(57)【要約】【課題】スクリュー圧縮機に使用する、シリコーン油を主成分とする潤滑油に関して、十分な耐摩耗性を有し、しかも低コストで得られる潤滑油を実現する。【解決手段】潤滑油は、１対のロータ２ａ、２ｂを互いに噛合させて成る油冷式スクリュー圧縮機内に保持されて、これら両ロータ２ａ、２ｂ同士の噛合部及び上記各軸受の潤滑及び冷却を行う。この様な潤滑油は、シリコーン油を主成分とし、粘度が互いに異なる３種類以上の鉱油を混合して成る。具体的には、４０℃での動粘度がＩＳＯ粘度グレードでＶＧ２２０相当である鉱油と、同じくＶＧ３２〜６８相当である鉱油と、同じくＶＧ１０相当である鉱油とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に配置されてそれぞれの両端部を軸受により回転自在に支持した、それぞれ外周面に軸方向に対し傾斜した凹凸条を形成した１対のロータを、互いに噛合させて成る油冷式スクリュー圧縮機内に保持されて、これら両ロータ同士の噛合部及び上記各軸受の潤滑及び冷却を行う、シリコーン油を主成分とした油冷式スクリュー圧縮機用潤滑油に於いて、粘度が互いに異なる３種類以上の鉱油を混合した事を特徴とする油冷式スクリュー圧縮機用潤滑油。
【請求項２】
４０℃での動粘度がＩＳＯ粘度グレードでＶＧ２２０相当である鉱油と、同じくＶＧ３２〜６８相当である鉱油と、同じくＶＧ１０相当である鉱油とを含む、請求項１に記載した油冷式スクリュー圧縮機用潤滑油。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種気体を圧縮しつつ送り出すスクリュー圧縮機の耐久性を確保する為、この油冷式スクリュー圧縮機内を循環させる潤滑油の改良に関する。具体的には、耐摩耗性を向上させる事により、この油冷式スクリュー圧縮機の耐久性向上を図る事を目的としている。
【背景技術】
【０００２】
空気を含む各種気体を圧縮するスクリュー圧縮機として、例えば特許文献１〜３に記載されている様な、油冷式スクリュー圧縮機が広く知られている。図１は、従来から知られている油冷式スクリュー圧縮機の１例を示している。ケーシング１内に、１対の（雄雌の）ロータ２ａ、２ｂを、互いに平行に配置している。これら両ロータ２ａ、２ｂはそれぞれ、軸部３ａ、３ｂの中間部で大径になった部分にそれぞれロータ部４ａ、４ｂを設けて成る。これら両ロータ部４ａ、４ｂの外周面には、互いに逆方向に傾斜した凹凸条を形成しており、互いの凹部と凸部とを、はすば歯車状に噛合させている。又、上記両軸部３ａ、３ｂのうちの一方（図１の上方）の軸部３ａを、電動モータ等により駆動される駆動側とし、他方（図１の下方）の軸部３ｂを、この一方の軸部３ａの回転時に、上記両ロータ部４ａ、４ｂの噛合に基づいて駆動される従動側としている。更に、上記両軸部３ａ、３ｂの両端部は、それぞれ軸受５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにより、回転自在に支持している。図示の例では、駆動側の軸部３ａの両端部を支持する為の軸受５ａ、５ｂを、円筒ころ軸受と複列玉軸受とし、従動側の軸部３ｂの両端部を支持する為の軸受５ｃ、５ｄを、滑り軸受と複列玉軸受としている。
【０００３】
上述の様なスクリュー圧縮機の運転時には、図示しない電動モータ等の駆動源により上記軸部３ａを回転駆動する。すると、上記ケーシング１の一部で、図１の表裏方向に対応して上記両ロータ部４ａ、４ｂに整合する部分の一方に設けられた吸引口から吸入した気体を圧縮してから、他方に設けられた吐出口より吐出する。又、運転時には、上記ケーシング１内に潤滑油を、供給口６から送り込む。この潤滑油はこのケーシング内を、図１の矢印▲１▼→▲２▼→▲３▼→▲４▼→▲５▼→▲６▼に示す順番で流れて、上記気体と共に上記ケーシング１外に吐出される。この間に上記潤滑油は、上記両ロータ部４ａ、４ｂの噛合部や上記各軸受５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを潤滑する。更に、上記気体と共に上記ケーシング１外に吐出された潤滑油は、別途設けた回収器により回収されて、上記供給口６から、再び上記ケーシング１内に送り込まれる。
【０００４】
上述の様なスクリュー圧縮機の耐久性を確保する為には、上記潤滑油として、優れた潤滑性を有するものを使用する必要がある。又、スクリュー圧縮機特有の問題として、温度変化に基づく粘度変化が小さい事、気体に混入して吐出された状態でも着火しにくい様に難燃性である事等が要求される。この為従来から、粘度指数が高くて低温での駆動トルクが小さくて済み、しかも難燃性であるシリコーン油が使用されている。但し、単なるシリコーン油は、耐摩耗性が必ずしも十分でない為、スクリュー圧縮機の耐久性向上の面から、要求を十分に満たす事ができない。これに対して特許文献４には、粘度が異なる複数種類のポリシロキサンを混合すると共に、耐摩耗剤である、ジ−２−エチルヘキシルクロレンデートを添加して耐摩耗性を向上させた、シリコーン油に関する発明が記載されている。この様な特許文献４に記載されたシリコーン油は、耐摩耗性の点では十分な性能向上効果を得られるとは言い難い。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１４３０９号公報
【特許文献２】特開２００７−１１３４９５号公報
【特許文献３】特開２００７−１４６７１８号公報
【特許文献４】特開平１０−８７９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、スクリュー圧縮機に使用する、シリコーン油を主成分とする潤滑油に関して、十分な耐摩耗性を有し、しかも低コストで得られる潤滑油を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の油冷式スクリュー圧縮機用潤滑油は、互いに平行に配置されてそれぞれの両端部を軸受により回転自在に支持した、それぞれ外周面に軸方向に対し傾斜した凹凸条を形成した１対のロータを互いに噛合させて成る油冷式スクリュー圧縮機内に保持されて、これら両ロータ同士の噛合部及び上記各軸受の潤滑及び冷却を行うもので、シリコーン油を主成分としている。
【０００８】
特に、本発明の油冷式スクリュー圧縮機用潤滑油に於いては、粘度が互いに異なる３種類以上の鉱油を混合している。
この様な本発明の油冷式スクリュー圧縮機用潤滑油を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、４０℃での動粘度がＩＳＯ粘度グレードでＶＧ２２０相当（４０℃での動粘度が、１９８mm2/s 以上、２４２mm2/s 以下）である鉱油と、同じくＶＧ３２〜６８相当｛ＶＧ３２（４０℃での動粘度が、２８．８mm2/s 以上、３５．２mm2/s 以下）、ＶＧ４６（４０℃での動粘度が、４１．４mm2/s 以上、５０．６mm2/s 以下）、ＶＧ６８（４０℃での動粘度が、６１．２mm2/s 以上、７４．８mm2/s 以下）｝である鉱油と、同じくＶＧ１０相当（４０℃での動粘度が、９mm2/s 以上、１１mm2/s 以下）である鉱油とを含ませる。
【発明の効果】
【０００９】
上述の様な本発明の油冷式スクリュー圧縮機用潤滑油は、シリコーン油に、動粘度が互いに異なる３種類以上の鉱油を混合しているので、運転に伴う温度変化に拘らず、各部に十分な強度を有する油膜を形成できて、十分な耐摩耗性を発揮し、スクリュー圧縮機の耐久性向上を図れる。又、耐摩耗性向上の為にシリコーン油に混合するものが、安価に得られる鉱油である為、潤滑油全体としてのコストも抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の特徴は、潤滑油の改良により油冷式スクリュー圧縮機の耐久性向上を図る点にある。油冷式スクリュー圧縮機自体の構造に関しては、前述の図１に示した構造、特許文献１〜３に記載された構造等、従来から知られている各種油冷式スクリュー圧縮機の構造をそのまま使用できる。そこで、油冷式スクリュー圧縮機の構造及び作用に関する説明は省略し、次に、本発明の効果を確認する為に行った実験に就いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の油冷式スクリュー圧縮機用潤滑油は、シリコーン油に３種類以上の鉱油を添加する事により、耐摩耗性を向上させるものである。この耐摩耗性を初めとする、潤滑油に必要な性能を確保する為には、優れた耐摩耗性を有する事は勿論、その前提として、混合した油同士が分離しない事が必要である。そこで、シリコーン油と、複数種類の鉱油との相油性試験（室温２５℃）を行い、この相油性試験を合格した｛析出（二層分離）しない｝ものに就いて、図２に示す様な実験機により、耐摩耗性の評価を行った。この図２に示した実験機は、円筒ころ軸受７の一部のみを、評価すべき潤滑油８に浸漬（油浴）した状態で、この円筒ころ軸受７の外輪９にラジアル荷重を加えつつ、同じく内輪１０を回転させるものである。上記潤滑油８の量は（約４０ｃｃ）少なく、数十リットルの貯油タンクを備えた、実際の油冷式スクリュー圧縮機の循環給油方式に比べて厳しい潤滑条件である。
【００１２】
［相油性試験］
１００ｃｃの硝子瓶にシリコーン油と鉱油を所定量ずつ加えてから振蕩した。そして、約６０℃に保持した恒温槽内に３０分静置した後、冷却しつつ２４時間静置した状態での、混合油の状況を観察した。２４時間静置した後の状態で、二層分離した組み合わせに関しては、潤滑油として不適当とし、次述する耐摩耗性評価試験の対象外とした。
【００１３】
［耐摩耗性評価試験］
この試験は、上記図２に示した評価試験機により行った。使用した円筒ころ軸受７は、鋼板製保持器付きＮＵ３０８（外径：９０mm、内径：４０mm、幅：２３mm）で、下端部のみを上記潤滑油８に浸漬した。上記内輪１０は、回転軸１１に、この回転軸１１の外周面に設けた鍔部１２により位置決めした状態で、締り嵌めにより外嵌固定している。又、上記外輪９は、軸受箱１３に隙間嵌で内嵌し、この軸受箱１３にねじ止め固定した１対の蓋体１４、１４により、この軸受箱１３内に固定した。上記潤滑油８の量は４０ｃｃとし、油面高さがころ１５、１５のピッチ円位置になる（静止状態で最下端のころ１５の下半部が上記潤滑油８に浸積されている）様にした。この状態は、微量潤滑に相当する油量である。この潤滑油８が存在し得る空間は、図２に示す様に、上記両蓋体１４、１４と上記円筒ころ軸受７とで囲まれた空間と、この円筒ころ軸受７の静的空間とである。又、上記外輪９にラジアル荷重Ｆｒを、油圧ラムにより付加自在とした。又、上記軸受箱１３の外周面に設置した、磁石式の振動センサ１７により、上記円筒ころ軸受７の運転に伴って発生する振動を測定自在とした。更に、上記外輪９の温度を、熱電対１８により、測定自在とした。
【００１４】
この様な評価試験機で上記潤滑油８の評価を行う場合に、上記外輪９に、実機の最大荷重に合わせて４３００Ｎのラジアル荷重Ｆｒを付加しつつ、上記回転軸１１を誘導電動機によって回転駆動した。この回転軸１１と共に上記内輪１０が回転すると、上記各ころ１５、１５が公転し、これに伴って保持器１６も回転する。そして、これら各ころ１５、１５及び保持器１６の近傍の潤滑油が押し除けられて、上記両蓋体１４、１４の内壁面に押し付けれる。その結果、上記各ころ１５、１５の転動面と、上記外輪９の内周面の外輪軌道及び上記内輪１０の外周面の内輪軌道との転がり接触部（摩擦部分）の潤滑状態は、微量油潤滑状態となる。試験時には、上記回転軸１１を２０００min-1 で２時間運転した後、４０００min-1 で２時間、６０００min-1 で２時間、そして８０００min-1 で２時間運転した後、上記回転軸１１を停止し、試験終了とした。
【００１５】
この過程で、８０００min-1 で２時間運転する間の、最高温度、最高振動値（実効値）を測定した。更に、試験終了後に上記円筒ころ軸受７を分解し、上記保持器１６の重量変化（減少量）を測定し、この保持器１６を含む、この円筒ころ軸受７の構成部品の摩耗状況の指標とした。この様な評価試験は、同種の潤滑油８に関して、それぞれ２回ずつ行った。尚、上記回転軸１１の回転速度の最高値（８０００min-1 ）は、エアコンプレッサとして使用する、油冷式スクリュー圧縮機のロータ２ａ、２ｂ（図１参照）の最大回転速度に対応する値である。この様にして行った試験の結果を、評価基準、使用した各油の具体例と共に、次の表１及びその欄外に示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
尚、上記各潤滑油８（混合油）の動粘度は、油冷式スクリュー圧縮機用潤滑油として現在一般的に使用されているシリコーン油の動粘度である、２１mm2 ／ｓ／４０℃に近い値となる様に、鉱油の配合割合を調節した。シリコーン油に混合できる鉱油は、当該鉱油のＩＳＯ粘度グレードによって限界が存在し、限界量を超えると室温（約２５℃）で二層分離してしまう。二層分離する様な組み合わせ（種類及び割合）は、運転開始直後に必要とする潤滑性能を得られない為、好ましくない。シリコーン油に混合できる鉱油の限界量（最大混合量）は、高粘度鉱油程低くなる傾向がある。使用したＩＳＯ粘度グレードでＶＧ２２０の鉱油では、混合量が０．８質量％で二層分離し、同じくＶＧ６８、ＶＧ３２では１０質量％で二層分離したのに対して、同じくＶＧ１０では、１５質量％でも二層分離しなかった（比較例２〜４参照）。従って、各鉱油の混合量としては、ＶＧ２２０相当のものを０．３〜０．７質量％、ＶＧ３２〜６８相当のものを３〜９質量％、ＶＧ１０相当のものを５〜１５質量％とする事が適切である。
【００１８】
本発明を実施する場合には、請求項２に記載した発明の様に、低動粘度のシリコーン油に添加する３種類の鉱油として、ＩＳＯ粘度グレードが、ＶＧ２２０、ＶＧ６８、ＶＧ１０を選択する事が好ましい。前記表１に実施例２として示したものがこれに該当する。この実施例２の混合油は、摩擦部分に潤滑油８が流入し易く、油膜補修性が高い低粘度鉱油であるＶＧ１０と、潤滑油膜を厚く維持し易く、金属接触を起こしにくい高粘度鉱油であるＶＧ２２０と、中間の特性を有するＶＧ６８との総てが存在する事で、優れた摩耗抑制効果を得られたものと考えられる。前記円筒ころ軸受７の場合に於ける、前記各ころ１５、１５と、前記保持器１６や軌道輪鍔部との滑り接触部と類似した挙動となる、前記１対のロータ２ａ、２ｂを互いに噛合させて成る油冷式スクリュー圧縮機の如き、大きな滑りを伴う摩擦部分を摩擦する潤滑油８として、上記ＩＳＯ粘度グレードの異なる３種類以上の鉱油を配合すれば、優れた耐摩耗性を得られる。この事は、前記表１の、実施例１、２、３と比較例５、６、７、８との、各評価項目の試験結果を見れば明らかである。
【００１９】
尚、評価試験に供した鉱油はパラフィン系であったが、代わりに合成炭化水素油（ポリαオレフィン油）、ナフテン系鉱油に就いても、シリコーン油と混合したときに、二層分離しなければ、使用できる。何れにしても、鉱油の流動点は、低い程好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の潤滑油が使用される油冷式スクリュー圧縮機の１例を示す断面図。
【図２】本発明の効果を確認する為に行った実験に使用した実験装置の断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１    ケーシング
２ａ、２ｂ  ロータ
３ａ、３ｂ  軸部
４ａ、４ｂ  ロータ部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  軸受
６    供給口
７    円筒ころ軸受
８    潤滑油
９    外輪
１０    内輪
１１    回転軸
１２    鍔部
１３    軸受箱
１４    蓋体
１５    ころ
１６    保持器
１７    振動センサ
１８    熱電対
【図１】
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【図２】
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