JP4493202B2 - 油冷式スクリュ２段圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリュ２段圧縮機における中間段通路内圧力の異常上昇を防止するレリーフバルブを内蔵した油冷式スクリュ２段圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油冷式スクリュ２段圧縮機としては特開平９−５３５８３号公報が公知である。この圧縮機は、図７に示すように駆動ギヤ１０１を内蔵するギヤケース１０２を図示しない駆動原動機と連結し、その一側側面に低圧段圧縮機本体１０３と高圧段圧縮機本体１０４を上下方向に連結配置して前記各段圧縮機１０３，１０４を駆動するように構成されている。
【０００３】
そして、低圧段圧縮機本体１０３のシリンダ１０５の上方には空気の吸入口１０６を設け、その下方一側には圧縮空気の吐出口１０７を設け、該吐出口から中間段通路１１３(図７)を介してギヤケース１０２内に形成した内部空間１０９と連通すると共に、該内部空間の下方に開口する高圧段圧縮機本体１０４の吸入口１０８と連通している。また、前記高圧段圧縮機本体１０４の下方一側には高圧吐出口１１０を設け、該吐出口を吐出配管１１１によりレシーバタンク（図示せず）に接続している。
【０００４】
さらに、ギヤケース１０２の中央近傍にはレリーフバルブ１１２（図８）を固定し、該レリーフバルブの排出口には内部空間１０９内の圧力が所定圧力を超えたときに低圧段圧縮機本体１０３から吐出された圧縮空気を前記レシーバタンクにバイパスさせるための配管（図示せず）を接続している。
【０００５】
このレリーフバルブ１１２は、万一高圧段圧縮機本体１０４に何らかの異常が発生した場合に作用することを目的として備えてあるもので、例えば高圧段圧縮機本体１０４が何らかの原因で空気の吸入を停止もしくは圧縮作用を果たさなくなった場合、低圧段圧縮機本体１０３のみので圧縮作用を行うことになるため、ギヤケース１０２の内部空間１０９に低圧段圧縮機本体１０３から吐出された圧縮空気が溜まり、この状態で圧縮作用を継続すると、低圧段圧縮機本体１０３内や内部空間１０９の圧力が設計圧力を超えて上昇し、低圧段圧縮機本体１０３やギヤケース１０２の破裂など重大事故を誘発する虞があり、レリーフバルブ１１２は高圧段圧縮機本体１０４の異常時に低圧段圧縮機本体１０３から吐出された圧縮空気を直接レシーバタンク内にバイパスさせて供給することにより誘発される各種重大事故を未然に防止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の油冷式スクリュ２段圧縮機のレリーフバルブは、圧縮機本体の一部であるギヤケースに装着し、その排出口側を配管でレシーバタンクに接続している。
【０００７】
ところが、圧縮機本体は駆動ギヤならびにスクリュロータ等の回転体を内蔵しているのに対し、レシーバタンクは振動体を有さないが圧縮機本体から圧送される圧縮空気の脈動に伴って微振動が生ずるなど、両者は自ずと振動系が異なっている。
【０００８】
そのため、鋼管等で強固に配管接続すると、前記圧縮機本体とレシーバタンクとの配管接続部が振動に伴う応力集中で疲労破壊を生ずるなどの不具合が生ずる。
【０００９】
この対策として、前記鋼管に代えて両振動体からの振動を吸収しうるフレキシブルパイプ（ゴムホースまたはフレキシブルメタルパイプ等）を用いているのが普通である。ところが、前記フレキシブルパイプを接続するための接続用ジョイント類が多数必要となるなど全体として多くの部品を必要とするだけでなく、装置全体が配管で複雑となる問題がある。
【００１０】
また、上記フレキシブルパイプならびにその接続用ジョイントは鋼管と比較し高価であると共に配管のための組立工数も多く必要とし、よって装置全体が高価となる問題もある。
【００１１】
さらに、前記レリーフバルブと圧縮機本体の固定部ならびに前記配管の接続部は、長時間使用する過程で次第に弛みが生じ圧縮空気や油等の漏洩を生ずる等の問題を内在する。
【００１２】
また、圧縮機本体の停止状態では機内を循環する潤滑油が最下段側の高圧段圧縮機本体の吸入口近傍に流下して滞留するため、この状態で圧縮機本体を始動すると前記高圧段圧縮機の吸入口から流下し滞留した油を吸入し圧縮しようとするいわゆるオイルロック現象を生ずる。
【００１３】
この現象は、非圧縮性の油を圧縮しようとするものであり、大きな動力が要求されることになる。これにより駆動原動機の始動渋滞を引き起すだけでなく、圧縮機各部の損傷や破壊を招くこととなる。
【００１４】
したがって、本発明は上述レリーフバルブとその配管系統を簡素化して組立工数を低減すること。ならびに配管接続部を削除して漏洩防止を図ること、さらにはオイルロック現象に伴う始動渋滞を解消するなど各種問題点を解消して、信頼性の高い安価なスクリュ２段圧縮機を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明油冷式スクリュ２段圧縮機にあっては、おす・めす一対のスクリュロータの噛み合い回転により吸入空気を圧縮する油冷式スクリュ２段圧縮機において、高圧段吸入口よりも下方に低圧段吐出口から高圧段吸入口までの中間段流路と連通する空間を形成し、該空間と高圧段圧縮機の吐出通路との間に隔壁を設け、該隔壁には前記空間と吐出通路間を連通可能にバイパス開口を設け、該バイパス開口には前記空間内の圧力に対応してバイパス開口を開放するレリーフバルブを設けたことを特徴とする（請求項１）。
【００１６】
また、前記レリーフバルブは、前記中間段流路に連通する空間内の圧力が所定圧力を超えたときに前記バイパス開口を開放するように構成することもできる（請求項２）。これにより、万一高圧段圧縮機の異常により圧縮作用をしなくなった場合でも中間段流路内および空間内の圧力の異常上昇を抑えることができ、しかも圧縮機周辺の配管を簡素化して安価に構成することができる。
【００１７】
また、前記レリーフバルブは、前記中間段流路に連通する空間内の圧力が高圧段圧縮機の吐出通路内の圧力を超えたときに前記バイパス開口を開放するように構成することもできる（請求項３）。
【００１８】
このようにすると、圧縮機の始動時ギヤケース底部に滞留する油をバイパス開口から吐出通路に排出するので高圧段圧縮機の高圧段吸入口から前記油を吸い込まない。
【００１９】
また、前記レリーフバルブにはスプリングの付勢により摺動自在なピストンを有し、該ピストンの摺動により前記バイパス開口を開閉するように構成してもよく（請求項４）、あるいは前記レリーフバルブにはスプリングの付勢により回動自在な開閉弁を有し、該開閉弁の回動により前記バイパス開口を開閉するように構成してもよい（請求項５）。
【００２０】
このようにすると、圧縮機本体の通常運転中はバイパス開口を閉じ、万一高圧段圧縮機の異常により中間段流路内および空間内の圧力が異常上昇したときは該バイパス開口を速やかに開放して前記異常上昇を防止できる。
【００２１】
また、おす・めす一対のスクリュロータの噛み合い回転により吸入空気を圧縮する油冷式スクリュ２段圧縮機において、高圧段吸入口よりも下方であって高圧段圧縮機のおす・めす一対のスクリュロータを収納する高圧段シリンダの下方に、低圧段吐出口から駆動ギヤを収納配置するギヤケース内の連通路を介して高圧段吸入口までの中間段流路と連通する空間を形成し、前記ギヤケース内の底部を高圧段吸入口および前記中間段流路と連通する空間と連通し、さらに前記空間と高圧段圧縮機の吐出通路とを隔壁を介して隣接させると共に、該隔壁にはバイパス開口を設け前記空間内の圧力が高圧段圧縮機の吐出通路内の圧力を超えたときにバイパス開口を開放するレリーフバルブを設けるようにすることもできる（請求項６）。
【００２２】
このようにすると、圧縮機の始動時ギヤケース底部に滞留する油を吐出通路に排出するので高圧段圧縮機の高圧段吸入口に多量の油が流入することもない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を図１及び図２により説明する。図１は、本発明油冷式スクリュ２段圧縮機本体（以下圧縮機本体という）の縦断面図で、図２は該圧縮機本体を図１中左方向からみた側面図である。
【００２４】
圧縮機本体１の一側にはギヤケース２が配置しており、該ギヤケースには図示しない駆動原動機によって動力伝達される増速ギヤ装置３を内蔵している。他方、ギヤケース２の左側側面の上方には低圧段圧縮機４の低圧段シリンダ５が装着すると共に、その下側には高圧段圧縮機６の高圧段シリンダ７が装着し、その軸心を相互に並列させて取り付けられている。
【００２５】
また、前記各段圧縮機には、おす・めす一対の低圧段スクリュロータ８（以下低圧段ロータという）ならびに高圧段スクリュロータ１６（以下高圧段ロータという）が格納され、増速ギヤ装置３の駆動によってそれぞれ圧縮作用を行うようになっている。
【００２６】
また、低圧段圧縮機４の上方には低圧段吸入口９が設けられており、大気中の空気は、この低圧段吸入口９から流入後低圧段ロータ８の回転によって低圧段作用空間１０内で所定圧力まで圧縮された後、低圧段シリンダ５の一側に開口する低圧段吐出口１１から該低圧段シリンダの下方に内部通路で形成する低圧段吐出通路１２を介してギヤケース２内の連通路１３を流通するようになっている。
【００２７】
この連通路１３は、ギヤケース２内に形成する空間全体が低圧段圧縮機４から吐出された圧縮空気の流通路となっているもので、ここに流入した低圧の圧縮空気はその後ギヤケース２下方の底部と連通する高圧段圧縮機の高圧段吸入口１４から高圧段作用空間１５内に流入して、高圧段ロータ１６の回転によって定格圧力まで圧縮される。
【００２８】
なお、高圧段吸入口１４は高圧段シリンダ７の吸入側端面（図中右側）の大半を連通路１３と接しており、これにより前記圧縮空気は高圧段ロータ軸２４を挟んで形成する吸入側端面の上方および下方から吸入されるようになっている。
【００２９】
そして、前記圧縮空気は高圧段吐出口１７から吐出通路１８，吐出配管１９を経て別配置のレシーバタンク（図示せず）に圧送される。
【００３０】
一方、ギヤケース２に内蔵する増速ギヤ装置３の駆動原動機側（図中右側）の主軸２０外周部は、ギヤケース２に嵌着する軸封装置２１によって該ギヤケース内と外部間を封止している。さらに、低圧段圧縮機４の低圧段ロータ軸２２に対しても同様に軸封２３が嵌着し、ギヤケース２内と低圧作用空間１０間を封止している。これにより、圧縮機本体１の運転中ギヤケース２内は低圧段圧縮機４から吐出された圧縮空気の圧力と同圧となっている。
【００３１】
ギヤケース２の底部２５は、図３に示すように高圧段圧縮機６の高圧段シリンダ７下部に形成する空間２６と連通している。この空間２６は、高圧段シリンダ７の隔壁２７を挟んで吐出通路１８と連通する空間と隣接しており、該隔壁にはバイパス開口２８が穿設して、後述するレリーフバルブ２９のピストン３０の摺動によって開閉可能となっている。また、この空間２６は、前述した低圧段吐出口１１から該低圧段シリンダの下方に内部通路で形成する低圧段吐出通路１２、ギヤケース２内の連通路１３を介して高圧段吸入口１４までの中間段流路に連通している。
【００３２】
レリーフバルブ２９は、高圧段シリンダ７下方に穿設した穴３１に沿って摺動自在なピストン３０と、該ピストンをバイパス開口２８に着座させる方向に付勢するスプリング３２と、該スプリングの一方を着座させて支持するカバー３３とにより構成されている。また、カバー３３は高圧段シリンダ７下方に形成するフランジ３４にボルト３５止めされていて、前記ピストン３０とカバー３３間に形成される空隙３７と吐出通路１８とを逃がし通路３６で連通し、前記空隙３７と吐出通路１８とが同圧となるようになっている。前記スプリング３２は前記バイパス開口２８を平時は閉塞状態に保持する程度の張力に設定されていて、前記空間２６内の圧力が吐出通路１８の圧力を超えるとピストン３０を図中下方に摺動移動させてバイパス開口２８を開放し、前記空間２６内の圧力が吐出通路１８の圧力を下まわると前記スプリング３２の付勢によりピストン３０を図中上方に摺動移動させてバイパス開口２８を閉塞するようになっている。
【００３３】
したがって、ピストン３０の開弁によりパイパス開口２８が連通すると、低圧段圧縮機４で圧縮された圧縮空気は空間２６からバイパス開口２８を介して隣接する吐出通路１８に圧送される。
【００３４】
このレリーフバルブ２９は、例えば高圧段圧縮機６に何らかの異常が発生した場合に作用するもので、例えば高圧段圧縮機内の高圧段ロータ１６の破損または駆動部の破損等致命的な損傷によって圧縮作用を果たさなくなった場合、低圧段圧縮機４のみによって最終吐出圧力（定格圧力）まで圧縮作用を行うこととなる。
【００３５】
これに対して、低圧段圧縮機４は吸入された空気を第１段目となる所定の低圧圧力で圧縮するように強度設計されているものであるから、１段目で一挙に最終吐出圧力までの圧縮を継続すると、該圧縮機の各部（軸受，ギヤケースその他）を破壊する虞があり、ひいてはさらなる重大事故を誘発する危険性を有している。したがって、このような事故を未然防止するために用意されたものである。
【００３６】
次に本実施形態の作用について説明する。まず、図示しない駆動原動機が始動し増速ギヤ装置３からの動力伝達により低圧段圧縮機４の低圧段ロータ８が回転すると、大気中の空気は低圧段吸入口９から吸入され低圧段作用空間１０内で第１の所定の圧力まで圧縮された後低圧段吐出口１１から吐出される。
【００３７】
吐出された圧縮空気は、低圧段吐出通路１２，ギヤケース２の連通路１３を介して高圧段圧縮機６の高圧段吸入口１４に圧送され、該吸入口から吸入された後高圧段作用空間１５を形成する高圧段ロータ１６の回転によって定格圧力まで昇圧され、高圧段吐出口１７から吐出される。その後、吐出通路１８に圧送されて吐出配管１９を介して図示しないレシーバタンクから消費側に供給される。
【００３８】
このとき、高圧段圧縮機６の隔壁２７を挟んで隣接する空間２６と高圧段圧力側となる吐出通路１８間のバイパス開口２８は、レリーフバルブ２９のピストン３０によって閉鎖している。
【００３９】
そして、圧縮機本体１の運転中何らかの理由により高圧段圧縮機６の駆動が停止した場合、該高圧段圧縮機６は連通路１３ならびに空間２６内の圧縮空気の吸入が停止する一方、低圧段圧縮機４はそのまま圧縮作用を継続するため、低圧段吐出通路１２ならびにギヤケース２内の連通路１３，空間２６内は所定の圧力（以下中間圧力という）を超えて次第に昇圧する。
【００４０】
すると、吐出通路１８内は高圧段圧縮機６から圧縮空気の吐出がないために圧力が低下する。そして空間２６内の圧力が吐出通路１８内の圧力を超えるとピストン３０が図中下方に摺動移動してバイパス開口２８を開き、これにより、空間２６内の圧縮空気が吐出通路１８内にバイパスして流通し、その後吐出配管１９からレシーバタンク内に圧送される。
【００４１】
このようにして、万一高圧段圧縮機が圧縮作用を果たさない状態に陥った場合でも前記レリーフバルブの作用によって重大事故が回避される。
【００４２】
また、この状態で圧縮機本体１を停止した場合、前記レリーフバルブのピストン３０はスプリング３２の付勢によってバイパス開口２８を閉鎖し、レシーバタンクからの逆流空気が低圧段圧縮機本体４内に流入することを防止する。
【００４３】
この場合、レシーバタンク内の圧力が決められた圧力に達するまでバイパス開口が開いているというわけではなく、気温や油の溜まり具合など諸処の事情によりバイパス開口の開放時間が決まってくる。
【００４４】
例えば、通常運転時であっても圧縮機本体１の始動直後は吐出通路１８内の圧力に比べて空間２６側の圧力が上回ることがあり、前記双方の圧力がスプリング３２の張力などによって定まる一定の圧力差を超えると、ピストン３０がバイパス開口２８を開き、ギヤケース下方に溜まった潤滑油を吐出通路１８に排出するので、高圧段圧縮機６の吸入側である作用空間１５内に流入することもない。
【００４５】
また、圧縮機本体１の始動時レシーバタンク内が所定の圧力に達するまでは空間２６内の方が高圧となっていることにより、その圧力によりピストン３０が開弁してバイパス開口２８を一時的に開くことにより該空間２６中に残留する潤滑油を前記パイパス開口から吐出通路に排出するため、圧縮機始動時のオイルロック現象をも防止できる。
【００４６】
なお、本実施形態におけるレリーフバルブ２９は、図４に示すとおり前記ピストン３０とカバー３３間に形成される空隙３７と吐出通路１８とを連通する逃がし通路３６を廃止する代わりに、カバー３３の略中央にピストン３０の空隙３７と大気間とを連通する大気開放穴３９を穿設し、ピストン３０の外周に密封用のＯ―リング３８を装着するようにしてもよい。
【００４７】
このように構成したときのスプリング３２の張力は、低圧段吐出通路１２から空間２６に至る間の圧力が所定圧力以上となったときに、前記スプリング３２の付勢に抗してピストン３０を図中下方に摺動移動させてパイパス開口２８を開弁するようにその張力が設定されている。
【００４８】
これにより、圧縮機本体１の運転中何らかの理由により高圧段圧縮機６の駆動が停止した場合、低圧段吐出通路１２から空間２６に至る間の圧力が次第に昇圧し、前記スプリング３２の付勢に抗する圧力に達するとピストン３０が図中下方に摺動移動してバイパス開口２８を開弁する。そして、空間２６内の圧縮空気が吐出通路１８内にバイパスして流通し、低圧段圧縮機４をはじめとしてギヤケース２その他の機器の損傷が回避される。
【００４９】
図５は本発明の第２実施形態で、高圧段圧縮機６を高圧段ロータ１６の軸線に対して直角に切断した場合の縦断面図を示しており、レリーフバルブ２９を高圧段ロータ１６の軸線に対して略直角方向でしかも略水平方向に配置したものである。
【００５０】
以下、第１実施形態で説明した部材と同一部材は同一符号を用いて説明する。高圧段圧縮機６の下方には、隔壁２７ａを挟んで図中左側に連通路１３（図１）と連通する空間２６ａが形成されると共に、その右側には吐出通路１８ａが形成されている。
【００５１】
吐出通路１８ａ側の高圧段シリンダ７ａ下方には、レリーフバルブ２９が配置し、隔壁２７ａに形成されたバイパス開口２８ａにピストン３０の一側が当接し、スプリング３２の付勢により該バイパス開口を閉じている。一方、ピストン３０の他側はカバー３３によって外部と遮断している。
【００５２】
本第２実施形態は以上のように構成されており、万一高圧段圧縮機６が何らかの異常により機能せず空間２６ａ内の圧力が異常上昇したときは、スプリング３２の付勢に抗してピストン３０を図中右方向に摺動移動させてバイパス開口２８ａを開く。
【００５３】
これにより、中間段流路側の圧縮空気はバイパス開口２８ａを介して吐出通路１８ａ、吐出配管１９（図１）へ圧送され、よって低圧段圧縮機４をはじめとしてギヤケース２その他の機器の損傷が回避される。
【００５４】
図６は本発明の第３実施形態で、レリーフバルブの構造をスイング式バルブとしたものである。以下、第２実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００５５】
高圧段シリンダ７ａ下方の吐出通路１８ｂ側にはスイング式のレリーフバルブ４０が配置し、隔壁２７ｂに形成されたバイパス開口２８ｂのバルブシート４１に対してスイング弁４２のシート部４３が当接し、中間段流路側に連通する空間２６ｂと吐出通路１８ｂ側間を遮蔽している。
【００５６】
スイング弁４２は、枢止ピン４４によって図中反時計方向（Ａ方向）に回動自在となっており、通常の運転中は捻りコイルばね４５の付勢によりバイパス開口側のバルブシート４１とスイング弁側のシート部４３とが当接し、空間２６ｂと吐出通路１８ｂ間の遮蔽を保持している。
【００５７】
そして、万一高圧段圧縮機６の異常により空間２６ｂ内の圧力が異常上昇した場合、第１実施形態で説明したと同様に所定の中間段圧力を超えたときに捻りコイルばね４５の付勢に抗してスイング弁４２を回動させて、バイパス開口２８ｂを開き吐出通路１８ａ、吐出配管１９（図１）へ圧縮空気を圧送する。
【００５８】
よって低圧段圧縮機４をはじめとしてギヤケース２その他の機器の損傷が回避される。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明はおす・めす一対のスクリュロータの噛み合い回転により吸入空気を圧縮する油冷式スクリュ２段圧縮機において、高圧段吸入口よりも下方に低圧段吐出口から高圧段吸入口までの中間段流路と連通する空間を形成し、該空間と高圧段圧縮機の吐出通路との間に隔壁を設け、該隔壁には前記空間と吐出通路間を連通可能にバイパス開口を設け、該バイパス開口には前記空間内の圧力に対応してバイパス開口を開放するレリーフバルブを設けたので、万一高圧段圧縮機が何らかの異常により圧縮作用しなくなった場合でも中間段圧力の異常上昇を抑えると共に、圧縮機本体の再始動時の始動渋滞を防止でき、しかも圧縮機周辺の配管を簡素化して安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明油冷式スクリュ２段圧縮機本体の縦断面図である。
【図２】第１実施形態の圧縮機本体を左方向からみた側面図である
【図３】第１実施形態におけるレリーフバルブの装着断面図である。
【図４】第１実施形態におけるレリーフバルブの他の実施例である。
【図５】第２実施形態におけるレリーフバルブの装着断面図である。
【図６】第３実施形態におけるレリーフバルブの装着断面図である。
【図７】従来の油冷式スクリュ２段圧縮機本体の縦断面図である。
【図８】従来の圧縮機本体を左方向からみた側面図である
【符号の説明】
１ 圧縮機本体
２ ギヤケース
３ 増速ギヤ装置
４ 低圧段圧縮機
６ 高圧段圧縮機
８ 低圧段ロータ
９ 低圧段吸入口
１１ 低圧段吐出口
１２ 低圧段吐出通路
１３ 連通路
１６ 高圧段ロータ
１８ 吐出通路
２６ 空間
２７ 隔壁
２８ バイパス開口
２９ レリーフバルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリュ２段圧縮機における中間段通路内圧力の異常上昇を防止するレリーフバルブを内蔵した油冷式スクリュ２段圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油冷式スクリュ２段圧縮機としては特開平９−５３５８３号公報が公知である。この圧縮機は、図７に示すように駆動ギヤ１０１を内蔵するギヤケース１０２を図示しない駆動原動機と連結し、その一側側面に低圧段圧縮機本体１０３と高圧段圧縮機本体１０４を上下方向に連結配置して前記各段圧縮機１０３，１０４を駆動するように構成されている。
【０００３】
そして、低圧段圧縮機本体１０３のシリンダ１０５の上方には空気の吸入口１０６を設け、その下方一側には圧縮空気の吐出口１０７を設け、該吐出口から中間段通路１１３(図７)を介してギヤケース１０２内に形成した内部空間１０９と連通すると共に、該内部空間の下方に開口する高圧段圧縮機本体１０４の吸入口１０８と連通している。また、前記高圧段圧縮機本体１０４の下方一側には高圧吐出口１１０を設け、該吐出口を吐出配管１１１によりレシーバタンク（図示せず）に接続している。
【０００４】
さらに、ギヤケース１０２の中央近傍にはレリーフバルブ１１２（図８）を固定し、該レリーフバルブの排出口には内部空間１０９内の圧力が所定圧力を超えたときに低圧段圧縮機本体１０３から吐出された圧縮空気を前記レシーバタンクにバイパスさせるための配管（図示せず）を接続している。
【０００５】
このレリーフバルブ１１２は、万一高圧段圧縮機本体１０４に何らかの異常が発生した場合に作用することを目的として備えてあるもので、例えば高圧段圧縮機本体１０４が何らかの原因で空気の吸入を停止もしくは圧縮作用を果たさなくなった場合、低圧段圧縮機本体１０３のみので圧縮作用を行うことになるため、ギヤケース１０２の内部空間１０９に低圧段圧縮機本体１０３から吐出された圧縮空気が溜まり、この状態で圧縮作用を継続すると、低圧段圧縮機本体１０３内や内部空間１０９の圧力が設計圧力を超えて上昇し、低圧段圧縮機本体１０３やギヤケース１０２の破裂など重大事故を誘発する虞があり、レリーフバルブ１１２は高圧段圧縮機本体１０４の異常時に低圧段圧縮機本体１０３から吐出された圧縮空気を直接レシーバタンク内にバイパスさせて供給することにより誘発される各種重大事故を未然に防止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の油冷式スクリュ２段圧縮機のレリーフバルブは、圧縮機本体の一部であるギヤケースに装着し、その排出口側を配管でレシーバタンクに接続している。
【０００７】
ところが、圧縮機本体は駆動ギヤならびにスクリュロータ等の回転体を内蔵しているのに対し、レシーバタンクは振動体を有さないが圧縮機本体から圧送される圧縮空気の脈動に伴って微振動が生ずるなど、両者は自ずと振動系が異なっている。
【０００８】
そのため、鋼管等で強固に配管接続すると、前記圧縮機本体とレシーバタンクとの配管接続部が振動に伴う応力集中で疲労破壊を生ずるなどの不具合が生ずる。
【０００９】
この対策として、前記鋼管に代えて両振動体からの振動を吸収しうるフレキシブルパイプ（ゴムホースまたはフレキシブルメタルパイプ等）を用いているのが普通である。ところが、前記フレキシブルパイプを接続するための接続用ジョイント類が多数必要となるなど全体として多くの部品を必要とするだけでなく、装置全体が配管で複雑となる問題がある。
【００１０】
また、上記フレキシブルパイプならびにその接続用ジョイントは鋼管と比較し高価であると共に配管のための組立工数も多く必要とし、よって装置全体が高価となる問題もある。
【００１１】
さらに、前記レリーフバルブと圧縮機本体の固定部ならびに前記配管の接続部は、長時間使用する過程で次第に弛みが生じ圧縮空気や油等の漏洩を生ずる等の問題を内在する。
【００１２】
また、圧縮機本体の停止状態では機内を循環する潤滑油が最下段側の高圧段圧縮機本体の吸入口近傍に流下して滞留するため、この状態で圧縮機本体を始動すると前記高圧段圧縮機の吸入口から流下し滞留した油を吸入し圧縮しようとするいわゆるオイルロック現象を生ずる。
【００１３】
この現象は、非圧縮性の油を圧縮しようとするものであり、大きな動力が要求されることになる。これにより駆動原動機の始動渋滞を引き起すだけでなく、圧縮機各部の損傷や破壊を招くこととなる。
【００１４】
したがって、本発明は上述レリーフバルブとその配管系統を簡素化して組立工数を低減すること。ならびに配管接続部を削除して漏洩防止を図ること、さらにはオイルロック現象に伴う始動渋滞を解消するなど各種問題点を解消して、信頼性の高い安価なスクリュ２段圧縮機を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明油冷式スクリュ２段圧縮機にあっては、おす・めす一対のスクリュロータの噛み合い回転により吸入空気を圧縮する油冷式スクリュ２段圧縮機において、高圧段吸入口よりも下方に低圧段吐出口から高圧段吸入口までの中間段流路と連通する空間を形成し、該空間と高圧段圧縮機の吐出通路との間に隔壁を設け、該隔壁には前記空間と吐出通路間を連通可能にバイパス開口を設け、該バイパス開口には前記空間内の圧力に対応してバイパス開口を開放するレリーフバルブを設けたことを特徴とする（請求項１）。
【００１６】
また、前記レリーフバルブは、前記中間段流路に連通する空間内の圧力が所定圧力を超えたときに前記バイパス開口を開放するように構成することもできる（請求項２）。これにより、万一高圧段圧縮機の異常により圧縮作用をしなくなった場合でも中間段流路内および空間内の圧力の異常上昇を抑えることができ、しかも圧縮機周辺の配管を簡素化して安価に構成することができる。
【００１７】
また、前記レリーフバルブは、前記中間段流路に連通する空間内の圧力が高圧段圧縮機の吐出通路内の圧力を超えたときに前記バイパス開口を開放するように構成することもできる（請求項３）。
【００１８】
このようにすると、圧縮機の始動時ギヤケース底部に滞留する油をバイパス開口から吐出通路に排出するので高圧段圧縮機の高圧段吸入口から前記油を吸い込まない。
【００１９】
また、前記レリーフバルブにはスプリングの付勢により摺動自在なピストンを有し、該ピストンの摺動により前記バイパス開口を開閉するように構成してもよく（請求項４）、あるいは前記レリーフバルブにはスプリングの付勢により回動自在な開閉弁を有し、該開閉弁の回動により前記バイパス開口を開閉するように構成してもよい（請求項５）。
【００２０】
このようにすると、圧縮機本体の通常運転中はバイパス開口を閉じ、万一高圧段圧縮機の異常により中間段流路内および空間内の圧力が異常上昇したときは該バイパス開口を速やかに開放して前記異常上昇を防止できる。
【００２１】
また、おす・めす一対のスクリュロータの噛み合い回転により吸入空気を圧縮する油冷式スクリュ２段圧縮機において、高圧段吸入口よりも下方であって高圧段圧縮機のおす・めす一対のスクリュロータを収納する高圧段シリンダの下方に、低圧段吐出口から駆動ギヤを収納配置するギヤケース内の連通路を介して高圧段吸入口までの中間段流路と連通する空間を形成し、前記ギヤケース内の底部を高圧段吸入口および前記中間段流路と連通する空間と連通し、さらに前記空間と高圧段圧縮機の吐出通路とを隔壁を介して隣接させると共に、該隔壁にはバイパス開口を設け前記空間内の圧力が高圧段圧縮機の吐出通路内の圧力を超えたときにバイパス開口を開放するレリーフバルブを設けるようにすることもできる（請求項６）。
【００２２】
このようにすると、圧縮機の始動時ギヤケース底部に滞留する油を吐出通路に排出するので高圧段圧縮機の高圧段吸入口に多量の油が流入することもない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を図１及び図２により説明する。図１は、本発明油冷式スクリュ２段圧縮機本体（以下圧縮機本体という）の縦断面図で、図２は該圧縮機本体を図１中左方向からみた側面図である。
【００２４】
圧縮機本体１の一側にはギヤケース２が配置しており、該ギヤケースには図示しない駆動原動機によって動力伝達される増速ギヤ装置３を内蔵している。他方、ギヤケース２の左側側面の上方には低圧段圧縮機４の低圧段シリンダ５が装着すると共に、その下側には高圧段圧縮機６の高圧段シリンダ７が装着し、その軸心を相互に並列させて取り付けられている。
【００２５】
また、前記各段圧縮機には、おす・めす一対の低圧段スクリュロータ８（以下低圧段ロータという）ならびに高圧段スクリュロータ１６（以下高圧段ロータという）が格納され、増速ギヤ装置３の駆動によってそれぞれ圧縮作用を行うようになっている。
【００２６】
また、低圧段圧縮機４の上方には低圧段吸入口９が設けられており、大気中の空気は、この低圧段吸入口９から流入後低圧段ロータ８の回転によって低圧段作用空間１０内で所定圧力まで圧縮された後、低圧段シリンダ５の一側に開口する低圧段吐出口１１から該低圧段シリンダの下方に内部通路で形成する低圧段吐出通路１２を介してギヤケース２内の連通路１３を流通するようになっている。
【００２７】
この連通路１３は、ギヤケース２内に形成する空間全体が低圧段圧縮機４から吐出された圧縮空気の流通路となっているもので、ここに流入した低圧の圧縮空気はその後ギヤケース２下方の底部と連通する高圧段圧縮機の高圧段吸入口１４から高圧段作用空間１５内に流入して、高圧段ロータ１６の回転によって定格圧力まで圧縮される。
【００２８】
なお、高圧段吸入口１４は高圧段シリンダ７の吸入側端面（図中右側）の大半を連通路１３と接しており、これにより前記圧縮空気は高圧段ロータ軸２４を挟んで形成する吸入側端面の上方および下方から吸入されるようになっている。
【００２９】
そして、前記圧縮空気は高圧段吐出口１７から吐出通路１８，吐出配管１９を経て別配置のレシーバタンク（図示せず）に圧送される。
【００３０】
一方、ギヤケース２に内蔵する増速ギヤ装置３の駆動原動機側（図中右側）の主軸２０外周部は、ギヤケース２に嵌着する軸封装置２１によって該ギヤケース内と外部間を封止している。さらに、低圧段圧縮機４の低圧段ロータ軸２２に対しても同様に軸封２３が嵌着し、ギヤケース２内と低圧作用空間１０間を封止している。これにより、圧縮機本体１の運転中ギヤケース２内は低圧段圧縮機４から吐出された圧縮空気の圧力と同圧となっている。
【００３１】
ギヤケース２の底部２５は、図３に示すように高圧段圧縮機６の高圧段シリンダ７下部に形成する空間２６と連通している。この空間２６は、高圧段シリンダ７の隔壁２７を挟んで吐出通路１８と連通する空間と隣接しており、該隔壁にはバイパス開口２８が穿設して、後述するレリーフバルブ２９のピストン３０の摺動によって開閉可能となっている。また、この空間２６は、前述した低圧段吐出口１１から該低圧段シリンダの下方に内部通路で形成する低圧段吐出通路１２、ギヤケース２内の連通路１３を介して高圧段吸入口１４までの中間段流路に連通している。
【００３２】
レリーフバルブ２９は、高圧段シリンダ７下方に穿設した穴３１に沿って摺動自在なピストン３０と、該ピストンをバイパス開口２８に着座させる方向に付勢するスプリング３２と、該スプリングの一方を着座させて支持するカバー３３とにより構成されている。また、カバー３３は高圧段シリンダ７下方に形成するフランジ３４にボルト３５止めされていて、前記ピストン３０とカバー３３間に形成される空隙３７と吐出通路１８とを逃がし通路３６で連通し、前記空隙３７と吐出通路１８とが同圧となるようになっている。前記スプリング３２は前記バイパス開口２８を平時は閉塞状態に保持する程度の張力に設定されていて、前記空間２６内の圧力が吐出通路１８の圧力を超えるとピストン３０を図中下方に摺動移動させてバイパス開口２８を開放し、前記空間２６内の圧力が吐出通路１８の圧力を下まわると前記スプリング３２の付勢によりピストン３０を図中上方に摺動移動させてバイパス開口２８を閉塞するようになっている。
【００３３】
したがって、ピストン３０の開弁によりパイパス開口２８が連通すると、低圧段圧縮機４で圧縮された圧縮空気は空間２６からバイパス開口２８を介して隣接する吐出通路１８に圧送される。
【００３４】
このレリーフバルブ２９は、例えば高圧段圧縮機６に何らかの異常が発生した場合に作用するもので、例えば高圧段圧縮機内の高圧段ロータ１６の破損または駆動部の破損等致命的な損傷によって圧縮作用を果たさなくなった場合、低圧段圧縮機４のみによって最終吐出圧力（定格圧力）まで圧縮作用を行うこととなる。
【００３５】
これに対して、低圧段圧縮機４は吸入された空気を第１段目となる所定の低圧圧力で圧縮するように強度設計されているものであるから、１段目で一挙に最終吐出圧力までの圧縮を継続すると、該圧縮機の各部（軸受，ギヤケースその他）を破壊する虞があり、ひいてはさらなる重大事故を誘発する危険性を有している。したがって、このような事故を未然防止するために用意されたものである。
【００３６】
次に本実施形態の作用について説明する。まず、図示しない駆動原動機が始動し増速ギヤ装置３からの動力伝達により低圧段圧縮機４の低圧段ロータ８が回転すると、大気中の空気は低圧段吸入口９から吸入され低圧段作用空間１０内で第１の所定の圧力まで圧縮された後低圧段吐出口１１から吐出される。
【００３７】
吐出された圧縮空気は、低圧段吐出通路１２，ギヤケース２の連通路１３を介して高圧段圧縮機６の高圧段吸入口１４に圧送され、該吸入口から吸入された後高圧段作用空間１５を形成する高圧段ロータ１６の回転によって定格圧力まで昇圧され、高圧段吐出口１７から吐出される。その後、吐出通路１８に圧送されて吐出配管１９を介して図示しないレシーバタンクから消費側に供給される。
【００３８】
このとき、高圧段圧縮機６の隔壁２７を挟んで隣接する空間２６と高圧段圧力側となる吐出通路１８間のバイパス開口２８は、レリーフバルブ２９のピストン３０によって閉鎖している。
【００３９】
そして、圧縮機本体１の運転中何らかの理由により高圧段圧縮機６の駆動が停止した場合、該高圧段圧縮機６は連通路１３ならびに空間２６内の圧縮空気の吸入が停止する一方、低圧段圧縮機４はそのまま圧縮作用を継続するため、低圧段吐出通路１２ならびにギヤケース２内の連通路１３，空間２６内は所定の圧力（以下中間圧力という）を超えて次第に昇圧する。
【００４０】
すると、吐出通路１８内は高圧段圧縮機６から圧縮空気の吐出がないために圧力が低下する。そして空間２６内の圧力が吐出通路１８内の圧力を超えるとピストン３０が図中下方に摺動移動してバイパス開口２８を開き、これにより、空間２６内の圧縮空気が吐出通路１８内にバイパスして流通し、その後吐出配管１９からレシーバタンク内に圧送される。
【００４１】
このようにして、万一高圧段圧縮機が圧縮作用を果たさない状態に陥った場合でも前記レリーフバルブの作用によって重大事故が回避される。
【００４２】
また、この状態で圧縮機本体１を停止した場合、前記レリーフバルブのピストン３０はスプリング３２の付勢によってバイパス開口２８を閉鎖し、レシーバタンクからの逆流空気が低圧段圧縮機本体４内に流入することを防止する。
【００４３】
この場合、レシーバタンク内の圧力が決められた圧力に達するまでバイパス開口が開いているというわけではなく、気温や油の溜まり具合など諸処の事情によりバイパス開口の開放時間が決まってくる。
【００４４】
例えば、通常運転時であっても圧縮機本体１の始動直後は吐出通路１８内の圧力に比べて空間２６側の圧力が上回ることがあり、前記双方の圧力がスプリング３２の張力などによって定まる一定の圧力差を超えると、ピストン３０がバイパス開口２８を開き、ギヤケース下方に溜まった潤滑油を吐出通路１８に排出するので、高圧段圧縮機６の吸入側である作用空間１５内に流入することもない。
【００４５】
また、圧縮機本体１の始動時レシーバタンク内が所定の圧力に達するまでは空間２６内の方が高圧となっていることにより、その圧力によりピストン３０が開弁してバイパス開口２８を一時的に開くことにより該空間２６中に残留する潤滑油を前記パイパス開口から吐出通路に排出するため、圧縮機始動時のオイルロック現象をも防止できる。
【００４６】
なお、本実施形態におけるレリーフバルブ２９は、図４に示すとおり前記ピストン３０とカバー３３間に形成される空隙３７と吐出通路１８とを連通する逃がし通路３６を廃止する代わりに、カバー３３の略中央にピストン３０の空隙３７と大気間とを連通する大気開放穴３９を穿設し、ピストン３０の外周に密封用のＯ―リング３８を装着するようにしてもよい。
【００４７】
このように構成したときのスプリング３２の張力は、低圧段吐出通路１２から空間２６に至る間の圧力が所定圧力以上となったときに、前記スプリング３２の付勢に抗してピストン３０を図中下方に摺動移動させてパイパス開口２８を開弁するようにその張力が設定されている。
【００４８】
これにより、圧縮機本体１の運転中何らかの理由により高圧段圧縮機６の駆動が停止した場合、低圧段吐出通路１２から空間２６に至る間の圧力が次第に昇圧し、前記スプリング３２の付勢に抗する圧力に達するとピストン３０が図中下方に摺動移動してバイパス開口２８を開弁する。そして、空間２６内の圧縮空気が吐出通路１８内にバイパスして流通し、低圧段圧縮機４をはじめとしてギヤケース２その他の機器の損傷が回避される。
【００４９】
図５は本発明の第２実施形態で、高圧段圧縮機６を高圧段ロータ１６の軸線に対して直角に切断した場合の縦断面図を示しており、レリーフバルブ２９を高圧段ロータ１６の軸線に対して略直角方向でしかも略水平方向に配置したものである。
【００５０】
以下、第１実施形態で説明した部材と同一部材は同一符号を用いて説明する。高圧段圧縮機６の下方には、隔壁２７ａを挟んで図中左側に連通路１３（図１）と連通する空間２６ａが形成されると共に、その右側には吐出通路１８ａが形成されている。
【００５１】
吐出通路１８ａ側の高圧段シリンダ７ａ下方には、レリーフバルブ２９が配置し、隔壁２７ａに形成されたバイパス開口２８ａにピストン３０の一側が当接し、スプリング３２の付勢により該バイパス開口を閉じている。一方、ピストン３０の他側はカバー３３によって外部と遮断している。
【００５２】
本第２実施形態は以上のように構成されており、万一高圧段圧縮機６が何らかの異常により機能せず空間２６ａ内の圧力が異常上昇したときは、スプリング３２の付勢に抗してピストン３０を図中右方向に摺動移動させてバイパス開口２８ａを開く。
【００５３】
これにより、中間段流路側の圧縮空気はバイパス開口２８ａを介して吐出通路１８ａ、吐出配管１９（図１）へ圧送され、よって低圧段圧縮機４をはじめとしてギヤケース２その他の機器の損傷が回避される。
【００５４】
図６は本発明の第３実施形態で、レリーフバルブの構造をスイング式バルブとしたものである。以下、第２実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００５５】
高圧段シリンダ７ａ下方の吐出通路１８ｂ側にはスイング式のレリーフバルブ４０が配置し、隔壁２７ｂに形成されたバイパス開口２８ｂのバルブシート４１に対してスイング弁４２のシート部４３が当接し、中間段流路側に連通する空間２６ｂと吐出通路１８ｂ側間を遮蔽している。
【００５６】
スイング弁４２は、枢止ピン４４によって図中反時計方向（Ａ方向）に回動自在となっており、通常の運転中は捻りコイルばね４５の付勢によりバイパス開口側のバルブシート４１とスイング弁側のシート部４３とが当接し、空間２６ｂと吐出通路１８ｂ間の遮蔽を保持している。
【００５７】
そして、万一高圧段圧縮機６の異常により空間２６ｂ内の圧力が異常上昇した場合、第１実施形態で説明したと同様に所定の中間段圧力を超えたときに捻りコイルばね４５の付勢に抗してスイング弁４２を回動させて、バイパス開口２８ｂを開き吐出通路１８ａ、吐出配管１９（図１）へ圧縮空気を圧送する。
【００５８】
よって低圧段圧縮機４をはじめとしてギヤケース２その他の機器の損傷が回避される。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明はおす・めす一対のスクリュロータの噛み合い回転により吸入空気を圧縮する油冷式スクリュ２段圧縮機において、高圧段吸入口よりも下方に低圧段吐出口から高圧段吸入口までの中間段流路と連通する空間を形成し、該空間と高圧段圧縮機の吐出通路との間に隔壁を設け、該隔壁には前記空間と吐出通路間を連通可能にバイパス開口を設け、該バイパス開口には前記空間内の圧力に対応してバイパス開口を開放するレリーフバルブを設けたので、万一高圧段圧縮機が何らかの異常により圧縮作用しなくなった場合でも中間段圧力の異常上昇を抑えると共に、圧縮機本体の再始動時の始動渋滞を防止でき、しかも圧縮機周辺の配管を簡素化して安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明油冷式スクリュ２段圧縮機本体の縦断面図である。
【図２】第１実施形態の圧縮機本体を左方向からみた側面図である
【図３】第１実施形態におけるレリーフバルブの装着断面図である。
【図４】第１実施形態におけるレリーフバルブの他の実施例である。
【図５】第２実施形態におけるレリーフバルブの装着断面図である。
【図６】第３実施形態におけるレリーフバルブの装着断面図である。
【図７】従来の油冷式スクリュ２段圧縮機本体の縦断面図である。
【図８】従来の圧縮機本体を左方向からみた側面図である
【符号の説明】
１ 圧縮機本体
２ ギヤケース
３ 増速ギヤ装置
４ 低圧段圧縮機
６ 高圧段圧縮機
８ 低圧段ロータ
９ 低圧段吸入口
１１ 低圧段吐出口
１２ 低圧段吐出通路
１３ 連通路
１６ 高圧段ロータ
１８ 吐出通路
２６ 空間
２７ 隔壁
２８ バイパス開口
２９ レリーフバルブ
Claims (6)
- おす・めす一対のスクリュロータの噛み合い回転により吸入空気を圧縮する油冷式スクリュ２段圧縮機において、高圧段吸入口よりも下方に低圧段吐出口から高圧段吸入口までの中間段流路と連通する空間を形成し、該空間と高圧段圧縮機の吐出通路との間に隔壁を設け、該隔壁には前記空間と吐出通路間を連通可能にバイパス開口を設け、該バイパス開口には前記空間内の圧力に対応してバイパス開口を開放するレリーフバルブを設けたことを特徴とする油冷式スクリュ２段圧縮機。
- 前記レリーフバルブは、前記中間段流路に連通する空間内の圧力が所定圧力を超えたときに前記バイパス開口を開放するように構成したことを特徴とする請求項１記載の油冷式スクリュ２段圧縮機。
- 前記レリーフバルブは、前記中間段流路に連通する空間内の圧力が高圧段圧縮機の吐出通路内の圧力を超えたときに前記バイパス開口を開放するように構成したことを特徴とする請求項１記載の油冷式スクリュ２段圧縮機。
- 前記レリーフバルブにはスプリングの付勢により摺動自在なピストンを有し、該ピストンの摺動により前記バイパス開口を開閉するように構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の油冷式スクリュ２段圧縮機。
- 前記レリーフバルブにはスプリングの付勢により回動自在な開閉弁を有し、該開閉弁の回動により前記バイパス開口を開閉するように構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の油冷式スクリュ２段圧縮機。
- おす・めす一対のスクリュロータの噛み合い回転により吸入空気を圧縮する油冷式スクリュ２段圧縮機において、高圧段吸入口よりも下方であって高圧段圧縮機のおす・めす一対のスクリュロータを収納する高圧段シリンダの下方に、低圧段吐出口から駆動ギヤを収納配置するギヤケース内の連通路を介して高圧段吸入口までの中間段流路と連通する空間を形成し、前記ギヤケース内の底部を高圧段吸入口および前記中間段流路と連通する空間と連通し、さらに前記空間と高圧段圧縮機の吐出通路とを隔壁を介して隣接させると共に、該隔壁にはバイパス開口を設け前記空間内の圧力が高圧段圧縮機の吐出通路内の圧力を超えたときにバイパス開口を開放するレリーフバルブを設けたことを特徴とする油冷式スクリュ２段圧縮機。
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