JP2008127990A - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリューロータとケーシングとの間の隙間を効率よくシールすることができ、圧縮性能を向上させることができるスクリュー圧縮機を提供する。
【解決手段】互いに噛み合いながら回転する雌ロータ２及び雄ロータと、これら雄ロータ２及び雌ロータを収納して複数の圧縮作動室を形成するケーシング３とを備えたスクリュー圧縮機１において、雄ロータ２の中空部１１及びこれに連通する軸部１３の貫通孔１８と、雄ロータ２のロータ吐出側端部１５に形成され、中空部１１からの潤滑油を噴出する噴出孔１６と、雌ロータの中空部及びこれに連通する軸部の貫通孔と、雌ロータのロータ吐出側端部に形成され、中空部からの潤滑油を噴出する噴出孔とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、雌雄一対のスクリューロータとこれらスクリューロータを収納して複数の圧縮作動室を形成するケーシングとを備えたスクリュー圧縮機に関する。

スクリュー圧縮機は、高圧側の圧縮作動室から低圧側の圧縮作動室に圧縮気体が漏れることにより圧縮性能が低下するため、この圧縮気体の漏れを低減することが重要な課題となっている。そこで、圧縮気体の漏れを低減するため、例えばスクリューロータやケーシング等の部品の加工精度を高めたり隙間調整用の部品を設けたりして、スクリューロータとケーシングとの間の隙間を厳しく管理している。

また例えば、雌ロータの各歯底に噴射口を設け、軸端近傍の外周に複数の導入口を設け、それら噴射口と導入口を対にして連通させるとともに、軸端の回転に応じて導入口に連通するように形成された複数の注入口を有する注入部材をケーシングに固定した構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の従来技術では、注入口の断面積を異ならせ、その流路抵抗の差によって潤滑油の供給流量を異ならせており、圧縮作動室の状態に応じて適正な量の潤滑油を供給するようになっている。そして、圧縮作動室内に潤滑油を供給することにより、圧縮気体の冷却、ロータ隙間のシール及び潤滑等を図るようになっている。

また例えば、螺旋状の歯部とこの歯部に略相似形状の中空部とを有するスクリューロータにおいて、シールライン（噛み合い線）上に貫通孔を設けた構造が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に記載の従来技術では、中空部内の潤滑油を貫通孔から噴出させることにより、スクリューロータ同士の噛み合い部をシールするようになっている。

特開昭６１−２７２４８９号公報（第１図〜第３図） 特開２００６−９７６０４号公報（図１０）

しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。

上記特許文献１に記載の従来技術では、雌ロータの歯底に設けた噴射口から潤滑油が噴射し、圧縮作動室内に拡散することで、圧縮気体の冷却、ロータ隙間のシール及び潤滑等を図るようになっている。すなわち、噴射口は、ケーシングとの間に微少隙間を形成するスクリューロータのロータ吐出側端部や歯の頂部から離れた位置にある。そのため、スクリューロータとケーシングとの間のシール効果を十分に得るには、液体の噴出量を比較的多くする必要があった。また、液体の噴出量は、その圧縮のために動力が消費されるので圧縮性能が低下する要因となっていた。

上記特許文献２に記載の従来技術では、スクリューロータのシールライン上に設けた貫通孔から潤滑油が噴出することにより、スクリューロータ同士の噛み合い部を効率よくシールするようになっている。しかしながら、スクリューロータとケーシングとの間のシールについて考慮したものではなく、前述した特許文献１に記載の従来技術と同様の課題が生じる。

本発明の目的は、スクリューロータとケーシングとの間の隙間を効率よくシールすることができ、圧縮性能を向上させることができるスクリュー圧縮機を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、互いに噛み合いながら回転する雌雄一対のスクリューロータと、前記スクリューロータを収納して複数の圧縮作動室を形成するケーシングとを備えたスクリュー圧縮機において、前記スクリューロータの内部に形成した液体通路と、前記スクリューロータのロータ吐出側端部に形成され、前記液体通路からの液体を噴出する第１の噴出孔とを有する。

本発明においては、スクリューロータのロータ吐出側端部に第１の噴出孔を設け、この第１の噴出孔から液体通路内の液体（例えば潤滑油等）が噴出する。これにより、スクリューロータのロータ吐出側端部とケーシング内壁との隙間に液体を直接噴出するので、その隙間を効率よくシールすることができ、例えば歯底に噴出孔を設けた場合に比べ、液体の噴出量を低減することができる。したがって、余分な動力の消費を抑えることができ、圧縮性能を向上させることができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記第１の噴出孔は、前記ロータ吐出側端部における各歯形部分に形成する。

（３）上記目的を達成するために、また本発明は、互いに噛み合いながら回転する雌雄一対のスクリューロータと、前記スクリューロータを収納して複数の圧縮作動室を形成するケーシングとを備えたスクリュー圧縮機において、前記スクリューロータの内部に形成した液体通路と、前記スクリューロータの歯の頂部に形成され、前記液体通路内の液体を噴出する第２の噴出孔とを有する。

本発明においては、スクリューロータの歯の頂部に第２の噴出孔を設け、この第２の噴出孔から液体通路内の液体（例えば潤滑油等）が噴出する。これにより、スクリューロータの歯の頂部とケーシングの内壁との隙間に液体を直接噴出するので、その隙間を効率よくシールすることができ、例えば歯底に噴出孔を設けた場合に比べ、液体の噴出量を低減することができる。したがって、余分な動力の消費を抑えることができ、圧縮性能を向上させることができる。

（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、好ましくは、請求項３のスクリュー圧縮機において、前記第２の噴出孔は、前記スクリューロータの軸方向の所定位置における各歯の頂部に形成する。

（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記スクリューロータのロータ吐出側端部の内側に翼手段を設ける。

（６）上記（１）〜（５）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記液体通路は、前記スクリューロータの歯部に略相似形状の中空部を有する。

本発明によれば、スクリューロータとケーシングとの間の隙間を効率よくシールすることができ、圧縮性能を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

本発明の第１の実施形態を図１〜図３により説明する。本実施形態は、スクリューロータのロータ吐出側端部に噴出孔を設けた実施形態である。

図１は、本実施形態のスクリュー圧縮機の第１の全体構造を表す軸方向断面図であり、図２は、雄ロータのロータ吐出側端部の詳細構造を表す内側から見た斜視図である。また、図３は、本実施形態のスクリュー圧縮機における圧縮気体及び潤滑油の流れを表す図である。

これら図１〜図３において、スクリュー圧縮機１は、回転軸が平行でかつ互いに噛み合いながら回転する雄ロータ２及び雌ロータ（図示せず）と、これら雄ロータ２及び雌ロータを収納して複数の圧縮作動室を形成するケーシング３とを備えている。ケーシング３には、雄ロータ２及び雌ロータを収納する略円筒状ボア４と、圧縮作動室に気体（例えば空気）を吸入するための吸入口５と、圧縮作動室で生成した圧縮気体を吐出するための吐出口６とが設けられている。

雄ロータ２は、吸入側（図２中右側）に設けられ例えばラジアル荷重を負担する軸受７と、吐出側（図２中左側）に設けられ例えばラジアル荷重及びスラスト荷重を負担する軸受８，９により回動可能に支持されている。雌ロータは、図示しないが、吸入側に設けられ例えばラジアル荷重を負担する軸受と、吐出側に設けられ例えばラジアル荷重及びスラスト荷重を負担する軸受により回動可能に支持されている。そして、例えば回動機（図示せず）からの回転動力が雄ロータ１に伝達されると、雄ロータ２及び雌ロータがタイミングギヤ（図示せず）により同期して回転するようになっている。このとき、圧縮作動室は、吐出側に移動しつつ容積が減少して気体を圧縮するようになっている。

雄ロータ２は、螺旋状の歯部１０及びこの歯部１０に略相似形状の中空部１１を有するロータ部１２と、このロータ部１２の軸方向両側に接合された軸部１３，１４とで構成されている。雄ロータ２のロータ吐出側端部１５における各歯形部分１５ａには、噴出孔１６が１つずつ形成されている。この噴出孔１６は、例えば図２に示すように、歯形部分１５ａの周方向ほぼ中央に、かつ歯底の径方向位置を基準として歯丈の８０％の距離となる位置よりも径方向内側に形成されている。また、雄ロータ２のロータ吐出側端部１５の内側（図２中左下側）には、噴出孔１６に向かって婉曲するように形成された複数の翼状突起部１７（翼手段）が設けられており、雄ロータ２の回転に伴い中空部１１に旋回流を生じさせるようになっている。また、雄ロータ２の吸入側軸部１３には、中空部１１に連通する軸方向の貫通孔１８が形成されており、この貫通孔１８にオイルタンク１９からの潤滑油が供給されるようになっている。そして、貫通孔１８を介し中空部１１に供給された潤滑油が噴出孔１６から噴出するようになっている。

図示しないが、雌ロータは、螺旋状の歯部及び中空部を有するロータ部と、このロータの軸方向両側に接合された軸部とで構成されている。雌ロータのロータ吐出側端部における各歯形部には噴出孔が例えば１つずつ形成されており、この噴出孔は、歯底の径方向位置を基準として歯丈の８０％の距離となる位置よりも径方向内側に形成されている。また、雌ロータのロータ吐出側端部の内側には、噴出孔に向かって婉曲するように形成された複数の翼状突起部（翼手段）が設けられており、雌ロータの回転に伴い中空部に旋回流を生じさせるようになっている。また、雌ロータの吸入側軸部には、中空部に連通する軸方向の貫通孔が形成されており、この貫通孔にオイルタンク１９からの潤滑油が供給されるようになっている。そして、貫通孔を介し中空部に供給された潤滑油が噴出孔から噴出するようになっている。

スクリュー圧縮機１の吐出側配管系統２０には、圧縮気体から潤滑油を分離するオイルセパレータ（液体分離機構）２１が接続されており、このオイルセパレータ２１によって圧縮気体から分離された潤滑油はオイルタンク１９に戻されるようになっている。オイルタンク１９は、スクリュー圧縮機１の吐出側配管系統２０から抽気した圧縮気体が導入されて加圧されており、これによって雄ロータ２の吸入側軸部１３及び雌ロータの吸入側軸部に潤滑油を供給するようになっている。

以上のように構成された本実施形態においては、雄ロータ２のロータ吐出側端部１５に噴出孔１６を設け、この噴出孔１６から中空部１１内の潤滑油が噴出する。また、雌ロータのロータ吐出側端部に噴出孔を設け、この噴出孔から中空部内の潤滑油が噴出する。これにより、特に、圧縮最終過程にあって圧力が高い状態の圧縮作動室と吸込過程にあって圧力が低い状態の圧縮作動室との間の漏れを抑えることができる。また、雄ロータ２のロータ吐出側端部１５及び雌ロータのロータ吐出側端部とケーシング内壁との隙間に潤滑油を直接噴出するので、その隙間を効率よくシールすることができ、例えば歯底に噴出孔を設けた場合に比べ、潤滑油の噴出量を低減することができる。したがって、余分な動力の消費を抑えることができ、圧縮性能を向上させることができる。

また、本実施形態では、雄ロータ２のロータ吐出側端部１５に複数の翼状突起部１７を設け、雄ロータ２の回転に伴い中空部１１に旋回流を生じさせている。また、雌ロータのロータ吐出側端部に複数の翼状突起部を設け、雌ロータの回転に伴い中空部に旋回流を生じさせている。これにより、給油動力を軽減することができる。

また、本実施形態では、雄ロータ２の中空部１１を歯部１０に略相似形状となるように形成している。これにより、中空部１１内の潤滑油によって歯部１０を効率よく冷却することができる。

なお、上記第１の実施形態においては、雄ロータ２のロータ吐出側端部１５の噴出孔１６は、歯形部分１５ａの周方向ほぼ中央に形成した場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図４に示すように、前進面側に近づけた位置に形成してもよい。また、上記第１の実施形態においては、各歯形部分に噴出孔を１つずつ設けた場合を例にとって説明したが、これに限られず、各歯形部分に２つずつ以上設けてもよい。これらの変形例においても、上記同様の効果を得ることができる。

本発明の第２の実施形態を図５〜図７により説明する。本実施形態は、スクリューロータの歯の頂部に噴出孔を設けた実施形態である。

図５は、本実施形態のスクリュー圧縮機の全体構造を表す軸方向断面図であり、図６は、図５中断面VI−VIにおける雄ロータの径方向断面図である。また、図７は、雄ロータのロータ吐出側端部の詳細構造を表す内側から見た斜視図である。なお、これら図５〜図７において、上記実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態では、雄ロータ２の軸方向の所定位置（吐出側よりの位置）における各歯の頂部には、噴出孔２２が１つずつ形成されている。また、雄ロータ２のロータ吐出側端部１５の内側（図７中左下側）には、上記実施形態と同様、複数の翼状突起部１７が設けられており、雄ロータ２の回転に伴い中空部１１に旋回流を生じさせるようになっている。そして、吸入側軸部１３の貫通孔１８を介し中空部１１に供給された潤滑油が噴出孔２２から噴出するようになっている。

図示しないが、雌ロータの軸方向の所定位置（上述した雄ロータ２と同じ位置）における各歯の頂部には、噴出孔が１つずつ形成されている。また、雌ロータのロータ吐出側端部の内側には、複数の翼状突起部が設けられており、雌ロータの回転に伴い中空部に旋回流を生じさせるようになっている。そして、雌ロータの吸入側軸部の貫通孔を介し中空部に供給された潤滑油が噴出孔から噴出するようになっている。

以上のように構成された本実施形態においては、雄ロータ２の歯の頂部に噴出孔２２を設け、この噴出孔２２から中空部１１内の潤滑油が噴出する。また、雌ロータの歯の頂部に噴出孔を設け、この噴出孔から中空部内の潤滑油が噴出する。これにより、隣接する高圧側の圧縮作動室から低圧側の圧縮作動室への漏れを抑えることができる。また、雄ロータ２の歯の頂部とケーシング内壁との隙間、及び雌ロータの歯の頂部とケーシング内壁との隙間に潤滑油を直接噴出するので、それら隙間を効率よくシールすることができ、例えば歯底に噴出孔を設けた場合に比べ、潤滑油の噴出量を低減することができる。したがって、余分な動力の消費を抑えることができ、圧縮性能を向上させることができる。

また、上記第１の実施形態と同様、雄ロータ２のロータ吐出側端部１５に複数の翼状突起部１７を設け、雌ロータのロータ吐出側端部に複数の翼状突起部を設けることにより、給油動力を軽減することができる。また、雄ロータ２の中空部１１を歯部１０に略相似形状となるように形成することにより、中空部１１内の潤滑油によって歯部１０を効率よく冷却することができる。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、雄ロータ２のロータ部１２は、螺旋状の歯部１０とこの歯部１０に略相似形状の中空部１１とを有する構造を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図８に示すように、雄ロータ２のロータ部１２Ａを中実構造とし、吸入側軸部１３の貫通孔１８に連通する軸方向の流路２３を形成し、この流路２３とロータ吐出側端部１５の噴出孔１６とを連通させる径方向の流路２４を形成してもよい。また、例えば図９に示すように、雄ロータ２のロータ部１２Ａを中実構造とし、吸入側軸部１３の貫通孔１８に連通する軸方向の流路２３を形成し、歯の頂部の貫通孔２２を流路２３に連通させるように形成してもよい。これらの変形例においても、上記第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記第１の実施形態においてはロータ吐出側端部に噴出孔を設けた場合を、第２の実施形態においては歯の頂部に噴出孔を設けた場合をそれぞれ説明したが、それらを組み合わせてもよいことは言うまでもない。

本発明のスクリュー圧縮機の第１の実施形態の全体構造を表す軸方向断面図である。 本発明のスクリュー圧縮機の第１の実施形態における雄ロータのロータ吐出側端部の詳細構造を表す内側から見た斜視図である。 本発明のスクリュー圧縮機の第１の実施形態における圧縮気体及び潤滑油の流れを表すブロック図である。 本発明のスクリュー圧縮機の一変形例による雄ロータのロータ吐出側端部の噴出孔の位置を表す図である。 本発明のスクリュー圧縮機の第２の実施形態の全体構造を表す軸方向断面図である。 図５中断面VI−VIにおける雄ロータの径方向断面図である。 本発明のスクリュー圧縮機の第２の実施形態における雄ロータのロータ吐出側端部の詳細構造を表す内側から見た斜視図である。 本発明のスクリュー圧縮機の他の変形例の構造を表す軸方向断面図である。 本発明のスクリュー圧縮機の他の変形例の構造を表す軸方向断面図である。

符号の説明

１ スクリュー圧縮機
２ 雄ロータ
３ ケーシング
１０ 歯部
１１ 中空部（液体通路）
１５ ロータ吐出側端部
１６ 噴出孔
１７ 翼状突起部
１８ 貫通孔（液体通路）
２２ 噴出孔
２３ 流路（液体通路）
２４ 流路（液体通路）

Claims (6)

1. 互いに噛み合いながら回転する雌雄一対のスクリューロータと、前記スクリューロータを収納して複数の圧縮作動室を形成するケーシングとを備えたスクリュー圧縮機において、
   前記スクリューロータの内部に形成した液体通路と、
   前記スクリューロータのロータ吐出側端部に形成され、前記液体通路内の液体を噴出する第１の噴出孔とを有することを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. 請求項１記載のスクリュー圧縮機において、前記第１の噴出孔は、前記ロータ吐出側端部における各歯形部分に形成したことを特徴とするスクリュー圧縮機。
3. 互いに噛み合いながら回転する雌雄一対のスクリューロータと、前記スクリューロータを収納して複数の圧縮作動室を形成するケーシングとを備えたスクリュー圧縮機において、
   前記スクリューロータの内部に形成した液体通路と、
   前記スクリューロータの歯の頂部に形成され、前記液体通路内の液体を噴出する第２の噴出孔とを有することを特徴とするスクリュー圧縮機。
4. 請求項３のスクリュー圧縮機において、前記第２の噴出孔は、前記スクリューロータの軸方向の所定位置における各歯の頂部に形成したことを特徴とするスクリュー圧縮機。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載のスクリュー圧縮機において、前記スクリューロータのロータ吐出側端部の内側に翼手段を設けたことを特徴とするスクリュー圧縮機。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載のスクリュー圧縮機において、前記液体通路は、前記スクリューロータの歯部に略相似形状の中空部を有することを特徴とするスクリュー圧縮機。

Images