(57)【要約】【課題】  スラスト部材または軸との摺動部に樹脂層を備えた複層摺動部材からなる軸受であるにも拘らず、軸受の温度を正確に検出することを可能ならしめる軸受を提供する。【解決手段】  摺動部材がポリテトラフルオロエチレンからなる樹脂層７ｂからなり、この樹脂層７ｂが裏金７ａに接合されてなる複層摺動部材から構成され、前記樹脂層７ｂを介して力を受ける軸受７において、前記樹脂層７ｂ側からこの樹脂層７ｂの層厚を超える深さの嵌合孔７ｃを設け、この嵌合孔７ｃにホワイトメタルからなる測温用金属部材７ｄを嵌合すると共に、この測温用金属部材７ｄ内に、この測温用金属部材７ｄの温度を検出する温度検出器１３の温度検出部１３ａを位置させる。【選択図】        図３
2005054983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動部材が樹脂層からなり、この樹脂層が裏金に接合されてなる複層摺動部材から構成され、前記樹脂層を介して力を受ける軸受において、前記樹脂層側からこの樹脂層の層厚を超える深さの嵌合孔を設け、この嵌合孔に測温用金属部材を嵌着すると共に、この測温用金属部材内に、この測温用金属部材の温度を検出する温度検出器の温度検出部を位置させたことを特徴とする軸受。
【請求項２】
摺動部材が樹脂層からなり、この樹脂層が裏金に接合されてなる複層摺動部材から構成され、前記樹脂層を介して力を受ける軸受において、前記樹脂層側からこの樹脂層の層厚を超える深さの嵌合孔を設け、この嵌合孔に測温用金属部材を嵌着すると共に、この測温用金属部材の近傍に、この測温用金属部材から前記裏金に伝達される温度を検出する温度検出器の温度検出部を位置させたことを特徴とする軸受。
【請求項３】
前記測温用金属部材の端面を、前記樹脂層の摺動面と面一にしたことを特徴とする請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の軸受。
【請求項４】
前記測温用金属部材は、前記樹脂層の融点よりも低融点の金属から構成されてなることを特徴とする請求項３に記載の軸受。
【請求項５】
裏金とこの裏金に接合された樹脂層の摺動部材とからなる樹脂軸受と、裏金とこの裏金に接合された摺動用金属部材とからなる金属軸受と、この金属軸受の前記裏金に穿設された孔に嵌挿され、前記金属軸受の前記摺動用金属部材の温度に対応する温度を測定するための温度検出器と、軸受保持部材とから構成され、前記軸受保持部材にその中心を円心とする円上に複数の軸受嵌着凹所が等配されてなり、前記軸受嵌着凹所に前記樹脂軸受と前記金属軸受とを混在させるように嵌着したことを特徴とする軸受。
【請求項６】
前記摺動用金属部材が、ホワイトメタルからなることを特徴とする請求項５に記載の軸受。
【請求項７】
ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸の一方に円板状のスラスト部材が嵌着されると共に、前記スラスト部材を挟む位置に、このスラスト部材の摺動面に摺接して、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受ぇ持つスラスト軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記スラスト軸受は、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項８】
ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸の一方に円板状のスラスト部材が嵌着されると共に、前記スラスト部材を挟む位置に、このスラスト部材の摺動面に摺接して、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受け持つティルティングパッドスラスト軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記ティルティングパッドスラスト軸受は、請求項５または６のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項９】
ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸に摺接して、そのロータ軸から伝達されるラジアル力を受け持つラジアル軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記ラジアル軸受は、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受およびスクリュー圧縮機の改善に関し、より詳しくは、温度を検出することのできる軸受、およびこの軸受を備えたスクリュー圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリュー圧縮機は、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータを収容するケーシングを備えている。これら雌雄一対のスクリューロータそれぞれの両軸端はラジアル軸受によって支持される一方、これら雌雄一対のスクリューリータそれぞれの一方の軸端部に、スクリューロータに生じるスラスト力を受け持つ一対のティルティングパッドスラスト軸受が設けられている。前記ティルティングパッドスラスト軸受は、前記雌雄一対のスクリューロータそれぞれの一方の軸端部に外嵌された円板状のスラスト部材を挟む位置に配設されており、このスラスト部材の摺動面に摺接して、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受け持つ複数のパッド（以下、スラスト軸受という。）を備えている。上記構成になるスクリュー圧縮機は、スクリューロータが高速で回転されるため、前記ラジアル軸受、スラスト軸受には滑り軸受が用いられている。これら軸受の摺動部には低摩擦であることが要求されるため、特に高周速のスラスト部材からスラスト力を受けるスラスト軸受の摺動部には低摩擦の材質が用いられている。
【０００３】
摺動部に低摩擦の材質を用いたスラスト軸受としては、例えば後述する複層摺動部材から構成されてなるものがある。この従来例１に係る複層摺動部材は、接着し難い金属製の裏金と、摺動部材である樹脂層との間に多孔質中間層を形成させてアンカー効果を発揮させることによって、金属と樹脂層とを剥離し難くすると共に、この樹脂層の耐磨耗性、および摺動特性を向上させるようにしたものである。より詳しくは、摺動層にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に、１０〜９５重量％のトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＥ）またはポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＡＰ）の溶融フッ素樹脂を添加したものが使用されている。そして、この摺動層には、耐磨耗性を向上させるための素材、摺動特性を向上させるための素材が添加されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１９４３８０号公報
【０００４】
ところで、軸受の温度は、スラスト部材または軸と軸受の摺動部で発生した熱に起因するものである。通常、スラスト部材または軸と軸受の摺動部の間に油膜が介在しており、この油膜によって熱が取り去られるため、軸受は一定の温度以上に上昇するようなことがない。しかしながら、油膜切れを起こしたり、またスラスト部材または軸と軸受とが直接接触したりすると、軸受自体の温度も急上昇して異常高温になり、これら軸受を備えた機器が損傷し、運転停止に至るというような大事故に発展することとなる。そこで、軸受自身に温度検出器を埋め込み、この温度検出器によって検出される温度が、ある一定の温度を超えたときを以って軸受が異常であると判断するようにしたものがある。以下、この従来例２に係る「スラスト軸受異常検出装置および方法」を、スラスト軸受異常検出装置の構成図の図１２を参照しながら説明する。
【０００５】
即ち、回転軸５１のスラストカラーの下面に回転板５２が設けられており、回転軸５１の回りに放射状に配設された扇型形状をした複数の軸受セグメント５４がセグメント支持台５５により支持されている。これら回転板５２および軸受セグメント５４は潤滑油が満たされた油槽６１内に収納されている。そして、回転板５２と軸受セグメント５４間に油膜５３が形成され、回転板５２は油膜５３を介して軸受セグメント５４により摺動可能に支持されている。複数の軸受セグメント５４の回転板５２と摺接する面は、合成樹脂系のライニング材が使用されている。複数の軸受セグメント５４の全てに、各軸受セグメント５４の温度を検出する温度測定素子６２が取付けられている。これら温度測定素子６２で測定された軸受セグメント５４の温度Ｔａ〜Ｔｚが温度変換器６３を介して軸受温度監視装置６４に入力され、温度Ｔａ〜Ｔｚの何れかが所定値を超えると軸受が異常であると判定するものである（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献２】特開２００２−１６８２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２に記載の従来例２に係る「スラスト軸受異常検出装置および方法」によれば、温度測定によりスラスト軸受の異常を検知することができるので、極めて有用であると考えられる。しかしながら、このような構成を摺動部が樹脂層である従来例１に係る軸受に適用しても、樹脂は金属に比較して熱伝導率が遥かに低いため、油膜切れを起こしたり、スラスト部材または軸と軸受とが直接接触したりして温度が上昇しても、温度検出器まで温度が伝わらず、軸受の異常を検知することができない場合がある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、スラスト部材または軸との摺動部に樹脂層を備えた複層摺動部材からなる軸受を用いるにも係らず、軸受の温度を正確に検出することを可能ならしめる軸受、およびこの軸受を備えたスクリュー圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る軸受が採用した手段は、摺動部材が樹脂層からなり、この樹脂層が裏金に接合されてなる複層摺動部材から構成され、前記樹脂層を介して力を受ける軸受において、前記樹脂層側からこの樹脂層の層厚を超える深さの嵌合孔を設け、この嵌合孔に測温用金属部材を嵌着すると共に、この測温用金属部材内に、この測温用金属部材の温度を検出する温度検出器の温度検出部を位置させたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項２に係る軸受が採用した手段は、摺動部材が樹脂層からなり、この樹脂層が裏金に接合されてなる複層摺動部材から構成され、前記樹脂層を介して力を受ける軸受において、前記樹脂層側からこの樹脂層の層厚を超える深さの嵌合孔を設け、この嵌合孔に測温用金属部材を嵌着すると共に、この測温用金属部材の近傍に、この測温用金属部材から前記裏金に伝達される温度を検出する温度検出器の温度検出部を位置させたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項３に係る軸受が採用した手段は、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の軸受において、前記測温用金属部材の端面を、前記樹脂層の摺動面と面一にしたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項４に係る軸受が採用した手段は、請求項３に記載の軸受において、前記測温用金属部材は、前記樹脂層の融点よりも低融点の金属から構成されてなることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項５に係る軸受が採用した手段は、裏金とこの裏金に接合された樹脂層の摺動部材とからなる樹脂軸受と、裏金とこの裏金に接合された摺動用金属部材とからなる金属軸受と、この金属軸受の前記裏金に穿設された孔に嵌挿され、前記金属軸受の前記摺動用金属部材の温度に対応する温度を測定するための温度検出器と、軸受保持部材とから構成され、前記軸受保持部材にその中心を円心とする円上に複数の軸受嵌着凹所が等配されてなり、前記軸受嵌着凹所に前記樹脂軸受と前記金属軸受とを混在させるように嵌着したことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項６に係る軸受が採用した手段は、請求項５に記載の軸受において、前記摺動用金属部材が、ホワイトメタルからなることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項７に係るスクリュー圧縮機が採用した手段は、ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸の一方に円板状のスラスト部材が嵌着されると共に、前記スラスト部材を挟む位置に、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受け持つスラスト軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記スラスト軸受は、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項８に係るスクリュー圧縮機が採用した手段は、ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸の一方に円板状のスラスト部材が嵌着されると共に、前記スラスト部材を挟む位置に、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受け持つティルティングパッドスラスト軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記ティルティングパッドスラスト軸受は、請求項５または６のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項９に係るスクリュー圧縮機が採用した手段は、ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸に摺接して、そのロータ軸から伝達されるラジアル力を受け持つラジアル軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記ラジアル軸受は、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に係る軸受は、複層摺動部材から構成されてなる軸受の樹脂層側からこの樹脂層の層厚を超える深さの嵌合孔に嵌着された測温用金属部材の温度を、温度検出器の温度検出部により直接検出する構成である。従って、本発明の請求項１に係る軸受によれば、測温用金属部材は樹脂層に比較して遥かに熱伝導率が優れているので、軸受の温度を正確に検出することができる。
【００１８】
本発明の請求項２に係る軸受は、複層摺動部材から構成されてなる軸受の樹脂層側からこの樹脂層の層厚を超える深さの嵌合孔に嵌着された測温用金属部材から裏金に伝達された裏金の温度を検出、つまり温度検出器の温度検出部により測温用金属部材の温度を間接的に検出する構成である。従って、本発明の請求項２に係る軸受によれば、上記請求項１に係る軸受の場合よりも劣るものの、測温用金属部材や裏金は樹脂層に比較して遥かに熱伝導率が優れているので、軸受の温度を正確に検出することができる。
【００１９】
本発明の請求項３に係る軸受では、測温用金属部材の端面が樹脂層の摺動面と面一になっている。従って、本発明の請求項３に係る軸受によれば、軸受の温度が直接測温用金属部材に伝わるので、軸受の温度をより正確に検出することができる。
【００２０】
本発明の請求項４に係る軸受では、測温用金属部材は樹脂層の融点よりも低融点の金属から構成されている。従って、本発明の請求項４に係る軸受によれば、温度の異常上昇時に樹脂層よりも早い時期に測温用金属部材が溶融するため、樹脂層に相対する面、つまりスラスト部材や軸に傷が発生するような虞がない。
【００２１】
本発明の請求項５に係る軸受では、裏金とこの裏金に接合された樹脂層の摺動部材とからなる樹脂軸受と、裏金とこの裏金に接合された摺動用金属部材とからなる金属軸受と、この金属軸受の前記裏金に穿設された孔に嵌挿され、前記金属軸受の前記摺動用金属部材の温度に対応する温度を測定するための温度検出器と、軸受保持部材とから構成され、前記軸受保持部材にその中心を円心とする円上に複数の軸受嵌着凹所が等配されてなり、前記軸受嵌着凹所に前記樹脂軸受と前記金属軸受とが混在するように嵌着されている。また、本発明の請求項６に係る軸受では、前記摺動用金属部材が、ホワイトメタルからなるものである。従って、温度検出器により温度伝導率が高い金属軸受の温度を検出することにより樹脂軸受の温度を簡単に想定することができるから、軸受の破損を防止することができる。そして、金属軸受の摺動用金属部材、例えばホワイトメタルは、樹脂軸受の樹脂層、例えばポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）よりも低融点であるため、温度上昇により金属軸受の強度が低下しても、樹脂軸受によりスラスト力が受け持たれるため、軸受が破損するようなことがない。
【００２２】
本発明の請求項７乃至９に係るスクリュー圧縮機では、スラスト軸受またはラジアル軸受の温度を正確に測定することができる。従って、本発明の請求項７乃至９に係るスクリュー圧縮機によれば、運転中の温度異常を確実に検知することができるから、軸受の異常温度に起因するスクリュー圧縮機の重大事故の発生を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の形態１に係るスクリュー圧縮機、および軸受を、添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明のスクリュー圧縮機の軸受配設構成を示す主要部断面図であり、図２はラジアル軸受の斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。図４はティルティングパッドスラスト軸受をスラスト軸受側から見た図であり、図５はスラスト軸受の斜視図であり、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２４】
図に示す符号１は、本発明の軸受を備えたスクリュー圧縮機であって、この圧縮機１はケーシング２を備えている。このケーシング２内には、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータ３，４が収容されている。これら雌雄一対のスクリューロータ３，４のうち、一方のスクリューロータ３は図示しないモータにより回転され、他方のスクリューロータ４は前記一方のスクリューロータ３の回転に付随して回転されるように構成されている。
これら雌雄一対のスクリューロータ３，４それぞれのスクリューを中心とする両側のロータ軸３ａ，４ａは、前記ケーシング２の開口端にボルト締結されてなる軸受ケース５，６に形成されてなる軸受箱に嵌着された、後述する構成になるラジアル軸受７によって支持されている。また、これら雌雄一対のスクリューロータ３，４のスクリューを中心とする、図１における左側のロータ軸３ａ，４ａの前記ラジアル軸受７の外側に円板状のスラスト部材８がキーを介して嵌着されている。
【００２５】
前記ラジアル軸受７は、図２および図３に示すように構成されている。即ち、このラジアル軸受７は、鋼鉄からなる外周側の裏金７ａと、この裏金７ａに接合されたＰＥＥＫからなる内周側の樹脂層７ｂとから構成されており、複層摺動部材を円筒状に成形したものである。このラジアル軸受７の裏金７ａと樹脂層７ｂとの間には、裏金７ａと樹脂層７ｂとを接合するための図示しない中間層（層厚は薄い）が形成されている。また、このラジアル軸受７には、樹脂層７ｂ側からこの樹脂層７ｂの層厚を超える深さの孔、つまり樹脂層７ｂと中間層とを貫通する嵌合孔７ｃが穿設されている。この嵌合孔７ｃには、先端面が樹脂層７ｂの内周面の一部を構成し、前記樹脂層７ｂの融点より低融点のホワイトメタルからなる測温用金属部材７ｄが嵌着されている。さらに、前記裏金７ａの外側から前記測温用金属部材７ｄの一部を穿つ測温用孔７ｅが穿設されており、この測温用孔７ｅにシースタイプの温度検出器１３が挿通されている。この温度検出器１３の先端の温度検出部１３ａは測温用金属部材７ｄに接触しており、測温用金属部材７ｄの温度を直接検出し得るように構成されている。ここで樹脂層７ｂの厚さは２〜５ｍｍとするのが好適である。
また、測温用金属部材７ｄの径は樹脂層７ｂの厚さの１〜２．５倍とするのが好適である。温度検出器１３としては、例えば、シースタイプの熱電対素子、即ち、熱電対素子の素線をシース（カバー）で覆い、そのシース内を無機絶縁物等で圧力封入して、絶縁性、耐腐食性を高めたものが好適に用いられる。
【００２６】
さらに、前記スラスト部材８を挟む両側位置には、このスラスト部材８の面が摺接する、後述する構成になるスラスト軸受９，９′が配設されている。このスラスト部材８のラジアル軸受７側の面に摺接するスラスト軸受９，９′は、前記軸受ケース５の端面にボルト締結されてなる第１軸受抑え１０に固着されたティルティングパッドスラスト軸受１２に取付けられている。また、このスラスト部材８の反ラジアル軸受７側の面に摺接するスラスト軸受９は、前記軸受ケース５の端面に前記第１軸受抑え１０のフランジ部に重ねられてフランジ部がボルト締結されてなる第２軸受抑え１１に固着されたティルティングパッドスラスト軸受１２に取付けられている。前記ティルティングパッドスラスト軸受１２は、図４に示すように、円板状の軸受保持部材１２ａを備えている。この軸受保持部材１２ａの中心を円心とする円上の等配位置に、８個の扇型状の軸受嵌着凹所１２ｂが設けられており、これら軸受嵌着凹所１２ｂのそれぞれにスラスト軸受９，９′が一つ置きにティルト可能に嵌着されて取付けられている。そして、４個のスラスト軸受９に挿入孔が設けられており、この挿入孔にスラスト軸受９の温度を検出する温度検出器１３が挿通されている。
【００２７】
前記スラスト軸受９は、図５および図６に示すように、鋼鉄からなる裏金９ａと、この裏金９ａに接合されたＰＴＦＥからなる樹脂層９ｂとから構成されており、複層摺動部材を扇型形状に成形した構成になるものである。このスラスト軸受９の裏金９ａと樹脂層９ｂとの間には、これら裏金９ａと樹脂層９ｂとを接合するための図示しない中間層が形成されている。また、このスラスト軸受９には、樹脂層９ｂ側からこの樹脂層９ｂの層厚を超える深さの嵌合孔９ｃが穿設されている。そして、この嵌合孔９ｃには、先端面が樹脂層９ｂの平面の一部を構成し、前記樹脂層９ｂの融点よりも低融点のホワイトメタルからなる測温用金属部材９ｄが嵌着されている。さらに、前記裏金９ａの端面側から前記測温用金属部材９ｄの一部を穿つ測温用孔９ｅが穿設されており、この測温用孔９ｅにシースタイプの温度検出器１３が挿通されている。この温度検出器１３の先端の温度検出部１３ａは測温用金属部材９ｄに接触しており、測温用金属部材９ｄの温度を直接検出し得るように構成されている。ここで樹脂層９ｂの厚さは２〜５ｍｍとするのが好適である。また、測温用金属部材９ｄの径は樹脂層９ｂの厚さの１〜２．５倍とするのが好適である。温度検出器１３としては、前述のラジアル軸受の場合と同様に、例えばシースタイプの熱電対素子が好適に用いられる。
【００２８】
また、前記スラスト軸受９′は、鋼鉄からなる裏金と、ＰＴＦＥからなる樹脂層とから構成されてなる複層摺動部材を扇型形状に成形したものである。つまり、このスラスト軸受９′は、これに嵌合孔、測温用金属部材、測温用孔および温度検出器を設けると、前記スラスト軸受９と同構成になるものである。
【００２９】
なお、この形態１においては、上記のとおり、ラジアル軸受７の樹脂層７ｂとスラスト軸受９の樹脂層９ｂは、何れもＰＴＦＥから構成されているが、例えば従来例１のようにポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＥ）から構成されていても良く、またポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＡＰ）等から構成されていても良いので、ＰＴＦＥからなる構成に限定されるものではない。
【００３０】
そして、温度検出器１３で検出されたロータ軸３ａ，４ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度検出値（但し、図１においてはロータ軸３ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９の温度だけが検出されるように記載されているが、実際にはロータ軸４ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９の温度も検出されるように構成されている。）は、軸受温度監視装置１４に送信され、ここにおいて予め設定された閾値温度と比較される。次いで、ラジアル軸受７と、スラスト軸受９の検出温度のうち、何れかが閾値温度を越えたときに、警報器１５から警報が発せられるように構成されている。前記閾値温度は樹脂層７ｂ，９ｂを構成するＰＴＦＥの融点より所定の温度だけ低い温度、例えば１００℃に設定される。なお、前記測温用金属部材７ｄ，９ｄにホワイトメタルを用いたのは、上記のとおり、ホワイトメタルの融点がＰＴＦＥからなる樹脂層７ｂ，９ｂの融点よりも低く、温度の異常上昇時に樹脂層７ｂ，９ｂよりも早い時期に溶融し、ロータ軸３ａ，４ａの外周面やスラスト部材８の摺動面に傷が発生するような虞がないからである。
【００３１】
次に、本発明の形態１に係るスクリュー圧縮機１の動作について説明する。スクリュー圧縮機１の運転が開始されると、運転時間の経過につれてラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度が次第に上昇する。そして、油膜が切れない限り以降の運転においてラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度は、ある一定の温度に保持され続ける。これらラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度は、ホワイトメタルからなる測温用金属部材７ｄ，９ｄに伝達される。そして、これら測温用金属部材７ｄ，９ｄの温度が、ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度として温度検出器１３の温度検出部１３ａにより検出されると共に、それぞれの温度検出値が軸受温度監視装置１４に送信され続ける。軸受の温度を測定しながらのスクリュー圧縮機１の運転中に、何らかの原因により油膜が切れ、ラジアル軸受７の樹脂層７ａとロータ軸３ａ，３ｂが直接接触し、またはスラスト軸受９の樹脂層９ａとスラスト部材８とが直接接触すると、ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度が急上昇する。
【００３２】
前記ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度が軸受温度監視装置１４により、予め設定された閾値温度と比較され、ラジアル軸受７と、スラスト軸受９との検出温度のうち、何れかが閾値温度を越えたときに、軸受温度監視装置１４はラジアル軸受７またはスラト軸受９が異常高温になったと判定し、警報器１５に対して警報を発するように指令信号を送信する。従って、運転中のスクリュー圧縮機１のラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度異常を確実に検知することができるから、ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の異常温度に起因するスクリュー圧縮機１の重大事故の発生を未然に防止することができる。なお、ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度急上昇中において、樹脂層７ｂまたは９ｂよりも早い時期に測温用金属部材７ｄまたは９ｄが溶融するため、ロータ軸３ａ，４ａまたはスラスト部材８に傷が発生するような虞がない。
【００３３】
ところで、以上の形態１においては、上記のとおり、スクリューロータ３，４のロータ軸３ａ，４ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度を共に検出する場合を例として説明した。しかしながら、図１に示すように、スクリューロータ３のロータ軸３ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度だけを測定するようにしても良い。勿論、スクリューロータ４のロータ軸４ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度だけを測定するようにしても良い。
【００３４】
本発明の形態２に係るスクリュー圧縮機の軸受を、添付図面を参照しながら説明する。
図７はラジアル軸受の斜視図であり、図８は図７のＣ−Ｃ線断面図であり、図９はスラスト軸受の斜視図であり、図１０は図９のＤ−Ｄ線断面図である。なお、本発明の形態２においては、スクリュー圧縮機および軸受の構成は上記形態１と同等で、温度検出器の温度検出部の位置が相違するだけであるから、その相違する点についての説明に止める。
【００３５】
即ち、本発明の形態２に係るスクリュー圧縮機のラジアル軸受７は、図７および図８に示すように構成されている。このラジアル軸受７には、樹脂層７ｂ側からこの樹脂層７ｂの層厚を超える深さの嵌合孔７ｃが穿設されている。この嵌合孔７ｃには、先端面が樹脂層７ｂの内周面の一部を構成し、前記樹脂層７ｂの融点よりも低融点のホワイトメタルからなる測温用金属部材７ｄが嵌着されている。さらに、前記裏金７ａの外側から前記測温用金属部材７ｄの近傍に至る深さの測温用孔７ｅが穿設されており、この測温用孔７ｅにシースタイプの温度検出器１３が挿通されている。この温度検出器１３の先端の温度検出部１３ａは測温用孔７ｅの底部に接触しており、裏金７ａを介して測温用金属部材７ｄの温度を間接的に検出するように構成されている。
【００３６】
また、スラスト軸受９は、図９，１０に示すように、樹脂層９ｂ側からこの樹脂層９ｂの層厚を超える深さの嵌合孔９ｃが穿設されている。そして、この嵌合孔９ｃには、先端面が樹脂層９ｂの平面の一部を構成し、前記樹脂層９ｂの融点よりも低融点のホワイトメタルからなる測温用金属部材９ｄが嵌着されている。さらに、前記裏金９ａの端面側から前記測温用金属部材９ｄの端部の近傍に届く深さの測温用孔９ｅが穿設されており、この測温用孔９ｅにシースタイプの温度検出器１３が挿通されている。この温度検出器１３の先端の温度検出部１３ａは測温用孔９ｅの底部に接触しており、裏金９ａを介して測温用金属部材９ｄの温度を間接的に検出するように構成されている。
【００３７】
本発明の形態２によれば、上記のとおり、裏金７ａまたは９ａを介して測温用金属部材７ｄまたは９ｄの温度を間接的に測定するものであるから、本発明の上記形態１の場合よりも、測定感度や測定精度に関して劣っている。しかしながら、裏金７ａまたは９ａは鋼鉄製であって、熱伝導率は樹脂層に比較して遥かに優れているから、十分実用に供することができる。
【００３８】
本発明の形態３に係るスクリュー圧縮機のティルティングパッドスラスト軸受を、添付図面を参照しながら説明する、図１１は、ティルティングパッドスラスト軸受をスラスト軸受側から見た図である。但し、ティルティングパッドスラスト軸受自体の構成は上記形態１と同等で、スラスト軸受の構成が相違するだけであるから、その相違する点についての説明に止める。
【００３９】
ティルティングパッドスラスト軸受１２の軸受保持部材１２ａの中心を中心とする円上の等配位置に８個の扇型状の軸受嵌着凹所１２ｂが設けられている。そして、これら軸受嵌着凹所１２ｂに、上記形態１に係るティルティングパッドスラスト軸受に用いたスラスト軸受（樹脂軸受）９′と、後述する構成になるスラスト軸受１９とが一つ置きに、ティルト可能に嵌着されて取付けられている。前記スラスト軸受１９は、摺動部材（摺動用金属部材）がホワイトメタルからなり、このホワイトメタル層が鋼鉄からなる裏金に接合されてなる金属軸受である。また、前記スラスト軸受１９の裏金には測温用孔１９ｅが穿設されており、この測温用孔１９ｅの温度検出器１３が挿通されている。勿論、温度検出器１３の温度検出部１３ａは測温用孔１９ｅの底面に接触してなる構成になっている。
【００４０】
以下、本発明の形態３に係るティルティングパッドスラスト軸受１２の作用態様を説明する。即ち、このティルティングパッドスラスト軸受１２によれば、温度検出器１３により温度伝導率が高い金属軸受の温度を検出することによりスラスト軸受９′の温度を簡単に想定することができるから、ティルティングパッドスラスト軸受の破損を防止することができる。そして、スラスト軸受１９のホワイトメタル層はスラスト軸受９′のＰＥＥＫからなる樹脂層より低融点であるため、温度上昇によりスラスト軸受１９の強度、ひいてはスラスト軸受１９にてスラスト力を受け持つ効果が低下するが、スラスト軸受９′によりスラスト力が受け持たれるため、ティルティングパッドスラスト軸受１２が破損するような虞がない。
【００４１】
本発明の形態２，３における好適な樹脂層の厚さおよび測温用金属部材の径は、前述の形態１と同様である。また、本発明の形態２，３においても、温度検出器１３としては、前述の形態１と同様に、シースタイプの熱電対素子が好適に用いられる。以上の本発明の形態１乃至３では、測温用金属部材の端面が樹脂層の摺動面と面一になるように設定されていた。しかしながら、本発明は、このような形態に限られるものではない。例えば、測温用金属部材の端部が樹脂層中に埋没するように構成しても良い。即ち、摺動面に不要な段差を形成しないようにするため、摺動面と測温用金属部材の端部との間の段差部を、樹脂で埋めることになる。但し、測温用金属部材の端部を覆う樹脂層の厚みが厚くなると、樹脂層の熱伝導率の低さのため、測定温度に無視できない誤差が生じてしまうので、測温用金属部材の端部を覆う樹脂層の厚みはなるべく薄くする方が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上では、本発明の軸受をスクリュー圧縮機に適用した例を場合として説明した。しかしながら、この軸受を、例えば水車発電機用軸受等の機器類に対しても適用することができる。また、本発明の軸受を、後述するような、吐出ガスから分離回収された油が潤滑油として供給される型式の油冷式スクリュー圧縮機に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のスクリュー圧縮機の軸受配設構成を示す主要部断面図である。
【図２】本発明の形態１に係るラジアル軸受の斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の形態１に係るティルティングパッドスラスト軸受をスラスト軸受側から見た図である。
【図５】本発明の形態１に係るスラスト軸受の斜視図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】本発明の形態２に係るラジアル軸受の斜視図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】本発明の形態２に係るスラスト軸受の斜視図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】本発明の形態３に係るティルティングパッドスラスト軸受をスラスト軸受側から見た図である。
【図１２】従来例に係るスラスト軸受異常検出装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…スクリュー圧縮機，２…ケーシング，３…スクリューロータ，３ａ…ロータ軸，４…スクリューロータ，４ａ…ロータ軸，５，６…軸受ケース，７…ラジアル軸受，７ａ…裏金，７ｂ…樹脂層，７ｃ…嵌合孔，７ｄ…測温用金属部材，７ｅ…測温用孔，８…スラスト部材，９…スラスト軸受，９ａ…裏金，９ｂ…樹脂層，９ｃ…嵌合孔，９ｄ…測温用金属部材，９ｅ…測温用孔，９′…スラスト軸受
１０…第１軸受抑え，１１…第２軸受抑え，１２…ティルティングパッドスラスト軸受，１２ａ…軸受保持部材、１２ｂ…軸受嵌着凹所，１３…温度検出器，１３ａ…温度検出器，１４…軸受温度監視装置，１５…警報器，１９…スラスト軸受，１９ｃ…測温用孔
【図１】
2005054983.tif 000003
【図２】
2005054983.tif 000004
【図３】
2005054983.tif 000005
【図４】
2005054983.tif 000006
【図５】
2005054983.tif 000007
【図６】
2005054983.tif 000008
【図７】
2005054983.tif 000009
【図８】
2005054983.tif 000010
【図９】
2005054983.tif 000011
【図１０】
2005054983.tif 000012
【図１１】
2005054983.tif 000013
【図１２】
2005054983.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月16日(2004.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受およびスクリュー圧縮機の改善に関し、より詳しくは、温度を検出することのできる軸受、およびこの軸受を備えたスクリュー圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリュー圧縮機は、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータを収容するケーシングを備えている。これら雌雄一対のスクリューロータそれぞれの両軸端はラジアル軸受によって支持される一方、これら雌雄一対のスクリューリータそれぞれの一方の軸端部に、スクリューロータに生じるスラスト力を受け持つ一対のティルティングパッドスラスト軸受が設けられている。前記ティルティングパッドスラスト軸受は、前記雌雄一対のスクリューロータそれぞれの一方の軸端部に外嵌された円板状のスラスト部材を挟む位置に配設されており、このスラスト部材の摺動面に摺接して、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受け持つ複数のパッド（以下、スラスト軸受という。）を備えている。上記構成になるスクリュー圧縮機は、スクリューロータが高速で回転されるため、前記ラジアル軸受、スラスト軸受には滑り軸受が用いられている。これら軸受の摺動部には低摩擦であることが要求されるため、特に高周速のスラスト部材からスラスト力を受けるスラスト軸受の摺動部には低摩擦の材質が用いられている。
【０００３】
摺動部に低摩擦の材質を用いたスラスト軸受としては、例えば後述する複層摺動部材から構成されてなるものがある。この従来例１に係る複層摺動部材は、接着し難い金属製の裏金と、摺動部材である樹脂層との間に多孔質中間層を形成させてアンカー効果を発揮させることによって、金属と樹脂層とを剥離し難くすると共に、この樹脂層の耐磨耗性、および摺動特性を向上させるようにしたものである。より詳しくは、摺動層にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に、１０〜９５重量％のトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＥ）またはポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＡＰ）の溶融フッ素樹脂を添加したものが使用されている。そして、この摺動層には、耐磨耗性を向上させるための素材、摺動特性を向上させるための素材が添加されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１９４３８０号公報
【０００４】
ところで、軸受の温度は、スラスト部材または軸と軸受の摺動部で発生した熱に起因するものである。通常、スラスト部材または軸と軸受の摺動部の間に油膜が介在しており、この油膜によって熱が取り去られるため、軸受は一定の温度以上に上昇するようなことがない。しかしながら、油膜切れを起こしたり、またスラスト部材または軸と軸受とが直接接触したりすると、軸受自体の温度も急上昇して異常高温になり、これら軸受を備えた機器が損傷し、運転停止に至るというような大事故に発展することとなる。そこで、軸受自身に温度検出器を埋め込み、この温度検出器によって検出される温度が、ある一定の温度を超えたときを以って軸受が異常であると判断するようにしたものがある。以下、この従来例２に係る「スラスト軸受異常検出装置および方法」を、スラスト軸受異常検出装置の構成図の図８を参照しながら説明する。
【０００５】
即ち、回転軸５１のスラストカラーの下面に回転板５２が設けられており、回転軸５１の回りに放射状に配設された扇型形状をした複数の軸受セグメント５４がセグメント支持台５５により支持されている。これら回転板５２および軸受セグメント５４は潤滑油が満たされた油槽６１内に収納されている。そして、回転板５２と軸受セグメント５４間に油膜５３が形成され、回転板５２は油膜５３を介して軸受セグメント５４により摺動可能に支持されている。複数の軸受セグメント５４の回転板５２と摺接する面は、合成樹脂系のライニング材が使用されている。複数の軸受セグメント５４の全てに、各軸受セグメント５４の温度を検出する温度測定素子６２が取付けられている。これら温度測定素子６２で測定された軸受セグメント５４の温度Ｔａ〜Ｔｚが温度変換器６３を介して軸受温度監視装置６４に入力され、温度Ｔａ〜Ｔｚの何れかが所定値を超えると軸受が異常であると判定するものである（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献２】特開２００２−１６８２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２に記載の従来例２に係る「スラスト軸受異常検出装置および方法」によれば、温度測定によりスラスト軸受の異常を検知することができるので、極めて有用であると考えられる。しかしながら、このような構成を摺動部が樹脂層である従来例１に係る軸受に適用しても、樹脂は金属に比較して熱伝導率が遥かに低いため、油膜切れを起こしたり、スラスト部材または軸と軸受とが直接接触したりして温度が上昇しても、温度検出器まで温度が伝わらず、軸受の異常を検知することができない場合がある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、スラスト部材または軸との摺動部に樹脂層を備えた複層摺動部材からなる軸受を用いるにも係らず、軸受の温度を正確に検出することを可能ならしめる軸受、およびこの軸受を備えたスクリュー圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る軸受が採用した手段は、摺動部材が樹脂層からなり、この樹脂層が裏金に接合されてなる複層摺動部材から構成され、前記樹脂層を介して力を受ける軸受において、前記樹脂層側からこの樹脂層の層厚を超える深さの嵌合孔を設け、この嵌合孔に測温用金属部材を嵌着すると共に、この測温用金属部材内に、この測温用金属部材の温度を検出する温度検出器の温度検出部を位置させたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項２に係る軸受が採用した手段は、摺動部材が樹脂層からなり、この樹脂層が裏金に接合されてなる複層摺動部材から構成され、前記樹脂層を介して力を受ける軸受において、前記樹脂層側からこの樹脂層の層厚を超える深さの嵌合孔を設け、この嵌合孔に測温用金属部材を嵌着すると共に、この測温用金属部材の近傍に、この測温用金属部材から前記裏金に伝達される温度を検出する温度検出器の温度検出部を位置させたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項３に係る軸受が採用した手段は、請求項１または２のうちの何れか一つの項に記載の軸受において、前記測温用金属部材の端面を、前記樹脂層の摺動面と面一にしたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項４に係る軸受が採用した手段は、請求項３に記載の軸受において、前記測温用金属部材は、前記樹脂層の融点よりも低融点の金属から構成されてなることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項５に係る軸受が採用した手段は、裏金とこの裏金に接合された樹脂層の摺動部材とからなる樹脂軸受と、裏金とこの裏金に接合された摺動用金属部材とからなる金属軸受と、この金属軸受の前記裏金に穿設された孔に嵌挿され、前記金属軸受の前記摺動用金属部材の温度に対応する温度を測定するための温度検出器と、軸受保持部材とから構成され、前記軸受保持部材にその中心を円心とする円上に複数の軸受嵌着凹所が等配されてなり、前記軸受嵌着凹所に前記樹脂軸受と前記金属軸受とを混在させるように嵌着したことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項６に係る軸受が採用した手段は、請求項５に記載の軸受において、前記摺動用金属部材が、ホワイトメタルからなることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項７に係るスクリュー圧縮機が採用した手段は、ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸の一方に円板状のスラスト部材が嵌着されると共に、前記スラスト部材を挟む位置に、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受け持つスラスト軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記スラスト軸受は、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項８に係るスクリュー圧縮機が採用した手段は、ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸の一方に円板状のスラスト部材が嵌着されると共に、前記スラスト部材を挟む位置に、前記スクリューロータからスラスト部材に伝達されるスラスト力を受け持つティルティングパッドスラスト軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記ティルティングパッドスラスト軸受は、請求項５または６のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項９に係るスクリュー圧縮機が採用した手段は、ケーシング内に、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータが収容され、これら一対のスクリューロータそれぞれのロータ軸に摺接して、そのロータ軸から伝達されるラジアル力を受け持つラジアル軸受が配設されてなるスクリュー圧縮機において、前記ラジアル軸受は、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の軸受であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に係る軸受は、複層摺動部材から構成されてなる軸受の樹脂層側からこの樹脂層の層厚を超える深さの嵌合孔に嵌着された測温用金属部材の温度を、温度検出器の温度検出部により直接検出する構成である。従って、本発明の請求項１に係る軸受によれば、測温用金属部材は樹脂層に比較して遥かに熱伝導率が優れているので、軸受の温度を正確に検出することができる。
【００１８】
本発明の請求項２に係る軸受は、複層摺動部材から構成されてなる軸受の樹脂層側からこの樹脂層の層厚を超える深さの嵌合孔に嵌着された測温用金属部材から裏金に伝達された裏金の温度を検出、つまり温度検出器の温度検出部により測温用金属部材の温度を間接的に検出する構成である。従って、本発明の請求項２に係る軸受によれば、上記請求項１に係る軸受の場合よりも劣るものの、測温用金属部材や裏金は樹脂層に比較して遥かに熱伝導率が優れているので、軸受の温度を正確に検出することができる。
【００１９】
本発明の請求項３に係る軸受では、測温用金属部材の端面が樹脂層の摺動面と面一になっている。従って、本発明の請求項３に係る軸受によれば、軸受の温度が直接測温用金属部材に伝わるので、軸受の温度をより正確に検出することができる。
【００２０】
本発明の請求項４に係る軸受では、測温用金属部材は樹脂層の融点よりも低融点の金属から構成されている。従って、本発明の請求項４に係る軸受によれば、温度の異常上昇時に樹脂層よりも早い時期に測温用金属部材が溶融するため、樹脂層に相対する面、つまりスラスト部材や軸に傷が発生するような虞がない。
【００２１】
本発明の請求項５に係る軸受では、裏金とこの裏金に接合された樹脂層の摺動部材とからなる樹脂軸受と、裏金とこの裏金に接合された摺動用金属部材とからなる金属軸受と、この金属軸受の前記裏金に穿設された孔に嵌挿され、前記金属軸受の前記摺動用金属部材の温度に対応する温度を測定するための温度検出器と、軸受保持部材とから構成され、前記軸受保持部材にその中心を円心とする円上に複数の軸受嵌着凹所が等配されてなり、前記軸受嵌着凹所に前記樹脂軸受と前記金属軸受とが混在するように嵌着されている。また、本発明の請求項６に係る軸受では、前記摺動用金属部材が、ホワイトメタルからなるものである。従って、温度検出器により温度伝導率が高い金属軸受の温度を検出することにより樹脂軸受の温度を簡単に想定することができるから、軸受の破損を防止することができる。そして、金属軸受の摺動用金属部材、例えばホワイトメタルは、樹脂軸受の樹脂層、例えばポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）よりも低融点であるため、温度上昇により金属軸受の強度が低下しても、樹脂軸受によりスラスト力が受け持たれるため、軸受が破損するようなことがない。
【００２２】
本発明の請求項７乃至９に係るスクリュー圧縮機では、スラスト軸受またはラジアル軸受の温度を正確に測定することができる。従って、本発明の請求項７乃至９に係るスクリュー圧縮機によれば、運転中の温度異常を確実に検知することができるから、軸受の異常温度に起因するスクリュー圧縮機の重大事故の発生を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の形態１に係るスクリュー圧縮機、および軸受を、添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明のスクリュー圧縮機の軸受配設構成を示す主要部断面図であり、図２はラジアル軸受の斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。図４はティルティングパッドスラスト軸受をスラスト軸受側から見た図であり、図５はスラスト軸受の斜視図であり、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２４】
図に示す符号１は、本発明の軸受を備えたスクリュー圧縮機であって、この圧縮機１はケーシング２を備えている。このケーシング２内には、互いに噛合する雌雄一対のスクリューロータ３，４が収容されている。これら雌雄一対のスクリューロータ３，４のうち、一方のスクリューロータ３は図示しないモータにより回転され、他方のスクリューロータ４は前記一方のスクリューロータ３の回転に付随して回転されるように構成されている。
これら雌雄一対のスクリューロータ３，４それぞれのスクリューを中心とする両側のロータ軸３ａ，４ａは、前記ケーシング２の開口端にボルト締結されてなる軸受ケース５，６に形成されてなる軸受箱に嵌着された、後述する構成になるラジアル軸受７によって支持されている。また、これら雌雄一対のスクリューロータ３，４のスクリューを中心とする、図１における左側のロータ軸３ａ，４ａの前記ラジアル軸受７の外側に円板状のスラスト部材８がキーを介して嵌着されている。
【００２５】
前記ラジアル軸受７は、図２および図３に示すように構成されている。即ち、このラジアル軸受７は、鋼鉄からなる外周側の裏金７ａと、この裏金７ａに接合されたＰＥＥＫからなる内周側の樹脂層７ｂとから構成されており、複層摺動部材を円筒状に成形したものである。このラジアル軸受７の裏金７ａと樹脂層７ｂとの間には、裏金７ａと樹脂層７ｂとを接合するための図示しない中間層（層厚は薄い）が形成されている。また、このラジアル軸受７には、樹脂層７ｂ側からこの樹脂層７ｂの層厚を超える深さの孔、つまり樹脂層７ｂと中間層とを貫通する嵌合孔７ｃが穿設されている。この嵌合孔７ｃには、先端面が樹脂層７ｂの内周面の一部を構成し、前記樹脂層７ｂの融点より低融点のホワイトメタルからなる測温用金属部材７ｄが嵌着されている。さらに、前記裏金７ａの外側から前記測温用金属部材７ｄの一部を穿つ測温用孔７ｅが穿設されており、この測温用孔７ｅにシースタイプの温度検出器１３が挿通されている。この温度検出器１３の先端の温度検出部１３ａは測温用金属部材７ｄに接触しており、測温用金属部材７ｄの温度を直接検出し得るように構成されている。ここで樹脂層７ｂの厚さは２〜５ｍｍとするのが好適である。
また、測温用金属部材７ｄの径は樹脂層７ｂの厚さの１〜２．５倍とするのが好適である。温度検出器１３としては、例えば、シースタイプの熱電対素子、即ち、熱電対素子の素線をシース（カバー）で覆い、そのシース内を無機絶縁物等で圧力封入して、絶縁性、耐腐食性を高めたものが好適に用いられる。
【００２６】
さらに、前記スラスト部材８を挟む両側位置には、このスラスト部材８の面が摺接する、後述する構成になるスラスト軸受９，９′が配設されている。このスラスト部材８のラジアル軸受７側の面に摺接するスラスト軸受９，９′は、前記軸受ケース５の端面にボルト締結されてなる第１軸受抑え１０に固着されたティルティングパッドスラスト軸受１２に取付けられている。また、このスラスト部材８の反ラジアル軸受７側の面に摺接するスラスト軸受９は、前記軸受ケース５の端面に前記第１軸受抑え１０のフランジ部に重ねられてフランジ部がボルト締結されてなる第２軸受抑え１１に固着されたティルティングパッドスラスト軸受１２に取付けられている。前記ティルティングパッドスラスト軸受１２は、図４に示すように、円板状の軸受保持部材１２ａを備えている。この軸受保持部材１２ａの中心を円心とする円上の等配位置に、８個の扇型状の軸受嵌着凹所１２ｂが設けられており、これら軸受嵌着凹所１２ｂのそれぞれにスラスト軸受９，９′が一つ置きにティルト可能に嵌着されて取付けられている。そして、４個のスラスト軸受９に挿入孔が設けられており、この挿入孔にスラスト軸受９の温度を検出する温度検出器１３が挿通されている。
【００２７】
前記スラスト軸受９は、図５および図６に示すように、鋼鉄からなる裏金９ａと、この裏金９ａに接合されたＰＴＦＥからなる樹脂層９ｂとから構成されており、複層摺動部材を扇型形状に成形した構成になるものである。このスラスト軸受９の裏金９ａと樹脂層９ｂとの間には、これら裏金９ａと樹脂層９ｂとを接合するための図示しない中間層が形成されている。また、このスラスト軸受９には、樹脂層９ｂ側からこの樹脂層９ｂの層厚を超える深さの嵌合孔９ｃが穿設されている。そして、この嵌合孔９ｃには、先端面が樹脂層９ｂの平面の一部を構成し、前記樹脂層９ｂの融点よりも低融点のホワイトメタルからなる測温用金属部材９ｄが嵌着されている。さらに、前記裏金９ａの端面側から前記測温用金属部材９ｄの一部を穿つ測温用孔９ｅが穿設されており、この測温用孔９ｅにシースタイプの温度検出器１３が挿通されている。この温度検出器１３の先端の温度検出部１３ａは測温用金属部材９ｄに接触しており、測温用金属部材９ｄの温度を直接検出し得るように構成されている。ここで樹脂層９ｂの厚さは２〜５ｍｍとするのが好適である。また、測温用金属部材９ｄの径は樹脂層９ｂの厚さの１〜２．５倍とするのが好適である。温度検出器１３としては、前述のラジアル軸受の場合と同様に、例えばシースタイプの熱電対素子が好適に用いられる。
【００２８】
また、前記スラスト軸受９′は、鋼鉄からなる裏金と、ＰＴＦＥからなる樹脂層とから構成されてなる複層摺動部材を扇型形状に成形したものである。つまり、このスラスト軸受９′は、これに嵌合孔、測温用金属部材、測温用孔および温度検出器を設けると、前記スラスト軸受９と同構成になるものである。
【００２９】
なお、この形態１においては、上記のとおり、ラジアル軸受７の樹脂層７ｂとスラスト軸受９の樹脂層９ｂは、何れもＰＴＦＥから構成されているが、例えば従来例１のようにポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体（ＰＦＥ）から構成されていても良く、またポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＡＰ）等から構成されていても良いので、ＰＴＦＥからなる構成に限定されるものではない。
【００３０】
そして、温度検出器１３で検出されたロータ軸３ａ，４ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度検出値（但し、図１においてはロータ軸３ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９の温度だけが検出されるように記載されているが、実際にはロータ軸４ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９の温度も検出されるように構成されている。）は、軸受温度監視装置１４に送信され、ここにおいて予め設定された閾値温度と比較される。次いで、ラジアル軸受７と、スラスト軸受９の検出温度のうち、何れかが閾値温度を越えたときに、警報器１５から警報が発せられるように構成されている。前記閾値温度は樹脂層７ｂ，９ｂを構成するＰＴＦＥの融点より所定の温度だけ低い温度、例えば１００℃に設定される。なお、前記測温用金属部材７ｄ，９ｄにホワイトメタルを用いたのは、上記のとおり、ホワイトメタルの融点がＰＴＦＥからなる樹脂層７ｂ，９ｂの融点よりも低く、温度の異常上昇時に樹脂層７ｂ，９ｂよりも早い時期に溶融し、ロータ軸３ａ，４ａの外周面やスラスト部材８の摺動面に傷が発生するような虞がないからである。
【００３１】
次に、本発明の形態１に係るスクリュー圧縮機１の動作について説明する。スクリュー圧縮機１の運転が開始されると、運転時間の経過につれてラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度が次第に上昇する。そして、油膜が切れない限り以降の運転においてラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度は、ある一定の温度に保持され続ける。これらラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度は、ホワイトメタルからなる測温用金属部材７ｄ，９ｄに伝達される。そして、これら測温用金属部材７ｄ，９ｄの温度が、ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度として温度検出器１３の温度検出部１３ａにより検出されると共に、それぞれの温度検出値が軸受温度監視装置１４に送信され続ける。軸受の温度を測定しながらのスクリュー圧縮機１の運転中に、何らかの原因により油膜が切れ、ラジアル軸受７の樹脂層７ａとロータ軸３ａ，３ｂが直接接触し、またはスラスト軸受９の樹脂層９ａとスラスト部材８とが直接接触すると、ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度が急上昇する。
【００３２】
前記ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度が軸受温度監視装置１４により、予め設定された閾値温度と比較され、ラジアル軸受７と、スラスト軸受９との検出温度のうち、何れかが閾値温度を越えたときに、軸受温度監視装置１４はラジアル軸受７またはスラト軸受９が異常高温になったと判定し、警報器１５に対して警報を発するように指令信号を送信する。従って、運転中のスクリュー圧縮機１のラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度異常を確実に検知することができるから、ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の異常温度に起因するスクリュー圧縮機１の重大事故の発生を未然に防止することができる。なお、ラジアル軸受７またはスラスト軸受９の温度急上昇中において、樹脂層７ｂまたは９ｂよりも早い時期に測温用金属部材７ｄまたは９ｄが溶融するため、ロータ軸３ａ，４ａまたはスラスト部材８に傷が発生するような虞がない。
【００３３】
ところで、以上の形態１においては、上記のとおり、スクリューロータ３，４のロータ軸３ａ，４ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度を共に検出する場合を例として説明した。しかしながら、図１に示すように、スクリューロータ３のロータ軸３ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度だけを測定するようにしても良い。勿論、スクリューロータ４のロータ軸４ａのラジアル軸受７と、スラスト軸受９との温度だけを測定するようにしても良い。
【００３４】
本発明の形態２に係るスクリュー圧縮機の軸受を説明する。なお、本発明の形態２においては、スクリュー圧縮機および軸受の構成は上記形態１と同等で、温度検出器の温度検出部の位置が相違するだけであるから、その相違する点についての説明に止める。
【００３５】
即ち、本発明の形態２に係るスクリュー圧縮機のラジアル軸受７には、樹脂層７ｂ側からこの樹脂層７ｂの層厚を超える深さの嵌合孔７ｃが穿設されている。この嵌合孔７ｃには、先端面が樹脂層７ｂの内周面の一部を構成し、前記樹脂層７ｂの融点よりも低融点のホワイトメタルからなる測温用金属部材７ｄが嵌着されている。さらに、前記裏金７ａの外側から前記測温用金属部材７ｄの近傍に至る深さの測温用孔７ｅが穿設されており、この測温用孔７ｅにシースタイプの温度検出器１３が挿通されている。この温度検出器１３の先端の温度検出部１３ａは測温用孔７ｅの底部に接触しており、裏金７ａを介して測温用金属部材７ｄの温度を間接的に検出するように構成されている。
【００３６】
また、本発明の形態２に係るスラスト軸受９には樹脂層９ｂ側からこの樹脂層９ｂの層厚を超える深さの嵌合孔９ｃが穿設されている。そして、この嵌合孔９ｃには、先端面が樹脂層９ｂの平面の一部を構成し、前記樹脂層９ｂの融点よりも低融点のホワイトメタルからなる測温用金属部材９ｄが嵌着されている。さらに、前記裏金９ａの端面側から前記測温用金属部材９ｄの端部の近傍に届く深さの測温用孔９ｅが穿設されており、この測温用孔９ｅにシースタイプの温度検出器１３が挿通されている。この温度検出器１３の先端の温度検出部１３ａは測温用孔９ｅの底部に接触しており、裏金９ａを介して測温用金属部材９ｄの温度を間接的に検出するように構成されている。
【００３７】
本発明の形態２によれば、上記のとおり、裏金７ａまたは９ａを介して測温用金属部材７ｄまたは９ｄの温度を間接的に測定するものであるから、本発明の上記形態１の場合よりも、測定感度や測定精度に関して劣っている。しかしながら、裏金７ａまたは９ａは鋼鉄製であって、熱伝導率は樹脂層に比較して遥かに優れているから、十分実用に供することができる。
【００３８】
本発明の形態３に係るスクリュー圧縮機のティルティングパッドスラスト軸受を、添付図面を参照しながら説明する、図７は、ティルティングパッドスラスト軸受をスラスト軸受側から見た図である。但し、ティルティングパッドスラスト軸受自体の構成は上記形態１と同等で、スラスト軸受の構成が相違するだけであるから、その相違する点についての説明に止める。
【００３９】
ティルティングパッドスラスト軸受１２の軸受保持部材１２ａの中心を中心とする円上の等配位置に８個の扇型状の軸受嵌着凹所１２ｂが設けられている。そして、これら軸受嵌着凹所１２ｂに、上記形態１に係るティルティングパッドスラスト軸受に用いたスラスト軸受（樹脂軸受）９′と、後述する構成になるスラスト軸受１９とが一つ置きに、ティルト可能に嵌着されて取付けられている。前記スラスト軸受１９は、摺動部材（摺動用金属部材）がホワイトメタルからなり、このホワイトメタル層が鋼鉄からなる裏金に接合されてなる金属軸受である。また、前記スラスト軸受１９の裏金には測温用孔１９ｅが穿設されており、この測温用孔１９ｅの温度検出器１３が挿通されている。勿論、温度検出器１３の温度検出部１３ａは測温用孔１９ｅの底面に接触してなる構成になっている。
【００４０】
以下、本発明の形態３に係るティルティングパッドスラスト軸受１２の作用態様を説明する。即ち、このティルティングパッドスラスト軸受１２によれば、温度検出器１３により温度伝導率が高い金属軸受の温度を検出することによりスラスト軸受９′の温度を簡単に想定することができるから、ティルティングパッドスラスト軸受の破損を防止することができる。そして、スラスト軸受１９のホワイトメタル層はスラスト軸受９′のＰＥＥＫからなる樹脂層より低融点であるため、温度上昇によりスラスト軸受１９の強度、ひいてはスラスト軸受１９にてスラスト力を受け持つ効果が低下するが、スラスト軸受９′によりスラスト力が受け持たれるため、ティルティングパッドスラスト軸受１２が破損するような虞がない。
【００４１】
本発明の形態２，３における好適な樹脂層の厚さおよび測温用金属部材の径は、前述の形態１と同様である。また、本発明の形態２，３においても、温度検出器１３としては、前述の形態１と同様に、シースタイプの熱電対素子が好適に用いられる。以上の本発明の形態１乃至３では、測温用金属部材の端面が樹脂層の摺動面と面一になるように設定されていた。しかしながら、本発明は、このような形態に限られるものではない。例えば、測温用金属部材の端部が樹脂層中に埋没するように構成しても良い。即ち、摺動面に不要な段差を形成しないようにするため、摺動面と測温用金属部材の端部との間の段差部を、樹脂で埋めることになる。但し、測温用金属部材の端部を覆う樹脂層の厚みが厚くなると、樹脂層の熱伝導率の低さのため、測定温度に無視できない誤差が生じてしまうので、測温用金属部材の端部を覆う樹脂層の厚みはなるべく薄くする方が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上では、本発明の軸受をスクリュー圧縮機に適用した例を場合として説明した。しかしながら、この軸受を、例えば水車発電機用軸受等の機器類に対しても適用することができる。また、本発明の軸受を、後述するような、吐出ガスから分離回収された油が潤滑油として供給される型式の油冷式スクリュー圧縮機に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のスクリュー圧縮機の軸受配設構成を示す主要部断面図である。
【図２】本発明の形態１に係るラジアル軸受の斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の形態１に係るティルティングパッドスラスト軸受をスラスト軸受側から見た図である。
【図５】本発明の形態１に係るスラスト軸受の斜視図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】本発明の形態３に係るティルティングパッドスラスト軸受をスラスト軸受側から見た図である。
【図８】従来例に係るスラスト軸受異常検出装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…スクリュー圧縮機，２…ケーシング，３…スクリューロータ，３ａ…ロータ軸，４…スクリューロータ，４ａ…ロータ軸，５，６…軸受ケース，７…ラジアル軸受，７ａ…裏金，７ｂ…樹脂層，７ｃ…嵌合孔，７ｄ…測温用金属部材，７ｅ…測温用孔，８…スラスト部材，９…スラスト軸受，９ａ…裏金，９ｂ…樹脂層，９ｃ…嵌合孔，９ｄ…測温用金属部材，９ｅ…測温用孔，９′…スラスト軸受
１０…第１軸受抑え，１１…第２軸受抑え，１２…ティルティングパッドスラスト軸受，１２ａ…軸受保持部材、１２ｂ…軸受嵌着凹所，１３…温度検出器，１３ａ…温度検出部，１４…軸受温度監視装置，１５…警報器，１９…スラスト軸受，１９ｅ…測温用孔
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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