JP2002089475A - Fluid machine - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lighten the burden on a high-pressure side of seal and to facilitate management for gaps between a rotor chamber and rotor end faces. SOLUTION: This fluid machine comprises casings 7, 9 having the rotor chamber 11, a suction port 13 and a discharge port 15; rotors 3, 5 having rotor bodies 31, 33 housed in the rotor chamber 11; seals 17 preventing fluid leakage from the rotor chamber 11; and decompression parts 23 formed in high-pressure side end parts of the rotor bodies 31, 33. The decompression part 23 comprises a recessed part 61 formed from the end face of the rotor body 31, 33 to the axial inner side; a projecting part 63 on the casing 7 side opposite to the recessed part 61; and a decompression member 65 fixed in the recessed part 61, decompressing fluid moving through a gap facing the projecting part 63.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、流体機械に関
し、例えば、電気自動車の燃料電池用コンプレッサや、
車両のスーパーチャージャに用いられる流体機械に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid machine, for example, a fuel cell compressor for an electric vehicle,
The present invention relates to a fluid machine used for a supercharger of a vehicle.

【０００２】[0002]

【従来の技術】特開平６−３１７２７６号公報に図２の
ようなリショルム型コンプレッサ２０１が記載されてい
る。2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-317276 discloses a reshroom compressor 201 as shown in FIG.

【０００３】このコンプレッサ２０１は、入力プーリ２
０３、連結軸２０５、増速ギヤ組２０７、タイミングギ
ヤ組２０９、一対のスクリューロータ２１１，２１３、
コンプレッサケーシング２１５などから構成されてい
る。[0003] This compressor 201 has an input pulley 2
03, connecting shaft 205, speed increasing gear set 207, timing gear set 209, a pair of screw rotors 211 and 213,
It is composed of a compressor casing 215 and the like.

【０００４】ケーシング２１５は、各ロータ２１１，２
１３を収容するロータ室２１７と、ロータ室２１７と連
通する吸入口２１９及び吐出口を備えている。また、増
速ギヤ組２０７とタイミングギヤ組２０９はケーシング
２１５に形成されたギヤ室２２１に収容されている。[0004] The casing 215 is composed of the rotors 211 and 211.
13 is provided, and a suction port 219 and a discharge port communicating with the rotor chamber 217 are provided. The speed increasing gear set 207 and the timing gear set 209 are housed in a gear chamber 221 formed in the casing 215.

【０００５】プーリ２０３に入力した駆動力は連結軸２
０５から増速ギヤ組２０７に伝達されて増速され、タイ
ミングギヤ組２０９を介してロータ２１１，２１３を回
転させる。ロータ２１１，２１３が回転すると、コンプ
レッサ２０１は吸入口２１９から吸入した空気をロータ
２１１，２１３とロータ室２１７との間で矢印２２３の
ように軸方向移動させながら圧縮し、吐出口から吐き出
す。The driving force input to the pulley 203 is
The speed is transmitted to the speed-increasing gear set 207 from the speed increasing section 207, and the rotors 211 and 213 are rotated via the timing gear set 209. When the rotors 211 and 213 rotate, the compressor 201 compresses the air sucked from the suction port 219 while moving it in the axial direction between the rotors 211 and 213 and the rotor chamber 217 as indicated by an arrow 223, and discharges the air from the discharge port.

【０００６】各ロータ２１１，２１３の端面とロータ室
２１７との間には、空気の洩れを最小限にしながら互い
の干渉を防止するために適度な隙間２２５が設けられて
いる。An appropriate gap 225 is provided between the end faces of the rotors 211 and 213 and the rotor chamber 217 in order to minimize air leakage and prevent mutual interference.

【０００７】また、各ロータ２１１，２１３の軸２２
７，２２９とケーシング２１５との間にはそれぞれシー
ル２３１，２３３が配置されており、吐出口側（高圧
側）のシール２３１はロータ室２１７からギヤ室２２１
への空気漏れとギヤ室２２１からロータ室２１７へのオ
イル侵入を防止し、シール２３３はロータ室２１７から
外部への空気洩れと塵や埃などの侵入を防止する。The shaft 22 of each rotor 211, 213
7 and 229 and the casing 215 are provided with seals 231 and 233, respectively, and the seal 231 on the discharge port side (high pressure side) is separated from the rotor chamber 217 to the gear chamber 221.
The seal 233 prevents air leakage from the gear chamber 221 and oil from entering the rotor chamber 217, and the seal 233 prevents air leakage from the rotor chamber 217 and entry of dust and dirt.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構造によれ
ば、ロータ２１１，２１３の端面とロータ室２１７の隙
間は、広すぎると空気洩れが大きくなって性能が低下
し、狭すぎると互いの干渉によって磨耗、発熱、回転数
低下による性能低下などが生じる上に、熱膨張によって
変化するから、隙間の設定と管理は難しい。According to the above-mentioned conventional structure, if the gap between the end faces of the rotors 211 and 213 and the rotor chamber 217 is too wide, the air leakage increases and the performance deteriorates. It is difficult to set and manage the gap because the interference causes wear, heat generation, performance degradation due to a decrease in the number of revolutions, and changes due to thermal expansion.

【０００９】隙間を適正な値に管理するには、ロータと
ケーシング、これらの組み付け位置に影響を与えるベア
リングなどの周辺部材の全品について、関連寸法を精密
に測定し、幾つかの集団に分類し、隙間が適正な値にな
るように各部材をそれぞれの集団から選択して組み付け
る必要があり、このように、隙間管理には大きなコスト
が掛かる。In order to manage the clearance to an appropriate value, the related dimensions of all the peripheral members such as the rotor, the casing, and the bearings which affect the position where they are assembled are precisely measured and classified into several groups. In addition, it is necessary to select and assemble each member from each group so that the gap has an appropriate value, and thus a large cost is required for the gap management.

【００１０】また、スクリュー式コンプレッサ２１１の
ような圧縮型の流体機械では、高圧の空気が隙間２２５
を通り抜けて吐出口側のシール２３１に当たることがあ
り、このような場合、大きな負担がシール２３１に掛か
り、耐久性を低下させる恐れがある。In a compression-type fluid machine such as the screw compressor 211, high-pressure air flows through the gap 225.
, And may come into contact with the seal 231 on the discharge port side. In such a case, a large load is applied to the seal 231, and the durability may be reduced.

【００１１】また、圧縮型の流体機械は、電気自動車の
燃料電池用コンプレッサのように、電動モータによって
高速で駆動され、大量の空気を高圧力比で圧縮する用途
に用いられるようになっており、この場合、吐出側が特
に高温になって熱膨張が大きくなるから、隙間管理がさ
らに難しくなり、管理コストが上昇する上に、シールに
掛かる負担は、流体の高圧化によってさらに大きくな
る。The compression type fluid machine is driven at a high speed by an electric motor and is used for compressing a large amount of air at a high pressure ratio, such as a fuel cell compressor of an electric vehicle. In this case, since the temperature on the discharge side becomes particularly high and the thermal expansion becomes large, the gap management becomes more difficult, the management cost increases, and the burden on the seal is further increased by increasing the pressure of the fluid.

【００１２】しかし、シールの耐圧性を改善するには、
例えば、耐圧性の高い材質、構造のシールを用いる必要
があるが、このようなシールは高価となってしまう。However, in order to improve the pressure resistance of the seal,
For example, it is necessary to use a seal having a material and a structure with high pressure resistance, but such a seal is expensive.

【００１３】そこで、この発明は、高圧側シールの負担
を軽減しながら、ロータ端面とロータ室との隙間管理が
容易になる流体機械の提供を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fluid machine capable of easily managing a gap between a rotor end face and a rotor chamber while reducing a load on a high pressure side seal.

【００１４】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の流体機
械は、ロータ室及びこれと連通する流体の流入口と流出
口を有するケーシングと、ロータ室中で回転するロータ
本体及びこれを支承するロータ軸を有する一対のロータ
と、ロータ室からの流体漏れを防止するシールとを備
え、流入口から流入した流体が各ロータ本体及びロータ
室との間で高圧側から低圧側に軸方向移動し流出口から
流出する流体機械であって、流体の圧力を減圧する減圧
部をロータ本体の高圧側端部に設け、この減圧部が、ロ
ータ本体の端面から軸方向内側に向けて形成された凹部
と、この凹部と対向するケーシング側の凸部と、凹部と
凸部の一側に配置された減圧部材とからなり、凹部と凸
部の他側と減圧部材との隙間を流体が移動して減圧され
ることを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a fluid machine including a casing having a rotor chamber and a fluid inlet and an outlet communicating with the rotor chamber, a rotor body rotating in the rotor chamber, and a bearing. A pair of rotors each having a rotor shaft that rotates, and a seal that prevents fluid leakage from the rotor chamber. Fluid flowing from the inflow port moves axially from the high pressure side to the low pressure side between each rotor body and the rotor chamber. A fluid machine that flows out from a flow outlet, wherein a pressure reducing portion for reducing the pressure of the fluid is provided at a high pressure side end of the rotor body, and the pressure reducing portion is formed inward in the axial direction from an end face of the rotor body. The concave portion includes a convex portion on the casing side facing the concave portion, and a pressure reducing member disposed on one side of the concave portion and the convex portion. Fluid moves in a gap between the other side of the concave portion and the convex portion and the pressure reducing member. Is characterized by being decompressed That.

【００１５】本発明の流体機械は、ロータを回転駆動す
れば、流入口から吸入した流体を圧縮して流出口から吐
出するポンプやコンプレッサになり、この場合、流出口
（吐出口）が高圧側になる。[0015] The fluid machine of the present invention becomes a pump or a compressor which compresses the fluid sucked in from the inflow port and discharges it from the outflow port when the rotor is driven to rotate. In this case, the outflow port (discharge port) is a high pressure side. become.

【００１６】また、流入口から高圧の流体を送れば、流
体の膨張によってロータから回転を取り出すタービン
（膨張器）になり、この場合、流入口が高圧側になる。Further, when high-pressure fluid is sent from the inlet, a turbine (expander) that takes out rotation from the rotor due to expansion of the fluid is provided. In this case, the inlet is on the high-pressure side.

【００１７】いずれにしても、本発明の流体機械では、
ロータ本体の高圧側端部に設けられた減圧部によって流
体が減圧されるから、高圧側に配置されたシールは、過
剰な圧力が掛かることから解放され、負担が軽減されて
耐久性が向上する。In any case, in the fluid machine of the present invention,
Since the fluid is depressurized by the depressurizing portion provided at the high pressure side end of the rotor body, the seal disposed on the high pressure side is released from being applied with excessive pressure, the load is reduced, and the durability is improved. .

【００１８】従って、高価な耐圧型のシールを用いる必
要が無くなり、コストの上昇が避けられる。Accordingly, it is not necessary to use an expensive pressure-resistant seal, and an increase in cost can be avoided.

【００１９】また、ロータ端面とロータ室との隙間に生
じる流体の漏れが減圧部のシール機能（ラビリンスシー
ル機能）によって軽減されるから、流体機械は性能が向
上すると共に、この隙間をそれだけラフにすることが可
能になり、隙間管理が楽になって、管理コストが大幅に
低減される。Further, since the leakage of the fluid generated in the gap between the rotor end face and the rotor chamber is reduced by the sealing function (labyrinth sealing function) of the pressure reducing section, the performance of the fluid machine is improved and the gap is made rougher. The gap management becomes easy, and the management cost is greatly reduced.

【００２０】また、減圧部は、ロータ本体の端面に形成
した凹部とケーシング側の凸部との間に形成したことに
よって、端面から軸方向内側に配置され、軸方向外側に
突き出すことがないから、ロータ本体の軸方向寸法を変
更せずに減圧部を形成することができる。Further, since the pressure reducing portion is formed between the concave portion formed on the end surface of the rotor main body and the convex portion on the casing side, the pressure reducing portion is disposed axially inward from the end surface and does not protrude outward in the axial direction. In addition, the pressure reducing section can be formed without changing the axial dimension of the rotor body.

【００２１】さらに、減圧部の減圧機能とシール機能
は、端面の軸方向内側範囲で、凹部と凸部と減圧部材の
軸方向長さを変えることにより、ロータ本体の軸方向寸
法を変更せずに、自由に調整することができる。Further, the pressure reducing function and the sealing function of the pressure reducing portion are achieved by changing the axial lengths of the concave portion, the convex portion and the pressure reducing member in the axially inner range of the end face without changing the axial size of the rotor body. Can be adjusted freely.

【００２２】また、ロータ本体の軸方向寸法が変わらな
いから、本発明の流体機械は、ロータ軸、ベアリング、
シール、ケーシングなどの周辺部材の寸法と、全体の構
造を変更せずに、低コストで実施することができる。Further, since the axial dimension of the rotor main body does not change, the fluid machine of the present invention includes a rotor shaft, a bearing,
It can be implemented at low cost without changing the dimensions of the peripheral members such as the seal and the casing, and the overall structure.

【００２３】また、上記のように、減圧部によってシー
ルの保護機能が向上し、さらに、全体のシール機能も向
上するから、本発明の流体機械は、例えば、電気自動車
の燃料電池用コンプレッサのような、高圧力比が要求さ
れる用途に好適である。Further, as described above, the function of protecting the seal is improved by the decompression portion, and the overall sealing function is also improved. Therefore, the fluid machine of the present invention can be used, for example, as a fuel cell compressor of an electric vehicle. It is suitable for applications requiring a high pressure ratio.

【００２４】請求項２の発明は、請求項１に記載の流体
機械であって、減圧部材が、ロータ本体に配置されてい
ることを特徴としており、請求項１の構成と同等の作用
・効果を得ることができる。According to a second aspect of the present invention, there is provided the fluid machine according to the first aspect, wherein the pressure reducing member is disposed on the rotor main body. Can be obtained.

【００２５】また、減圧部を構成する減圧部材をロータ
本体側に配置したことにより、ロータをケーシングに組
み付けると、減圧部材も同時に組み付けられて減圧部が
完成するから、組み付け性がよく、作業コストの上昇が
防止される。In addition, since the pressure reducing member constituting the pressure reducing portion is disposed on the rotor body side, when the rotor is mounted on the casing, the pressure reducing member is also mounted at the same time, and the pressure reducing portion is completed. Is prevented from rising.

【００２６】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２に記載の流体機械であって、低圧側の流入口または流
出口と、高圧側に配置されたシール周辺の空間とを連通
するバイパス流路を設けたことを特徴としており、請求
項１または請求項２の構成と同等の作用・効果を得るこ
とができる。According to a third aspect of the present invention, in the fluid machine according to the first or second aspect, the low pressure side inflow port or the low pressure side inflow communicates with the space around the seal disposed on the high pressure side. The present invention is characterized in that a bypass flow path is provided, and the same operation and effect as the configuration of claim 1 or 2 can be obtained.

【００２７】また、高圧側シール周辺の空間は、バイパ
ス流路で低圧側に連通させたことによって圧力が低く保
たれており、例えば、高圧の流体が減圧部を通り抜けて
シール側に入り込んでも、この過剰な圧力はバイパス流
路から低圧側に排出される。The space around the high-pressure side seal is kept at a low pressure by communicating with the low-pressure side through a bypass flow path. For example, even if a high-pressure fluid passes through the pressure reducing section and enters the seal side, This excess pressure is discharged from the bypass flow path to the low pressure side.

【００２８】こうして、シールの保護機能と耐久性がさ
らに向上する。Thus, the protection function and durability of the seal are further improved.

【００２９】請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか
一項に記載の流体機械であって、ロータに、スクリュー
状の歯すじで互いに噛み合いながら回転する一対のスク
リューロータを用いたスクリュー式の流体機械であるこ
とを特徴としており、請求項１〜３の構成と同等の作用
・効果を得ることができる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the fluid machine according to any one of the first to third aspects, wherein a pair of screw rotors which rotate while meshing with each other with screw-shaped teeth are used as the rotor. It is a screw type fluid machine, and the same operation and effect as those of the first to third aspects can be obtained.

【００３０】また、スクリュー式流体機械は圧縮型流体
機械の一種であり、高圧力比が要求される用途に頻用さ
れるから、上記のように、シールの保護機能とシール性
の向上効果を得ることができると共に、ロータ端部の隙
間管理が容易になる本発明の流体機械に極めて好適であ
る。Further, the screw type fluid machine is a kind of compression type fluid machine, and is frequently used in applications requiring a high pressure ratio. Therefore, as described above, the effect of improving the seal protection function and sealability is obtained. This is extremely suitable for the fluid machine of the present invention, which makes it possible to easily manage the clearance between the rotor ends.

【００３１】[0031]

【発明の実施の形態】図１と図２によって本発明の一実
施形態であるスクリュー式コンプレッサ１（流体機械）
の説明をする。図１は本実施形態の全体を示す断面図、
図２は要部を示す断面図である。1 and 2 show a screw type compressor 1 (fluid machine) according to an embodiment of the present invention.
I will explain. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the entirety of the present embodiment,
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part.

【００３２】このコンプレッサ１は請求項１，２，３，
４の特徴を備えている。また、左右の方向は図１での左
右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示され
ていない。This compressor 1 is characterized in that
It has four features. The left and right directions are the left and right directions in FIG. 1, and the members and the like without reference numerals are not shown.

【００３３】コンプレッサ１は電気自動車用の燃料電池
に用いられており、電動モータによって回転駆動され、
圧縮した空気を燃料電池に供給する。The compressor 1 is used for a fuel cell for an electric vehicle, and is driven to rotate by an electric motor.
The compressed air is supplied to the fuel cell.

【００３４】図１のように、コンプレッサ１は、一対の
スクリューロータ３，５、ギヤケーシング７、コンプレ
ッサケーシング９、ロータ室１１、ロータ室１１と連通
する吸入口１３と吐出口１５、接触型のシール１７（高
圧側のシール）、ラビリンスシール１９、タイミングギ
ヤ組２１、減圧部２３、バイパス流路２５などから構成
されている。As shown in FIG. 1, the compressor 1 includes a pair of screw rotors 3 and 5, a gear casing 7, a compressor casing 9, a rotor chamber 11, a suction port 13 and a discharge port 15 communicating with the rotor chamber 11, and a contact type. The seal 17 includes a seal 17 (high pressure side seal), a labyrinth seal 19, a timing gear set 21, a pressure reducing unit 23, a bypass flow path 25, and the like.

【００３５】スクリューロータ３，５は、それぞれロー
タ軸２７，２９とロータ本体３１，３３とで構成されて
いる。各ロータ本体３１，３３はねじ部３５のスラスト
力により大径と小径の各圧入部３７，３９でロータ軸２
７，２９に圧入されている。また、ロータ本体３１，３
３には、互いに噛み合うスクリュー状の歯すじ４１，４
３が形成されている。The screw rotors 3 and 5 are composed of rotor shafts 27 and 29 and rotor bodies 31 and 33, respectively. Each of the rotor bodies 31 and 33 is rotated by the thrust force of the screw part 35 so that the large and small diameter press-fitting parts 37 and 39 form the rotor shaft 2.
7, 29. In addition, the rotor bodies 31, 3
3 includes screw-shaped teeth 41, 4 that mesh with each other.
3 are formed.

【００３６】ギヤケーシング７とコンプレッサケーシン
グ９は互いに固定されており、これらは断熱材が充填さ
れた外側ケースに収容されている。The gear casing 7 and the compressor casing 9 are fixed to each other, and are housed in an outer case filled with a heat insulating material.

【００３７】ロータ室１１はギヤケーシング７とコンプ
レッサケーシング９とで形成されており、ロータ本体３
１，３３はロータ室１１に収容されている。The rotor chamber 11 is formed by the gear casing 7 and the compressor casing 9, and the rotor body 3
1 and 33 are accommodated in the rotor chamber 11.

【００３８】また、ロータ本体３１，３３の両端面とロ
ータ室１１の間と、ロータ本体３１，３３の各歯すじ４
１，４３の間には、それぞれ互いの接触を防止しながら
空気の洩れを最小限にするために適度な隙間が設けられ
ている。Further, between the both end surfaces of the rotor bodies 31 and 33 and the rotor chamber 11, and the tooth traces 4 of the rotor bodies 31 and 33.
An appropriate gap is provided between the first and the fourth 43 so as to minimize air leakage while preventing contact with each other.

【００３９】吸入口１３（流入口）はコンプレッサケー
シング９の軸方向右側端部に設けられており、吸入口１
３には吸入流路が連結されている。また、吐出口１５
（流出口）はギヤケーシング７とコンプレッサケーシン
グ９とに跨って形成され、径方向に開口している。The suction port 13 (inflow port) is provided at the right end in the axial direction of the compressor casing 9.
3 is connected to a suction channel. Also, the discharge port 15
The (outflow port) is formed across the gear casing 7 and the compressor casing 9 and is open in the radial direction.

【００４０】各スクリューロータ３，５のロータ軸２
７，２９は、左端部をアンギュラーコンタクトベアリン
グ４５によってギヤケーシング７に支承されており、右
端部をローラベアリング４７によってコンプレッサケー
シング９に支承されている。Rotor shaft 2 of each screw rotor 3, 5
The left and right end portions 7 and 29 are supported by the gear casing 7 by the angular contact bearing 45, and the right end portion is supported by the compressor casing 9 by the roller bearing 47.

【００４１】ギヤケーシング７にはギヤ室４９が設けら
れており、ギヤ室４９にはオイル溜まりが形成されてい
る。A gear chamber 49 is provided in the gear casing 7, and an oil reservoir is formed in the gear chamber 49.

【００４２】接触型のシール１７は各ロータ軸２７，２
９とギヤケーシング７との間に配置されており、ロータ
室１１からギヤ室４９への空気漏れと、ギヤ室４９から
ロータ室１１へのオイル侵入とを防止している。The contact type seal 17 is provided on each rotor shaft 27, 2
It is arranged between the gear chamber 9 and the gear casing 7 to prevent air leakage from the rotor chamber 11 to the gear chamber 49 and oil intrusion from the gear chamber 49 to the rotor chamber 11.

【００４３】シール１９は各ロータ軸２７，２９とコン
プレッサケーシング９との間に配置されており、ロータ
室１１から外部への空気洩れと、塵や埃などの侵入を防
止している。The seal 19 is disposed between each of the rotor shafts 27 and 29 and the compressor casing 9 to prevent air leakage from the rotor chamber 11 to the outside and entry of dust and dirt.

【００４４】タイミングギヤ組２１はギヤ室４９に収容
されており、互いに噛み合った大径と小径のタイミング
ギヤ５１，５３から構成されている。The timing gear set 21 is housed in a gear chamber 49, and is composed of large-diameter and small-diameter timing gears 51 and 53 meshing with each other.

【００４５】大径のタイミングギヤ５１は入力側スクリ
ューロータ３のロータ軸２７に圧入されており、小径の
タイミングギヤ５３はテーパーリング固定機構５５によ
って他方のロータ軸２９に固定されている。The large-diameter timing gear 51 is press-fitted into the rotor shaft 27 of the input-side screw rotor 3, and the small-diameter timing gear 53 is fixed to the other rotor shaft 29 by a taper ring fixing mechanism 55.

【００４６】このテーパーリング固定機構５５は、ロー
タ本体３１，３３の歯すじ４１，４３を互いに接触しな
いように噛み合わせた状態で、タイミングギヤ５３をタ
イミングギヤ５１に噛み合わせた後、ナット５７をロー
タ軸２９に締め付けてテーパーリング５９をタイミング
ギヤ５３とロータ軸２９との間に押し込み、タイミング
ギヤ５３をロックして各スクリューロータ３，５を回転
方向に位置決めする。The taper ring fixing mechanism 55 engages the timing gear 53 with the timing gear 51 in a state where the teeth 41, 43 of the rotor bodies 31, 33 are engaged with each other so as not to contact each other, and then the nut 57 is moved. The taper ring 59 is pushed between the timing gear 53 and the rotor shaft 29 by being fastened to the rotor shaft 29, and the timing gear 53 is locked to position each screw rotor 3, 5 in the rotation direction.

【００４７】この位置決めによって、タイミングギヤ組
２１は歯すじ４１，４３を接触しないように噛み合わせ
ながら、各スクリューロータ３，５を反対方向に同期回
転させる。By this positioning, the timing gear set 21 synchronously rotates the respective screw rotors 3 and 5 in opposite directions while meshing the teeth 41 and 43 so as not to contact each other.

【００４８】入力側のタイミングギヤ５１は継ぎ手を介
して電動モータの出力軸に連結され、入力側のロータ軸
２７と電動モータとを連結している。The input side timing gear 51 is connected to the output shaft of the electric motor via a joint, and connects the input side rotor shaft 27 and the electric motor.

【００４９】電動モータはタイミングギヤ組２１を介し
てスクリューロータ３，５を回転駆動し、コンプレッサ
１は吸入口１３から吸入した空気を歯すじ４１，４３と
ロータ室１１の壁面との間で軸方向左方に移動させなが
ら断熱圧縮し、吐出口１５から吐き出して燃料電池に送
る。The electric motor drives the screw rotors 3 and 5 to rotate via the timing gear set 21, and the compressor 1 rotates the air sucked from the suction port 13 between the teeth 41 and 43 and the wall surface of the rotor chamber 11. Adiabatic compression is performed while moving to the left in the direction.

【００５０】減圧部２３，２３はラビリンスシールであ
り、各ロータ本体３１，３３の吐出口１５側端面（高圧
側端面）に形成された凹部６１，６１と、ギヤケーシン
グ７に形成された凸部６３，６３と、ラビリンスリング
６５，６５（減圧部材）とから構成されている。The depressurizing portions 23, 23 are labyrinth seals, and have concave portions 61, 61 formed on the discharge port 15 side end surface (high pressure side end surface) of each of the rotor bodies 31, 33, and convex portions formed on the gear casing 7. 63, and labyrinth rings 65, 65 (pressure reducing members).

【００５１】凹部６１は軸方向の内側に向けてロータ軸
２７，２９回りに形成されており、ギヤケーシング７の
凸部６３は凹部６１と径方向に対向している。また、ラ
ビリンスリング６５は各凹部６１に固定され、凸部６３
と対向している。The concave portion 61 is formed around the rotor shafts 27 and 29 toward the inside in the axial direction, and the convex portion 63 of the gear casing 7 faces the concave portion 61 in the radial direction. The labyrinth ring 65 is fixed to each concave portion 61, and the convex portion 63
And is facing.

【００５２】このように、減圧部２３は各ロータ本体３
１，３３の軸方向内側に設けられている。As described above, the decompression unit 23 is connected to each rotor body 3
1, 33 are provided inside in the axial direction.

【００５３】また、ラビリンスリング６５は凸部６３の
外周面との間でラビリンスシールを形成しており、ラビ
リンスリング６５と凸部６３との間を移動する空気の圧
力をラビリンスシール機能（渦流によるエネルギーロ
ス）によって減圧する。Further, the labyrinth ring 65 forms a labyrinth seal with the outer peripheral surface of the projection 63, and the pressure of the air moving between the labyrinth ring 65 and the projection 63 is reduced by the labyrinth sealing function (vortex flow). (Energy loss).

【００５４】従って、各ロータ本体３１，３３の吐出口
１５側端面とロータ室１１との間に形成されている隙間
を高圧の空気が通り抜けても、この圧力は減圧部２３で
減圧された後シール１７側に移動する。Therefore, even if high-pressure air passes through the gaps formed between the discharge port 15 end faces of the rotor bodies 31 and 33 and the rotor chamber 11, the pressure is reduced after the pressure is reduced by the pressure reducing section 23. It moves to the seal 17 side.

【００５５】バイパス流路２５は空気流路６７，６９か
ら構成されている。空気流路６７はスクリューロータ
３，５の各高圧側シール１７周辺の空間を互いに連通
し、空気流路６９は吸入口１３から吸入された空気の圧
縮が始まる境界７１と空気流路６７とを連通している。The bypass passage 25 is constituted by air passages 67 and 69. The air flow path 67 communicates the spaces around the high pressure side seals 17 of the screw rotors 3 and 5 with each other, and the air flow path 69 defines a boundary 71 where the air sucked from the suction port 13 starts to be compressed and the air flow path 67. Communicating.

【００５６】このように高圧側シール１７はその周辺が
バイパス流路２５によって低圧側に連通されているか
ら、高圧の空気が各減圧部２３を通り抜けても、その圧
力はバイパス流路２５から低圧側に排出され、シール１
７に大きな圧力が掛かることはない。As described above, since the periphery of the high pressure side seal 17 is communicated with the low pressure side by the bypass flow path 25, even if high pressure air passes through each decompression section 23, the pressure is maintained at the low pressure side through the bypass flow path 25. Discharged to the side, seal 1
There is no great pressure on 7.

【００５７】このように、減圧部２３とバイパス流路２
５とによってシール１７は過大な圧力から２重に保護さ
れている。As described above, the pressure reducing section 23 and the bypass passage 2
5, the seal 17 is double protected from excessive pressure.

【００５８】ギヤケーシング７にはウォータージャケッ
ト７３が形成されており、このウォータージャケット７
３はアンギュラーコンタクトベアリング４５とシール１
７を囲むように形成されている。A water jacket 73 is formed on the gear casing 7.
3 is an angular contact bearing 45 and a seal 1
7 are formed.

【００５９】ウォータージャケット７３の開口７５，７
７にそれぞれウォータープラグとパイプとを接続して冷
却水を循環させれば、吐出口１５と吐出空気、アンギュ
ラーコンタクトベアリング４５、シール１７などが充分
に冷却され、高温の吐出空気の影響から保護される。Openings 75, 7 of water jacket 73
If a water plug and a pipe are connected to each other and the cooling water is circulated, the discharge port 15 and the discharge air, the angular contact bearing 45, the seal 17 and the like are sufficiently cooled and protected from the influence of the high-temperature discharge air. Is done.

【００６０】こうして、コンプレッサ１が構成されてい
る。Thus, the compressor 1 is configured.

【００６１】上記のように、コンプレッサ１は、スクリ
ューロータ３，５の高圧側端部に設けた減圧部２３によ
って、隙間を移動する空気が減圧されるから、接触型シ
ール１７は過大な圧力から解放され、耐久性が向上す
る。As described above, in the compressor 1, the air moving through the gap is depressurized by the decompression section 23 provided at the high pressure side end of the screw rotors 3, 5. It is released and durability is improved.

【００６２】従って、シール１７に耐圧型の高価なもの
を用いる必要が無くなるから、それに伴うコストの上昇
が避けられる。Accordingly, it is not necessary to use an expensive pressure-resistant seal 17 for the seal 17, thereby avoiding an increase in cost.

【００６３】また、ロータ本体３１，３３の高圧側端面
とロータ室１１との間に設けられた隙間に生じる空気の
漏れが、減圧部２３のラビリンスシール機能によって軽
減されるから、コンプレッサ１の性能が向上する上に、
この隙間をそれだけラフにすることが可能になり、隙間
管理が楽になって管理コストが大幅に低減される。Further, the leakage of air generated in the gap provided between the high pressure side end faces of the rotor bodies 31 and 33 and the rotor chamber 11 is reduced by the labyrinth sealing function of the pressure reducing section 23, so that the performance of the compressor 1 is reduced. Is improved,
This gap can be made rougher accordingly, the gap management becomes easier, and the management cost is greatly reduced.

【００６４】また、減圧部２３は、ロータ本体３１，３
３の端面に形成した凹部６１とギヤケーシング７側の凸
部６３との間に設けたことによって端面から軸方向内側
に形成されており、軸方向の外側に突き出すことがない
から、減圧部２３を設けるに当たってロータ本体３１，
３３の軸方向寸法を変更する必要がない。Further, the pressure reducing section 23 includes the rotor main bodies 31 and 3.
3 is provided between the concave portion 61 formed on the end surface of the gear 3 and the convex portion 63 on the gear casing 7 side, and is formed axially inward from the end surface, and does not protrude outward in the axial direction. In providing the rotor body 31,
There is no need to change the axial dimension of 33.

【００６５】さらに、減圧部２３の減圧機能とシール機
能は、凹部６１と凸部６３とラビリンスリング６５の軸
方向長さを変えることによって、ロータ本体３１，３３
の軸方向寸法を変更せずに、自由に調整することができ
る。Further, the pressure reducing function and the sealing function of the pressure reducing portion 23 are changed by changing the axial lengths of the concave portion 61, the convex portion 63, and the labyrinth ring 65, so that the rotor bodies 31, 33 are formed.
Can be adjusted freely without changing the axial dimension of the.

【００６６】また、ロータ本体３１，３３の軸方向寸法
が変わらないから、コンプレッサ１は、ロータ軸２７，
２９、ベアリング４５、シール１７、ギヤケーシング
７、コンプレッサケーシング９などの周辺部材の寸法
と、全体の構造を変更せずに、低コストで実施すること
ができる。Further, since the axial dimensions of the rotor bodies 31 and 33 do not change, the compressor 1 is
29, bearing 45, seal 17, gear casing 7, compressor casing 9, etc., and can be implemented at low cost without changing the dimensions and the overall structure.

【００６７】また、ラビリンスリング６５をロータ本体
３１，３３側に固定したことにより、スクリューロータ
３，５をケーシング７，９に組み付けるとラビリンスリ
ング６５も同時に組み付けられ、減圧部２３が完成する
から、組み付け性がよく、作業コストの上昇が防止され
る。Since the labyrinth ring 65 is fixed to the rotor main bodies 31 and 33, when the screw rotors 3 and 5 are assembled to the casings 7 and 9, the labyrinth ring 65 is also assembled at the same time and the decompression section 23 is completed. It is easy to assemble and prevents an increase in work cost.

【００６８】また、高圧の空気が減圧部２３を通り抜け
ても、バイパス流路２５によって低圧側に排出されるか
ら、シール１７の保護機能と耐久性がさらに向上する。Further, even if the high-pressure air passes through the pressure reducing section 23, the high-pressure air is discharged to the low-pressure side by the bypass passage 25, so that the protection function and the durability of the seal 17 are further improved.

【００６９】コンプレッサ１は、上記のように、減圧部
２３とバイパス流路２５によってシール１７が保護され
ると共に、減圧部２３によって全体のシール機能が向上
し空気漏れが低減するから、電気自動車の燃料電池用コ
ンプレッサに要求される高圧力比に耐えて、所望の性能
を得ることができる。As described above, in the compressor 1, the seal 17 is protected by the decompression section 23 and the bypass passage 25, and the entire sealing function is improved by the decompression section 23 to reduce air leakage. The desired performance can be obtained by withstanding the high pressure ratio required for the fuel cell compressor.

【００７０】このように、本発明の流体機械は、減圧部
によるシール保護機能とシール性の向上効果とによっ
て、高い圧力比が要求される用途にまで充分に適用範囲
を広げることができる。As described above, the fluid machine of the present invention can sufficiently expand its application range to applications requiring a high pressure ratio due to the seal protecting function and the effect of improving the sealability by the pressure reducing section.

【００７１】従って、本発明の流体機械を、例えば、車
両のスーパーチャージャに用いれば、吸気を高い圧力比
で安全に圧縮することが可能になり、過給効率と車両の
動力性能が大きく向上する。Therefore, if the fluid machine of the present invention is used for, for example, a supercharger of a vehicle, it is possible to safely compress the intake air at a high pressure ratio, and the supercharging efficiency and the power performance of the vehicle are greatly improved. .

【００７２】なお、本発明の流体機械は、凸部６３がギ
ヤケーシング７に一体形成されているコンプレッサ１と
異なって、別体に形成した凸部をケーシングに固定する
ように構成してもよい。The fluid machine of the present invention may be different from the compressor 1 in which the projection 63 is formed integrally with the gear casing 7, and may be configured such that the projection formed separately is fixed to the casing. .

【００７３】このように凸部とケーシングとを別体にす
れば、ケーシングの成形性、加工性が向上し、コストを
それだけ低減できる。If the projection and the casing are separated as described above, the formability and workability of the casing are improved, and the cost can be reduced accordingly.

【００７４】また、ラビリンスリング（減圧部材）をロ
ータ側に固定したコンプレッサ１と異なって、減圧部材
はケーシングに固定してもよい。Further, unlike the compressor 1 in which the labyrinth ring (pressure reducing member) is fixed to the rotor side, the pressure reducing member may be fixed to the casing.

【００７５】この場合、減圧部材と凸部を一体に形成し
てから、ケーシングに固定してもよい。In this case, the pressure reducing member and the projection may be integrally formed and then fixed to the casing.

【００７６】また、上記のように、本発明の流体機械
は、実施形態のようにロータを回転駆動して流体を圧縮
するコンプレッサやポンプだけでなく、流体圧を与えて
ロータから回転を取り出すタービン（膨張器）として用
いてもよい。As described above, the fluid machine of the present invention is not limited to a compressor or a pump that compresses a fluid by rotating a rotor as in the embodiment, but also a turbine that applies fluid pressure to extract rotation from the rotor. (Inflator).

【００７７】この場合も、減圧部によるシール保護機能
とシール性の向上効果とによって、高い圧力比が要求さ
れる用途に適用できる。Also in this case, the present invention can be applied to an application requiring a high pressure ratio due to the seal protecting function and the effect of improving the sealability by the pressure reducing section.

【００７８】[0078]

【発明の効果】本発明の流体機械は、減圧部のシール保
護機能によってシールの負担が軽減され耐久性が向上す
ると共に、耐圧型の高価なシールを用いる必要が無くな
り、コスト上昇が避けられる。According to the fluid machine of the present invention, the load on the seal is reduced by the seal protecting function of the pressure reducing section, the durability is improved, and the need for using a pressure-resistant expensive seal is eliminated, thereby avoiding an increase in cost.

【００７９】また、減圧部のシール機能によって性能が
向上すると共に、ロータ端面の隙間管理が楽になり、コ
ストが大幅に低減する。Further, the performance is improved by the sealing function of the decompression section, and the clearance management of the rotor end face is facilitated, so that the cost is greatly reduced.

【００８０】また、減圧部の形成と、その減圧機能とシ
ール機能の調整とを、ロータ本体の軸方向寸法を変更せ
ずに行えるから、ロータ軸、ベアリング、シール、ケー
シングのような周辺部材の寸法と、全体の構造を変更せ
ずに、低コストで実施できる。Further, since the formation of the pressure reducing portion and the adjustment of the pressure reducing function and the sealing function can be performed without changing the axial dimension of the rotor body, the peripheral members such as the rotor shaft, bearings, seals, and casing can be formed. It can be implemented at low cost without changing dimensions and overall structure.

【００８１】また、減圧部によってシールが保護され、
全体のシール機能が向上するから、本発明の流体機械
は、例えば、電気自動車の燃料電池用コンプレッサのよ
うな、高圧力比が要求される用途に好適である。Further, the seal is protected by the pressure reducing section,
Since the overall sealing function is improved, the fluid machine of the present invention is suitable for applications requiring a high pressure ratio, such as a fuel cell compressor for an electric vehicle.

【００８２】請求項２の流体機械は、請求項１の構成と
同等の効果を得ることができる。According to the fluid machine of the second aspect, the same effect as the configuration of the first aspect can be obtained.

【００８３】また、ロータと減圧部材の組み付けを同時
に行えるから、作業性がよい。Since the rotor and the pressure reducing member can be assembled at the same time, workability is good.

【００８４】請求項３の流体機械は、請求項１または請
求項２の構成と同等の効果を得ることができる。According to the fluid machine of the third aspect, it is possible to obtain the same effect as the configuration of the first or second aspect.

【００８５】また、バイパス流路の圧抜き機能によっ
て、シールの保護機能と耐久性がさらに向上する。Further, the function of releasing the pressure of the bypass passage further improves the protection function and durability of the seal.

【００８６】請求項４の流体機械は、請求項１〜３の構
成と同等の効果を得ることができる。The fluid machine according to the fourth aspect can provide the same effects as the configurations according to the first to third aspects.

【００８７】また、本発明の特徴をスクリュー式流体機
械で実施したこの構成は、高圧力比が要求される用途に
好適である。This configuration in which the features of the present invention are implemented by a screw type fluid machine is suitable for applications requiring a high pressure ratio.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の要部を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a main part of the present invention.

【図３】従来例の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ コンプレッサ（スクリュー式流体機械：流体機械） ３，５ スクリューロータ（ロータ） ７ ギヤケーシング（ケーシング） ９ コンプレッサケーシング（ケーシング） １１ ロータ室 １３ 吸入口（流入口） １５ 吐出口（流出口） １７ 接触型のシール（高圧側のシール） ２３ 減圧部 ２５ バイパス流路 ２７，２９ ロータ軸 ３１，３３ ロータ本体 ６１ ロータ本体３１，３３側の凹部 ６３ ギヤケーシング７側の凸部 ６５ ラビリンスリング（減圧部材） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor (screw type fluid machine: fluid machine) 3, 5 Screw rotor (rotor) 7 Gear casing (casing) 9 Compressor casing (casing) 11 Rotor room 13 Inlet (inlet) 15 Outlet (outlet) 17 Contact Mold seal (high-pressure side seal) 23 Depressurizing unit 25 Bypass flow path 27, 29 Rotor shaft 31, 33 Rotor body 61 Recessed part on rotor body 31, 33 side 63 Convex part on gear casing 7 side 65 Labyrinth ring (decompression member)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ロータ室及びこれと連通する流体の流入
口と流出口を有するケーシングと、ロータ室中で回転す
るロータ本体及びこれを支承するロータ軸を有する一対
のロータと、ロータ室からの流体漏れを防止するシール
とを備え、流入口から流入した流体が各ロータ本体及び
ロータ室との間で高圧側から低圧側に軸方向移動し流出
口から流出する流体機械であって、 流体の圧力を減圧する減圧部をロータ本体の高圧側端部
に設け、この減圧部が、ロータ本体の端面から軸方向内
側に向けて形成された凹部と、この凹部と対向するケー
シング側の凸部と、凹部と凸部の一側に配置された減圧
部材とからなり、凹部と凸部の他側と減圧部材との隙間
を流体が移動して減圧されることを特徴とする流体機
械。A casing having a rotor chamber and an inlet and an outlet for a fluid communicating therewith; a pair of rotors having a rotor body rotating in the rotor chamber and a rotor shaft supporting the rotor body; A fluid machine having a seal for preventing fluid leakage, wherein the fluid flowing from the inlet moves axially from the high pressure side to the low pressure side between each rotor body and the rotor chamber and flows out of the outlet, and A pressure reducing portion for reducing the pressure is provided at a high pressure side end of the rotor body, and the pressure reducing portion has a concave portion formed inward from the end surface of the rotor body in the axial direction, and a convex portion on the casing side facing the concave portion. A fluid machine, comprising: a depressurizing member disposed on one side of a concave portion and a convex portion; and a fluid moves in a gap between the other side of the concave portion and the convex portion and the depressurizing member to reduce the pressure. 【請求項２】 請求項１に記載の発明であって、減圧部
材が、ロータ本体に配置されていることを特徴とする流
体機械。2. The fluid machine according to claim 1, wherein the pressure reducing member is disposed on the rotor body. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の発明で
あって、低圧側の流入口または流出口と、高圧側に配置
されたシール周辺の空間とを連通するバイパス流路を設
けたことを特徴とする流体機械。3. The invention according to claim 1 or 2, wherein a bypass flow path is provided for communicating an inflow port or an outflow port on the low pressure side with a space around the seal disposed on the high pressure side. A fluid machine characterized by the above. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか一項に記載の発明
であって、ロータが、スクリュー状の歯すじで互いに噛
み合いながら回転する一対のスクリューロータであるス
クリュー式の流体機械であることを特徴とする流体機
械。4. The screw type fluid machine according to claim 1, wherein the rotor is a pair of screw rotors rotating while meshing with each other with screw-shaped teeth. A fluid machine characterized by the above.