(57)【要約】【課題】空気の侵入、及び外部への作動ガスの漏出を防止し、作動ガスに毒性があっても、外部に害をもたらさない信頼性の高い２段形スクリュ圧縮機を提供する。【解決手段】低圧側の第１段圧縮機本体１１と、高圧側の第２段圧縮機本体１３と、第１段圧縮機本体の吐出口２３と第２段圧縮機本体の吸込口３１とを結ぶガス通路を形成する箱体１２と、モータ１４と、モータにより駆動される駆動軸３７と、第１段圧縮機本体及び第２段圧縮機本体のそれぞれから箱体内に延びるロータ軸２４，３３と、箱体内に在って駆動軸の動力を各ロータ軸に伝達する動力伝達機構２５，３４，３７と、駆動軸と駆動軸が貫通する箱体のケーシングとの間に配設されたメカニカルシール３６とを備える。【選択図】  図１
2007040294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２段形スクリュ圧縮機であって、
低圧側の第１段圧縮機本体と、
高圧側の第２段圧縮機本体と、
上記第１段圧縮機本体の吐出口と上記第２段圧縮機本体の吸込口とを結ぶガス通路を形成する箱体と、
モータと、
上記モータにより駆動される駆動軸と、
上記第１段圧縮機本体及び上記第２段圧縮機本体のそれぞれから上記箱体内に延びるロータ軸と、
上記箱体内に在って上記駆動軸の動力を上記各ロータ軸に伝達する動力伝達機構と、
上記駆動軸と上記駆動軸が貫通する上記箱体のケーシングとの間に配設されたメカニカルシールと、
を備えたことを特徴とする２段形スクリュ圧縮機。
【請求項２】
上記動力伝達機構は、
上記ロータ軸に取り付けられたピニオンギヤと、
上記各ピニオンギヤと噛み合い、上記駆動軸に取り付けられたプルギヤとからなることを特徴とする請求項１に記載の２段形スクリュ圧縮機。
【請求項３】
上記第１段圧縮機本体、上記第２段圧縮機本体、及び上記箱体が一体に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の２段形スクリュ圧縮機。
【請求項４】
上記モータがインバータにより回転数制御されるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の２段形スクリュ圧縮機。
【請求項５】
上記第１段圧縮機本体及び上記第２段圧縮機本体が、上記箱体の同じ側に配設され、
上記モータが、上記箱体の上記第１段圧縮機本体及び上記第２段圧縮機本体と反対側に配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の２段形スクリュ圧縮機。
【請求項６】
上記第１段圧縮機本体及び上記第２段圧縮機本体が、上記箱体の同じ側に配設され、
上記モータが、上記箱体の上記第１段圧縮機本体及び上記第２段圧縮機本体と同じ側に配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の２段形スクリュ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＮＨ３のような毒性物質を冷媒とする冷凍装置に適用される２段形スクリュ圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＮＨ３のような毒性物質を冷媒とする冷凍装置に適用される２段形スクリュ圧縮機は公知である（例えば、特許文献１、図２参照。）。
【特許文献１】実開平７−３８６８３号公報
【０００３】
特許文献１には、モータと第１段圧縮機本体、第２段圧縮機本体とが同軸上に配置され、かつそれぞれのケーシングが一体的に結合され、ＮＨ３を冷媒とする冷凍装置に使用される２段形スクリュ圧縮機が開示されている。上記モータは、第１段圧縮機本体の吸込み側に位置しており、この第１段圧縮機本体における一方のスクリュロータのロータ軸、カップリングを介して上記モータの出力軸に結合されている。
【０００４】
第１段圧縮機本体の上記ロータ軸の周囲、及び上記出力軸の周囲には、回転部と固定部との間の摺動面に冷却、潤滑用の潤滑油が噴射されるメカニカルシールが配設され、上記カップリングの収容空間と第１段圧縮機本体、及び上記モータ、それぞれの内部空間との間におけるガス漏れを封じるように形成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記冷凍装置は、周知のように、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を含む冷媒の循環流路を備えている。そして、この蒸発器における冷媒の蒸発温度が−４５℃〜−７５℃の低温になった場合、蒸発器に直接通じる第１段圧縮機本体の吸込圧力は大気圧以下となる。一方、カップリングの収容空間及び上記モータ内の空間は大気圧の状態となっており、空気が上記収容空間から上記メカニカルシールの摺動面を経て第１段圧縮機本体内、特にこの吸込み側に侵入する可能性がある。
【０００６】
この摺動面には、上述したように潤滑油が噴射されており、この潤滑油が上記収容空間からの空気に接触すると潤滑油の炭化物が発生し、これが上記摺動面に蓄積されてゆく結果、上記摺動面におけるシール機能が低下してゆくという問題がある。
【０００７】
また、圧縮機を停止させると、第１段圧縮機本体の吸込口が大気圧より高い圧力状態となり、上述したようにシール機能が低下していると、上記摺動面の箇所から毒性のあるＮＨ３が上記カップリングの収容空間及び上記モータの空間を経て、機外に漏出してしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、このようにＮＨ３がモータ内に漏出すると、モータ内のコイル巻線が腐食するという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、斯かる従来の問題を解決する事を課題としてなされたもので、空気の侵入、及び外部への作動ガスの漏出を防止し、たとえ作動ガスに毒性があっても、外部に害をもたらさない信頼性の高い２段形スクリュ圧縮機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、
２段形スクリュ圧縮機であって、
低圧側の第１段圧縮機本体と、
高圧側の第２段圧縮機本体と、
上記第１段圧縮機本体の吐出口と上記第２段圧縮機本体の吸込口とを結ぶガス通路を形成する箱体と、
モータと、
上記モータにより駆動される駆動軸と、
上記第１段圧縮機本体及び上記第２段圧縮機本体のそれぞれから上記箱体内に延びるロータ軸と、
上記箱体内に在って上記駆動軸の動力を上記各ロータ軸に伝達する動力伝達機構と、
上記駆動軸と上記駆動軸が貫通する上記箱体のケーシングとの間に配設されたメカニカルシールと、
を備えた構成とした。
【００１１】
上記構成に加え、上記動力伝達機構は、上記ロータ軸に取り付けられたピニオンギヤと、上記各ピニオンギヤと噛み合い、上記駆動軸に取り付けられたプルギヤとからなることが好ましい。また、上記第１段圧縮機本体、上記第２段圧縮機本体、及び上記箱体が一体に構成されていることが好ましい。さらに、上記モータがインバータにより回転数制御されるものであることが好ましい。
【００１２】
上記第１段圧縮機本体及び上記第２段圧縮機本体が、上記箱体の同じ側に配設され、
上記モータが、上記箱体の上記第１段圧縮機本体及び上記第２段圧縮機本体と反対側に配設され、あるいは上記箱体の上記第１段圧縮機本体及び上記第２段圧縮機本体と同じ側に配設されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る２段形スクリュ圧縮機によれば、空気の侵入、及び外部への作動ガスの漏出を防止し、たとえ作動ガスに毒性があっても、外部に害をもたらすことはなく、信頼性を向上させることが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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、本発明の第１実施形態に係る２段形スクリュ圧縮機１を示し、この２段形スクリュ圧縮機１は、低圧側の第１段圧縮機本体１１と、この第１段圧縮機本体１１とは、歯車箱１２を介して一体的に、かつ歯車箱１２の同じ側に配設された高圧側の第２段圧縮機本体１３と、上記歯車箱１２の上記側とは反対側に配設されたモータ１４とを備えている。なお、ここでいう「歯車箱１２の同じ側」、「歯車箱１２の上記側」とは、歯車箱１２を基準として、それより図面上左側を意味する。また、「反対側」とは、歯車箱１２を基準として、それより図面上右側を意味する。また、第１段圧縮機本体１１、第２段圧縮機本体１３及び歯車箱１２のそれぞれのケーシングは１５，１６及び１７は一体的に形成されている。
【００１５】
第１段圧縮機本体１１は、回転可能に設けられた互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータ２１を有し、歯車箱１２から離れた側に吸込口２２を有する一方、これとは反対側に歯車箱１２内に開口した吐出口２３を有している。またスクリュロータ２１の一方のロータ軸２４は歯車箱１２内に延び、ロータ軸２４の軸端部には、ピニオンギヤ２５が取付けられている。さらに、第１段圧縮機本体１１の吸込み側は、モータ１４とは離れた非駆動側にあり、軸受を介して延びた吸込み側のロータ軸２８の端部は完全に外部とは遮断されている。
【００１６】
第２段圧縮機本体１３は、回転可能に設けられた互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータ２９を有し、歯車箱１２に開口した吸込口３１を有する一方、これとは反対側の歯車箱１２から離れた側に吐出口３２を有している。また、スクリュロータ２９の一方のロータ軸３３は歯車箱１２内に延び、ロータ軸３３の軸端部には、ピニオンギヤ３４が取付けられている。なお、第１段圧縮機本体１１と同様、第２段圧縮機本体１３の吸込み側のロータ軸の軸端部も外部とは完全に遮断されている。
【００１７】
モータ１４の出力軸３５には、歯車箱１２のメカニカルシール３６を介してケーシング１７を貫通する駆動軸３７がカップリング３８により結合されている。また、歯車箱１２内に延びた駆動軸３７の軸端部には、ピニオンギヤ２５、３４と噛み合うブルギヤ３９が取付けられている。なお、メカニカルシール３６を図示している部位には、メカニカルシール３６のほか、駆動軸３７を回転自在に支持する軸受を設けるのが望ましい。
【００１８】
上記構成からなる２段形スクリュ圧縮機１において、歯車箱１２内の空間は中間流路を形成しており、第１段圧縮機本体１１の吸込口２２における吸込圧力と第２段圧縮機本体１３の吐出口３２における吐出圧力との間の中間圧力の状態にあり、一般的には、上記吸込圧力が大気圧力以下になっても中間圧力は大気圧力以上となっている。
【００１９】
そして、この２段形スクリュ圧縮機１では、第１段圧縮機本体１１の吸込圧力が大気圧力以下になっても、この吸込み側のロータ軸２８の軸端部は完全に外部とは遮断されている故、この軸端部から空気が侵入することはない。また、外部とはメカニカルシール３６を介して隔てられた歯車箱１２内の空間、即ち中間流路は大気圧力以上の状態にあるため、外部から空気が侵入することはなく、ここでもメカニカルシール２７に上述した炭化物が生じることによるシール機能の低下も防止され、たとえ作動ガスに毒性があっても、外部に害をもたらさず、当然歯車箱１２から分離されたモータ１４内のコイル巻線の腐食の発生も防止され、２段形スクリュ圧縮機１の信頼性が高められている。
【００２０】
また、省エネルギの観点から、モータ１４をインバータにより回転数制御することにより２段形スクリュ圧縮機１を容量調整可能としてもよい。例えば、上述の２段形スクリュ圧縮機１の低圧側の第１段圧縮機本体１１にスライド弁を設け、容量調整可能に構成した場合、特にそのスライド弁をいわゆるアンロードの状態に保持した際に、第１段圧縮機本体１１からの吐出量より第２段圧縮機本体１３への吸い込み量のほうが大きくなり、中間圧力が大気圧以下となり、従来技術と同様の問題が生じるおそれがある。
しかしながら、インバータを用いて容量調整可能とした場合、回転数を低下させて、アンロードの状態に保持しても、中間圧力は常に大気圧以上となり従来技術のような問題が生じるおそれがない。また、インバータを用いて容量調整可能とした場合、従来のように容量調整をスライド弁により行うようにしたスクリュ圧縮機に比し、構造が簡単になり、スライド弁により行うようにしたスクリュ圧縮機とは異なり、信頼性が高いものとなる。
【００２１】
図２は、本発明の第２実施形態に係る２段形スクリュ圧縮機１０を示し、この２段形スクリュ圧縮機１０は、低圧側の第１段圧縮機本体１１と、この第１段圧縮機本体１１とは、歯車箱１２を介して一体的に、かつ歯車箱１２の同じ側に配設された高圧側の第２段圧縮機本体１３と、上記各圧縮機側とは同じ側に配設されたモータ１４とを備えている。すなわち、図１の第１実施形態とは、モータ１４及び駆動軸３７（カップリング３８、メカニカルシール３６を含む）の位置のみが異なり、残りの構成は同じであるので、第１実施形態と同様の作用効果を奏するので、その説明は省略する。
【００２２】
以上のように、本発明においては、本発明の特徴である、第１段圧縮機本体１１の吐出口２３と第２段圧縮機１３の吸込口３１とを結ぶガス通路を形成する箱体（歯車箱）１２があること、モータ１４の駆動軸３７がメカニカルシール３６を配設されたうえでその箱体１２を貫いていること、及び駆動軸３７の動力を両圧縮機へ伝達する機構がその箱体の中に設けられていることを満たす限り、第１段圧縮機本体１１、第２段圧縮機本体１３及びモータ１４の位置関係は、任意に構成することができる。
【００２３】
また、駆動軸３７の動力を両圧縮機へ伝達する機構についても、本発明の上記特徴的構成を満足している限り、上記実施形態の機構に限定されない。例えば、駆動軸３７が片方の圧縮機のロータ軸と直結され且つ他方の圧縮機のロータ軸への動力伝達が歯車機構により行われる構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る２段形スクリュ圧縮機の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る２段形スクリュ圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１，１０  ２段形スクリュ圧縮機
１１  第１段圧縮機本体
１２  歯車箱（箱体）
１３  第２段圧縮機本体
１４  モータ
１５,１６,１７  ケーシング
２１  スクリュロータ
２２  吸込口
２３  吐出口
２４  ロータ軸
２５  ピニオンギヤ
２８  ロータ軸
２９  スクリュロータ
３１  吸込口
３２  吐出口
３３  ロータ軸
３４  ピニオンギヤ
３５  出力軸
３６  メカニカルシール
３７  駆動軸
３８  カップリング
３９  ブルギヤ
【図１】
2007040294.tif 000003
【図２】
2007040294.tif 000004