置在该直线外的供油口13。

此外，根据本实施方式，如上所述地规定相邻的供油口13的最远点间距离d2、d3，因此能够在一个齿槽内配置至少两个供油口13。因此，能够抑制齿槽内的油不足。因此，基于充分量的油的冷却性能和密封性能提高，能够提高压缩效率。

此外，根据本实施方式，能够减少噪音。参照图3，说明这一点。假如相邻的供油口13的最近点间距离d4、d5(相邻的供油口彼此的最近部分的距离)小于阴转子60的齿槽宽度d1，且最远点间距离d2、d3大于齿槽宽度d1(d4、d5＜d1＜d2、d3)，则阴转子60的齿尖会同时位于相邻的供油口13a、13b或13b、13c。供油口13中的压力在齿尖通过时因离心力而急剧增加，因此如果在相邻的两个供油口中同时引起急剧的压力上升，则供油配管15内的压力急剧上升。供油配管15内的压力的急剧上升成为脉动的原因，该脉动成为噪音的原因。因此，通过避免上述的情况而设置供油口13，能够减少噪音。

应予说明，根据本实施方式，即使螺杆转子40旋转，最接近吸入口10a的(最低压侧的)供油口13a开口的齿槽空间与吸入口10a也隔着螺杆转子40的齿尖而被限定。因此，供油口13a与吸入口10a不会直接连通。即，根据本实施方式，即使螺杆转子40旋转，最接近吸入口10a的(最低压侧的)供油口13a与吸入口10a也不会流体连接。因此，能够防止油向吸入口漏出、发生吸入加热、体积效率降低。

此外，根据本实施方式，即使螺杆转子40旋转，最接近排出口10b的(最高压侧的)供油口13c开口的齿槽空间与排出口10b也隔着螺杆转子40的齿尖而被限定。因此，供油口13c与排出口10b不会直接连通。即，根据本实施方式，即使螺杆转子40旋转，最接近排出口10b的(最高压侧的)供油口13c与排出口10b也不会流体连接。因此，能够防止油从排出口向供油口内逆流、体积效率降低，并且能够防止因再压缩而导致的动力损失。

(第一变形例)

图5是第一变形例的压缩机1的转子外壳10的剖视图，是与图2对应的图。本变形例的压缩机1以第一中心线l1从水平线hl倾斜的状态配置转子外壳10。

本变形例中，阴转子60的旋转轴cl1与阳转子50的旋转轴cl2未配置在水平面内，阴转子60的旋转轴cl1配置在比阳转子50的旋转轴cl2更靠下方。具体而言，第一中心线l1与水平线hl形成例如30度左右。因此，阴转子室32配置在比阳转子室31更靠下方。

本实施方式中，与前述同样地，阳转子室31的最下点p3位于比连接阳转子室31和阴转子室32的排出侧尖端点14b更靠下方。

(第二变形例)

图6是第二变形例的压缩机1的转子外壳10的剖视图，是与图2对应的图。本变形例的压缩机1以第一中心线l1为铅直的状态配置转子外壳10。

本变形例中，阴转子60的旋转轴cl1与阳转子50的旋转轴cl2未配置在水平面内，阳转子50的旋转轴cl2配置在阴转子60的旋转轴cl1的稍下方，因此，阳转子室31的整体配置在比阴转子室32的整体更靠下方。

本变形例中，与第一变形例同样地，阳转子室31的最下点p3位于比连接阳转子室31和阴转子室32的排出侧尖端点14b更靠下方。

(第二实施方式)

图7是第二实施方式的压缩机1的转子外壳10的剖视图，是与第一实施方式的图4对应的图。本实施方式的压缩机1除了涉及供油口13的结构之外，与第一实施方式的压缩机1的结构相同。因此，针对与第一实施方式中示出的结构相同的部分，附加相同的标记，省略说明。

本实施方式中，与第一实施方式不同，三个供油口13a~13c的直径相同。对各供油口13a~13c，安装流量调整阀13a~13c。通过流量调整阀13a~13c，设定为随着从低压侧(图7中右侧)向高压侧(图7中左侧)行进而减少自各供油口13a~13c的供油量。具体而言，流量调整阀13a的允许流量设为最多，流量调整阀13b的允许流量设为第二多，流量调整阀13c的允许流量设为最少。本实施方式中，流量调整阀13a~13c构成供油量调整机构。

(第三实施方式)

图8是第三实施方式的压缩机1的转子外壳10的剖视图，是与第一实施方式的图4对应的图。本实施方式的压缩机1除了涉及供油口13的结构之外，与第一实施方式的压缩机1的结构相同。因此，针对与第一实施方式中示出的结构相同的部分，附加相同的标记，省略说明。

本实施方式中，与第一实施方式不同，三个供油口13a~13c的直径相同。对各供油口13a~13c，分别连接三个供油配管15a~15c。设定为随着从低压侧(图8中左侧)向高压侧(图8中右侧)行进而减少自各供油口13a~13c的供油量。具体而言，供油配管15a~15c的粗细各自不同，供油配管15a最粗，供油配管15b第二粗，供油配管15c最细。本实施方式中，供油配管15a~15c构成供油量调整机构。

根据上文，针对本发明的具体的各实施方式进行了说明，但本发明不限于上述方式，在本发明的范围内可以进行各种变更而实施。

上述实施方式中，全部的供油口13配置于直线上，但供油口13的配置不限于此。例如可以部分供油口13配置于直线上，且设置有未配置于直线上的供油口13。此外，供油口13的数量和大小也没有特别限定。

此外，上述各实施方式中，设置在阴转子60侧的供油口13的配置结构也能够同样应用于阳转子50侧，反之亦然。即，上述的各实施方式的供油口13的配置结构可以不区分阳转子50与阴转子60，对阳转子50与阴转子60中任一者或两者采用。

如上述那样，作为本发明的实施方式所涉及的装置，示出向转子外壳内供给的液体使用油的油冷式压缩机。但是，本发明也能够应用于油冷式压缩机之外的液冷式压缩机。例如，本发明还能够应用于向转子外壳内供给的液体使用水的水喷射式压缩机。