JP2013047526A - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】
吸込口への液体の飛散量を抑えることにより、スクリュー圧縮機における作動気体の質量流量増大を図る。
【解決手段】
ねじれたローブを持つ雌雄一対のロータが互いに噛合って回転し、両ロータとケーシングとによって形成される作動空間５内に閉じ込めた気体に液体を注入しながら圧縮し、特に吸込口３と雌雄ロータ間隙間６との間に梁７が設けられたスクリュー圧縮機において、噛合い部の中心線８から前記梁７の雌ロータ１側端部までの距離より、前記噛合い部の中心線８から前記梁７の雄ロータ２側端部までの距離を大きくした。
【選択図】図１

Description

本発明は、作動空間内に液体を注入し、その液体が混入された状態で気体を圧縮する方式のスクリュー圧縮機に関する。

図３は、従来のスクリュー圧縮機のケーシング内部の吸込側壁面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ケーシング内の円筒状の空間４内に、互いに噛合う一対の雌ロータ１および雄ロータ２がそれぞれ収納されている。吸込口３からケーシング内部に流入した作動気体は、雌雄両ロータの回転に伴い作動空間５として作用する歯溝内で、圧縮空気の冷却および作動室間の隙間のシールを目的として液体を注入されながら圧縮され、吐出ポート（図中に示さず）を経て吐出される。

雌雄ロータ間隙間６を挟んで隣り合った２つの空間は、一方が吐出圧力にあり、他方は吸込圧力にある。従って、前記雌雄ロータ間隙間６を通して、吐出圧力にある前記作動空間５から吸込圧力にある空間に、圧縮された作動気体に混じって前記作動空間５に注入された液体が飛散する。このとき、液体は前記吸込口３から流入する作動気体と混合するため、吸込過程における作動気体の圧力損失が増大する。また、飛散する液体は高温であるため、前記吸込口３から流入した作動気体中にその液体が混入すると作動気体の温度が上昇し、作動気体の質量流量を低下させてしまう原因となる。

そこで、特開昭３８−９３８８号公報では、Ｖ形の梁を吸込口と雌雄両ロータ間隙間との間に設けることにより、飛散した液体を吸込口からそらすことを特徴とするスクリュー圧縮機を提案している。さらに上記特許文献では、吸込口からそらされた油を集めるといをケーシング内壁または梁に設け、各集めといを排出口に連結することによって、飛散した液体をケーシング内部から除去することを図っている。

特開昭３８−９３８８号公報

上記特許文献１の技術では、ケーシング内部に設けられた梁やといによって液体の吸込口への飛散は防ぐことが可能になる。しかし、上記特許文献では作動気体の吸込過程における圧力損失について、梁の形状による影響が十分に考慮されていない。つまり、液体の飛散防止効果を高めるために梁を大型化すると、吸込過程にある作動気体に対する梁自体の流動抵抗も増加し、吸込過程を阻害する懸念がある。また、ケーシング内部に設けられた樋や液体の排出口の構造が複雑になった場合は、さらに梁の大型化による作動気体に対する流動抵抗増大の懸念が大きくなる。

本発明の目的は、雌雄ロータ間隙間から飛散した液体が吸込口から流入した作動気体と混合することを防ぎ、さらに吸込過程にある作動気体に対する梁自体の流動抵抗を最小限に抑えることに好適なケーシング構造を提案することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では吸込側端面と接する部分に、梁を雌雄ロータ間に向かって凹形状とし、ケーシング内部の吸込側壁面における雄ロータまたは雌ロータの少なくともいずれか一方の吸込側端面と接する部分に、梁の下部の空間と圧縮過程以前にある作動空間とを連通する溝を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、スクリュー圧縮機の作動気体の吸込過程を阻害することなく雌雄ロータ間隙間から飛散する油と作動気体の混合を防ぐことが出来るようになるため、作動気体の質量流量を増加することが可能となる。

本発明の第１実施例を示すスクリュー圧縮機の模式図である。 本発明の第１実施例におけるシールラインの模式図である。 従来の一般的なスクリュー圧縮機の模式図である。 本発明の第２実施例を示すスクリュー圧縮機の模式図である。 本発明の第３実施例を示すスクリュー圧縮機の模式図である。 本発明の第３実施例を示すスクリュー圧縮機の模式図である。 本発明の第３実施例を示すスクリュー圧縮機の模式図である。

以下、本発明の第１の実施例を図１により説明する。なお、本実施例は作動空間内に注入する液体として油を使用した給油式スクリュー圧縮機に関するものである。

図１は、空気圧縮用給油式スクリュー圧縮機のケーシング内部のロータ吸込側壁面における断面図である。図において、１および２は一対の互いに噛合う雌ロータと雄ロータで、雌雄両ロータの回転に伴い吸込口３から空気が吸い込まれる。

吸込口３から吸い込まれた後、雌ロータ１および雄ロータ２の歯溝とケーシングの円筒空間４とによって形成される作動空間５に密閉された空気は、雌雄両ロータの回転により作動空間５の容積縮小に伴い圧縮される。

作動空間５の容積縮小に伴い設定圧力まで圧縮された空気は、吐出ポート（図に示さず）から圧縮機外部に吐出される。なお、空気の圧縮過程においては、空気の冷却および内部漏洩の原因となる作動空間５の隙間を密閉する目的で、ケーシングの外部から油が注入される。

空気の圧縮過程において作動空間５に注入された油は、圧縮過程において高温かつ高圧な状態になり、雌雄ロータ間隙間６から吸込口３に向かって飛散する。

このとき、飛散した油が吸込口３から流入する空気と混合すると、吸込過程にある空気の圧力損失が増大するだけでなく、飛散した油との熱交換により吸込過程にある空気の温度が上昇し、空気の質量流量が低下してしまう。そこで、吸込口３と雌雄ロータ間隙間６との間に梁７を設ける。ここで、ケーシングの円筒部の交点を通り雌雄両ロータの中心を結ぶ線分に直交する直線を、雌雄ロータの噛合い部の中心線８とする。

図２は、雌ロータ１および雄ロータ２が一回転した際の、雌雄両ロータの接触点の軌跡である。この軌跡を以後シールライン９と定義する。図中には、雄ロータ２およびシールライン９に直交する雄ロータ２の歯面における接線ベクトル１０を併せて示している。接線ベクトル１０は油の飛散方向を意味しており、シールライン９上の特に吸込口３に近い部分ほど雄ロータ２の方向を向いていることから、雌雄ロータ間隙間６から飛散する油のほとんどは雄ロータ２の方向に飛散することが分かる。

従って図１において、従来は中心線８に対してほぼ対称としていた梁７の形状について、中心線８から梁７の雌ロータ１側端部までの距離より、中心線８から梁７の雄ロータ２側端部までの距離の方を大きくする。これにより、雌雄ロータ間隙間６から雄ロータ２側に飛散した油と吸込口３から流入した空気の混合量を低減出来るだけでなく、中心線８から梁７の雌ロータ１側端部までの距離を最小限にすることで、梁７自体の形状による空気の吸込過程の阻害を最小限に留めることが可能となる。

また、梁７の雄ロータ２側端部の位置を、雄ロータ２の中心を通り雌雄両ロータの中心を結ぶ線分に直行する雄側中心線１１に対して、雌ロータ１と反対側に設ける。これにより、梁７と雌雄ロータ間隙間６との間の空間に溜まった油が雄ロータ２の回転運動によって梁７を回り込み、再び吸込口３に向かって飛散することを防ぐことが可能となる。さらに、梁７と雌雄ロータ間隙間６との間のケーシング吸込側壁面に、ケーシングの内部と外部とを連通する通路１２を設ける。この通路１２と吸込過程にある作動空間１３とを外部配管を使って連通させることで、吸込過程にある作動空間１３の負圧により、梁７と雌雄ロータ間隙間６との間の空間に溜まった油を吸込口３に向かって飛散させること無く除去し、作動空間１３に回収することが可能となる。

以上により、雌雄ロータ間隙間６から吸込口３に向かって飛散する油量が低減されるため、質量流量増大に効果的な油冷式スクリュー圧縮機が実現可能となる。

以下、本発明の第２の実施例を図４により説明する。

本実施例が実施例１と相違する点は、ケーシング吸込側壁面に設けられた通路１２の代わりに、ケーシング吸込側壁面における雌雄両ロータの吸込側端面と接する部分に、梁７と雌雄ロータ間隙間６の間の空間と、吸込過程にある作動空間１３とを連通する溝１４を設けたこと、および梁７を雌雄ロータ間隙間６に向かって凹形状にしたことにある。その他の構成は実施例１と同一であることから、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例に示した構成により、飛散した油を梁７と雌雄ロータ間隙間６との間に保持しやすく、また外部配管を使用することなく通路１２と同等の効果を得ることが可能となる。雌雄ロータ間隙間６から飛散した油は梁７の凹部に保持され、吸込過程にある作動空間１３の負圧により、溝１４と雌雄両ロータの吸込側端面とによって形成される通路を通って梁７と雌雄ロータ間隙間６との間の空間から除去され、作動空間１３に回収される。これにより、実施例１に較べてより簡易的な方法で、質量流量増大に効果的な油冷式スクリュー圧縮機が実現可能となる。

以下、本発明の第３の実施例を図５，図６、および図７により説明する。なお、図５は本実施例におけるスクリュー圧縮機のケーシング内部の吸込側壁面における断面図を、また図６は図５におけるＡ−Ａ断面図を、また図７は図５を正面図とした場合の平面図に相当する。

本実施例が実施例１と相違する点は、ケーシング吸込側壁面に設けられた通路１２の代わりに、梁７と雌雄ロータ間隙間６との間の空間に面した梁７の表面と、ケーシング外部とを連通する通路１５を梁７の内部に設けたこと、および図７に見られるように、梁７の幅をケーシング吐出側壁面から吸込側壁面に向かって小さくしたことにある。その他の構成は実施例１と同一であることから、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例に示した構成により、実施例１に較べて雌雄ロータ間隙間６から飛散した油をより多く除去し、且つ吸込過程にある作動気体に対する梁７自体の流動抵抗を小さくすることが出来る。雌雄ロータ間隙間６を挟んで隣り合った２つの空間の圧力差は、ケーシング内部で吸込側壁面から吐出側壁面に向かうほど大きくなる。従って、吐出側壁面に近い部分ほど梁７の幅を大きくして油の飛散を防ぎ、一方で吸込側壁面に近い部分は油の飛散量が少ないので、梁７の幅を小さくすることにより吸込過程にある空気に対する梁７自体の流動抵抗を小さくすることが出来る。さらに、飛散する油の量が多い吐出側壁面に近い方の梁７の表面に油の除去を目的とした通路１５の開口部を設け、さらに通路１５を梁の内部に設けることで、飛散した油が再び雌ロータ１および雄ロータ２の歯溝に戻り、雌雄両ロータの回転運動によってケーシング内部に飛散することを防ぐことが可能となる。

以上により、実施例１に較べてよりケーシング内の油の飛散量および吸込過程にある空気の圧力損失を低減することが出来、質量流量増大に効果的な油冷式スクリュー圧縮機が実現可能となる。

１ 雌ロータ
２ 雄ロータ
３ 吸込口
４ ケーシングの円筒空間
５ 作動空間
６ 雌雄ロータ間隙間
７ 梁
８ 雌雄ロータの噛合い部の中心線
９ シールライン
１０ シールラインの接線ベクトル
１１ 雄側中心線
１２ 通路
１３ 吸込過程にある作動空間
１４ 溝
１５ 通路

Claims (1)

1. ねじれたローブを持つ雌雄一対のロータが互いに噛合って回転し、両ロータとケーシングとによって形成される作動空間内に閉じ込めた気体に液体を注入しながら圧縮し、特に吸込口と雌雄両ロータの噛合い部との間に梁が設けられたスクリュー圧縮機において、吸込側端面と接する部分に、梁を雌雄ロータ間に向かって凹形状とし、ケーシング内部の吸込側壁面における雄ロータまたは雌ロータの少なくともいずれか一方の吸込側端面と接する部分に、梁の下部の空間と圧縮過程以前にある作動空間とを連通する溝を設けたことを特徴とするスクリュー圧縮機。