JP2011069309A - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸入した流体の質量流量を増大させることが可能なスクリュー圧縮機を提供することにある。
【解決手段】吸込口から流体を吸入して圧縮し、圧縮した流体を吐出通路から外部へ吐出するスクリュー圧縮機において、互いに噛み合った雄ロータ及び雌ロータと、雄ロータ及び雌ロータの各々に設けられた回転軸と、少なくとも、雄ロータ及び雌ロータとが収められたケーシングとを備え、ケーシングの内壁面と雄ロータ又は雌ロータの少なくとも何れか一方の外周との幅は、回転軸方向であって、吸込口から吐出側に向かうにつれて小さくなるように形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スクリュー圧縮機に関する。

図２は、雄ロータと雌ロータの外周面及び端面から流体を吸い込むスクリュー圧縮機の雄ロータおよび雌ロータ間における断面図を示したものである。スクリュー圧縮機は、円筒状の空間を持つケーシング１と、その中に互いに噛み合うように収納された一対の雄ロータ２および雌ロータ（図に示さず）からなる。

雄ロータの回転軸と雌ロータの回転軸の回転により、吸込口３からケーシング１の内部に流入した流体は、吸込ポート５と雄ロータ２及び雌ロータの吐出側端面との間において、雄ロータ２と雌ロータとケーシング１とで形成される作動空間内で圧縮され、吐出通路４を経て外部に排出される。

吸込ポート５が雄ロータ２及び雌ロータの外周面に開口している場合、回転する両ロータによって吸込過程にある流体には、遠心力が働くため、この作動空間内の圧力の低下を招き、質量流量が減少する原因となる。

特許文献１には、協動する螺旋刃を有する装置に関して、ワーキングスペースの各部におけるロータの径、螺旋刃の形状を同時に変化させる構成が開示されている。また、ロータ径および回転収容部の径をロータ軸方向入口側から出口側に向けて徐々に狭くする構成が開示されている。

特許文献２には、圧力差利用自動間隙調整機能を有するツインスクリュー圧縮機構に関して、ネジ山の歯根、側壁および内環壁が囲んで形成する少なくとも一つの気室の体積がケースの入口端より出口端に向けて徐々に減少する構成が開示されている。

特許文献３には、スクリュー流体機械に関して、ケーシングとは異なる材質からなる被覆層をボア壁面の吐出ポートに近い部分に設け、この被覆層の厚さを吸込ポート側から吐出ポート側に向かって次第に増加する構成が開示されている。

特許文献４には、スクリュー流体機械に関して、ケーシングとは異なる材質からなる被覆層をボア全面に施し、この厚さを高圧側ボア面では吐出口近くで厚く、これより離れるにつれて薄くする構成が開示されている。

特表２００３−５２２８８９号公報 特開２００１−２１４８７４号公報 特開平０５−２３１３６２号公報 特開平０４−２１４９８０号公報

特許文献１では、圧縮過程の高効率化および動作特性の安定化を目的としている。また、特許文献２では、作動空間の内部圧力を自動調整して起動パワーおよび起動電流を低減してモータのオーバーロードを防止し、運転をより安定させることを目的としている。また、特許文献３および特許文献４では、圧縮過程における流体の内部漏洩を低減し、圧縮機効率の向上を目的としている。しかし、いずれも吸込過程における圧力損失の低減による質量流量を増大させる点については、何ら言及されていない。

本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、吸入した流体の質量流量を増大させることが可能なスクリュー圧縮機を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、吸込口から流体を吸入して圧縮し、前記圧縮した流体を吐出通路から外部へ吐出するスクリュー圧縮機において、互いに噛み合った雄ロータ及び雌ロータと、前記雄ロータ及び前記雌ロータの各々に設けられた回転軸と、少なくとも、前記雄ロータ及び前記雌ロータとが収められたケーシングとを備え、前記ケーシングの内壁面と前記雄ロータ又は前記雌ロータの少なくとも何れか一方の外周との幅は、前記回転軸方向であって、前記吸込口から前記吐出側に向かうにつれて小さくなるように形成される。さらに、前記ケーシングの内壁面は、前記吐出通路よりも前記吸込口に近い側に形成される。また、吸込口から流体を吸入して圧縮し、前記圧縮した流体を吐出通路から外部へ吐出するスクリュー圧縮機において、互いに噛み合った雄ロータ及び雌ロータと、前記雄ロータ及び前記雌ロータの各々に設けられた回転軸と、少なくとも、前記雄ロータ及び前記雌ロータとが収められたケーシングとを備え、前記ケーシングの内壁面の少なくとも一部において、前記ケーシングの内壁面と前記雄ロータ又は前記雌ロータの少なくとも何れか一方の外周との幅は、前記回転軸方向であって、前記吸込口から前記吐出側に向かうにつれて小さくなるように形成される。さらに、前記ケーシングの内壁面の少なくとも一部には、前記雄ロータ又は前記雌ロータから遠ざかる方向に溝が設けられる。さらに、前記ケーシングの前記流体の吸込側端面の近傍に設けられ、前記ケーシングの内部と外部とを連通する通路を備える。さらに、前記ケーシングの内壁面は、前記吐出通路よりも前記吸込口に近い側に形成される。

本発明によれば、吸入した流体の質量流量を増大させることが可能なスクリュー圧縮機を提供することができる。

実施例１のスクリュー圧縮機の断面を示す図である。 スクリュー圧縮機のロータ軸に平行な断面図である。 図１のＡ−Ａ断面を示す図である。 実施例２のスクリュー圧縮機の模式図である。 図４のＡ−Ａ断面を示す図である。

以下、実施例１を図１，図３を用いて説明する。なお、実施例１は、流体として、例えば空気等を圧縮する圧縮機に関するものである。

図１は、実施例１のスクリュー圧縮機の雄ロータ２及び雌ロータ間における断面を示す図である。実施例１のスクリュー圧縮機の主な構成は図２と同様である。

吸込口３からケーシング１の内部に流入した流体は、吸込ポート５と、両ロータの吐出側端面との間において、雄ロータ２と雌ロータとケーシング１とによって形成される作動空間内で圧縮され、吐出通路４を経て外部に排出される。

吸込ポート５が両ロータの外周面に開口している場合、回転する両ロータによって吸込過程にある流体には遠心力が働くため、作動空間内の圧力低下を招き、質量流量が減少する原因となる。

そこで、実施例１では、ケーシング１において、吸込ポート５より上流側の内壁面６を両ロータの軸に対して傾斜させ、内壁面６と両ロータの外周面とで形成される吸込流路の幅を両ロータの軸方向の吐出側に向かうにつれて小さくする。すなわち、ケーシング１の内壁面６の少なくとも一部は、流体の上流側のケーシング１の内壁面６と雄ロータ２又は雌ロータの少なくとも何れか一方の外周との幅が、流体の下流側のケーシング１の内壁面と雄ロータ２又は雌ロータの少なくとも何れか一方の外周との幅よりも大きくなるように形成される。また、ケーシング１の内壁面と雄ロータ２又は雌ロータの少なくとも何れか一方の外周との幅は、回転軸方向であって、吸込口３から吐出側に向かうにつれて小さくなるように形成される。また、ケーシング１の内壁面６は、上流側のケーシングの内壁面と雄ロータ２又は雌ロータの少なくとも何れか一方の外周の幅が、上流側から下流側に向かうにつれて小さくなるように形成される。また、この内壁面６は、吐出通路４よりも吸込口３に近い側に形成される。

これにより、両ロータの回転に伴い流体に働く遠心力によって、作動空間内に一旦吸い込まれた流体が両ロータの外周面と内壁面６との間から作動空間の外に放出することを防ぐことが可能となる。内壁面６の吸込口３に近い部分は、ロータ外周面との距離を狭めてしまうと、吸込過程を阻害し圧力損失を増大させる要因になるため、内壁面６と両ロータ外周面との距離は可能な限り大きくする。

図３は、実施例１の図２中のＡ−Ａ断面を示す図である。図３において、ケーシング１の内壁面６と両ロータの外周面とで形成される吸込流路の幅を、両ロータ各々の回転方向に狭めるように内壁面６を形成している。これにより、前述の説明と同様に、作動空間内の圧力低下を防ぐ効果がある。

以上、実施例１のスクリュー圧縮機によれば、流体の流量を増大させることが可能となる。

また、両ロータの回転に伴い流体に働く遠心力によって、作動空間内に一旦吸い込まれた流体が両ロータの外周面とケーシング内壁面とのすき間から作動空間の外に放出してしまうことを防ぐ効果があり、その結果流体の流量増大に効果的なスクリュー圧縮機の実現が可能となる。

次に、実施例２を図４，図５を用いて説明する。なお、実施例２は、流体として、例えば空気を圧縮し、その圧縮過程において作動空間内に外部から潤滑油を供給する油冷式の圧縮機に関するものである。

実施例２が実施例１と相違する点について説明する。実施例２では、外部から作動空間内に潤滑油を供給するための給油孔７を設けている。また、ケーシング１において吸込ポート５より上流側の内壁面６と両ロータの外周面とで形成される吸込流路の幅が両ロータの回転方向に急拡大する部分（溝）８を内壁面６に形成している。すなわち、この溝８は、ケーシング１の内壁面の少なくとも一部であって、雄ロータ２又は雌ロータから遠ざかる方向に設けられる。また、ケーシング１の吸込側端面上の吸込ポート５近傍にケーシング１内部と軸受室とを連通する通路９を設けている。その他は、実施例１と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。

実施例２では、実施例１と同様に、内壁面６と両ロータの外周面とで形成される吸込流路の幅を、両ロータの軸方向の吐出側及び回転方向に向かうにつれて小さく形成している。すなわち、ケーシング１の内壁面と雄ロータ２又は雌ロータの少なくとも何れか一方の外周との幅は、回転軸方向であって、吸込口３から吐出側に向かうにつれて小さくなるように形成される。これにより、作動空間内に一旦吸い込んだ流体が、両ロータの回転に伴い、流体に遠心力が働くことによって、再び作動空間の外に流出する現象を抑制することが可能となる。

また、油冷式の圧縮機では、圧縮過程にある作動空間に供給された潤滑油が各部すき間を通って逆流し、吸込ポート５から飛散する現象が起こる。吸込ポート５から飛散した潤滑油は、両ロータの回転に伴い遠心力を受け、内壁面６上を吸込口３に向かって逆流する。この現象によって、吸込過程における流体の圧力損失を増大するだけでなく、高温の潤滑油と熱交換することによって吸込過程にある流体が膨張し、質量流量の低下を招く。

そこで、内壁面６には、ケーシング１の吸込ポート５より上流側の内壁面６と両ロータの外周面とで形成される吸込流路の幅が両ロータの回転方向に急拡大する溝８を形成する。さらに、ケーシング１の吸込側端面上の吸込ポート５の近傍に、ケーシング１内部と軸受室とを連通する通路９を設ける。すなわち、この通路９は、ケーシング１の流体の吸込側端面の近傍に設けられる。

これにより、吸込ポート５から飛散して内壁面６上を逆流する潤滑油は、吸込流路の急拡大する部分（溝）８にて堰き止められた後、重力によりケーシング１の吸込側端面における吸込ポート５近傍に溜まる。その後、ケーシング１内部と軸受室とを連通する通路９を通じて軸受室に排出される。従って、吸込口３から流入した流体と吸込ポート５から飛散した潤滑油が干渉することを防ぐことができ、流体の圧力損失の低減及び潤滑油との熱交換による膨張を防ぐ効果を得ることができる。

以上により、ロータ外周面に吸込ポートの開口部をもつ油冷式スクリュー圧縮機においても、吸込過程における圧力損失を低減し、流体の質量流量の増大に効果的な圧縮機の実現が可能となる。

１ ケーシング
２ 雄ロータ
３ 吸込口
４ 吐出通路
５ 吸込ポート
６ 吸込ポートより上流側のケーシングの内壁面
７ 給油孔
８ 溝
９ ケーシングの内部と外部とを連通する通路

Claims (6)

1. 吸込口から流体を吸入して圧縮し、前記圧縮した流体を吐出通路から外部へ吐出するスクリュー圧縮機において、
   互いに噛み合った雄ロータ及び雌ロータと、
   前記雄ロータ及び前記雌ロータの各々に設けられた回転軸と、
   少なくとも、前記雄ロータ及び前記雌ロータとが収められたケーシングとを備え、
   前記ケーシングの内壁面と前記雄ロータ又は前記雌ロータの少なくとも何れか一方の外周との幅は、前記回転軸方向であって、前記吸込口から前記吐出側に向かうにつれて小さくなるように形成されたことを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. 請求項１に記載の前記ケーシングの内壁面は、前記吐出通路よりも前記吸込口に近い側に形成されたことを特徴とするスクリュー圧縮機。
3. 吸込口から流体を吸入して圧縮し、前記圧縮した流体を吐出通路から外部へ吐出するスクリュー圧縮機において、
   互いに噛み合った雄ロータ及び雌ロータと、
   前記雄ロータ及び前記雌ロータの各々に設けられた回転軸と、
   少なくとも、前記雄ロータ及び前記雌ロータとが収められたケーシングとを備え、
   前記ケーシングの内壁面の少なくとも一部において、前記ケーシングの内壁面と前記雄ロータ又は前記雌ロータの少なくとも何れか一方の外周との幅は、前記回転軸方向であって、前記吸込口から前記吐出側に向かうにつれて小さくなるように形成されたことを特徴とするスクリュー圧縮機。
4. 請求項３に記載のスクリュー圧縮機において、
   前記ケーシングの内壁面の少なくとも一部には、前記雄ロータ又は前記雌ロータから遠ざかる方向に溝が設けられたことを特徴とするスクリュー圧縮機。
5. 請求項３に記載のスクリュー圧縮機において、
   前記ケーシングの前記流体の吸込側端面の近傍に設けられ、前記ケーシングの内部と外部とを連通する通路を備えたことを特徴とするスクリュー圧縮機。
6. 請求項３に記載の前記ケーシングの内壁面は、前記吐出通路よりも前記吸込口に近い側に形成されたことを特徴とするスクリュー圧縮機。

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